轉速測量傳感器在工程實踐中的應用

楊位存 (山東充礦國際焦化有限公司，山東充州272100)

摘要：轉速是旋轉設備重要監控指標之一，轉速測量是旋轉機械保護系統的一種重要方式，轉速測量傳感器相對常規榆測儀表故障率高，其損壞引起的危害程度高，一般儀表1對之較為陌生，奉文從T程應用的角度對兩種測速傳感器作剖析。以提高轉速測量的可靠性及快速處理相關故障。

關鍵詞：轉速測量；工作原理；技術參數；安裝；常見故障與處理

中圖分類號  TP  文獻標識碼 A  文章編號 1673—967l一(2011)l0l—0187—01

日前工程上常用的測速傳感器有兩種，分別是：電渦流式傳感器和磁電式轉速傳感器，現就這兩種傳感器的特點、使用維護檢修作一介紹。

1 磁電感應式轉速傳感器

1．1工作原理磁電式轉速傳感器是以磁電感應為基奉原理來實現轉速測量的。它南鐵芯、磁鋼、感應線圈等部件組成，測量對象轉動時，轉速傳感器的磁鐵會產生磁力線，杖i輪轉動會切割磁力線，磁路南于磁阻變化，在感應線圈內產生電動勢。磁電式轉速傳感器的感應電勢產生的電壓大小，和被測對象轉速有關，被測物體的轉速越快輸的電樂也就越大，也就是說輸電壓和轉速成正比。但是在被測物體的轉速超過磁電式轉速傳感器的測量范罔時，磁路損耗會過大．使得輸出電勢飽和甚至是銳減。

1．2技術參數

1)輸出波形：近似于正弦波。

2)輸出信號幅值：當傳感器鐵芯和被測齒輪齒頂問間隙&-0．51rmi，齒~z=6o，齒輪模數m=2及4o轉／分時，輸出電壓V~>70rnV。3)測量范同：0-49999Hz。

4)使用時間：連續使用。

5)環境溫度：一2I1℃～65℃。

6)相對濕度：≤65％。

7)輸尺寸：二線制(雙芯屏蔽線)。

1．3安裝步驟

1)傳感器安裝問隙的確定。該傳感器可采用塞尺測量安裝問隙的方法進行安裝。在探頭端而和被測面之問塞入設定安裝間隙厚度的塞尺，安裝間隙約為0．5mm—lmm左有。當探頭端面和被測面緊塞尺時，緊同探頭并鎖緊鎖緊螺母。

2)安裝地點盡量遠離大功率電氣設備，電纜屏蔽層接地以防磁場干擾．接地電阻符合相應規范要求。

3)在被測軸振動較大時，應適當放大被測軸與傳感器的距離，以免損壞傳感器。

1．4故障判斷與處理

1)磁電感J、式轉速傳感器常見故障如下：

①信號輸出電纜接地、短路、斷路；

(2躲頭損壞；

③探頭與電纜接頭處接觸不良。

2)故障處理：

用500VM1表測試電纜芯線間絕緣電阻和對地絕緣電阻，該阻值應大于20M1"1；短接電纜兩芯線，用萬用表榆查電纜導通電阻，該阻值應小于ln，確認電纜損壞時，更換；

②用萬用表榆查傳感器直流電阻，該阻值應為20012左右，不同企業產略有差異，如直流電阻差異明顯，應為探頭損壞，更換；

③不同廠家的傳感器探頭}．j電纜的連接方式有差異，有些產品采用焊接連接的方式，有些產品采用捕頭插座連接的式。不論哪種方式的連接，由于傳感器r作環境均存在不同程度的振動，使得接頭處易松動從而導致接觸不良，可用萬用表檢查，確認故障后將其消除。

2 電渦流式轉速傳感器

2．1工作原理

當被測金屬與探頭之間的距離發生變化時，探頭中線圈的Q值也發生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個隨距離變化的振蕩電壓經過檢波、濾波、線性補償、放大歸一處理轉化成電壓(電流)變化，最終完成機械位移(間隙)轉換成電壓(電流)。南所述，電渦流傳感器丁作系統中被測體可看作傳感器系統的一半，即一個電渦流位移傳感器的性能與被測體有關。

2．2技術參數

1)榆測距離：0．2ram一2．02ram。

2)測速范闈：50r／min一99999dmin。

3)輸出信號幅值：500nwpp(測試條件：5Or~rain，齒輪齒數為6f)，材料為電1鋼，模數為2，傳感器距離齒頂lmm)。

4)輸m阻抗；2001—2000n。

5)供電電源：一24Vdc。

6)負載：10k1。

7)試件材料：45#鋼。

8)系統組件：8ram探頭、延伸電纜、5m前置器。

9)環境溫度：250C。

10)靈敏度：室溫狀態下1．7mm線性區域內為7．87V／mm±5％

2．3安裝步驟

1)確定延長電纜的長度。對于探頭和延長電纜的長度，可有不同的選擇，要決定需要多長的延長電纜，首先要確定系統的總長是5m還是9m的前置器，其次要確定探頭上帶的電纜長度，最后傳感器系統的總長減去探頭上帶的電纜長度就是延長電纜所需要的長度。任意的加長或縮短延長電纜的長度均會導致測量誤差。

2)機械間隙安裝法：可用非金屬測隙規測定探頭的間隙，機械安裝間隙約為l_3rain．。

3)間隙電壓安裝方法：將探頭、延伸電纜、前置器連接起來，并給傳感器系統接上電源，用精度較高的萬用表監測前置器的輸出電壓，同時調整探頭與被測面的間隙，當前置器的輸電為一i0VDC~；t．擰緊探頭的緊同螺母同定探頭即可。

4)電纜轉接頭的密封與絕緣：先用酒精清理接頭表面污物，待酒精揮發完畢后，用塑料帶纏繞專用電纜接頭，并用熱縮管包裹好。

5)前置放大器接線端子連接和緊同：連接傳感器、延長電纜和前置放大器和顯示儀表。

2．4故障判斷與處理

1)常見故障。

①電渦流探頭損壞，電渦流探頭線圈阻值約為101；

②探頭導線與延仲電纜的連接頭松動；

③延伸電纜前置器的連接處松動；

④前置器、延伸電纜故障；

⑤延伸電纜接地；

⑥探頭導線q-延伸電纜的連接頭絕緣不好而接地。

2)處嬋方法。

①更換電渦流探頭；

②緊同探頭導線延伸電纜的連接頭；③緊忙d延伸電纜前置器的連接螺絲；

④更換前置器、延伸電纜；

⑤更換延伸電纜或將其破損接地部分用絕緣帶包好；

⑥將探頭導線延伸電纜的連接頭用熱縮管包裹好。

3 兩種測速傳感器的比較

由于渦流式測量方法具有很寬的動態響應范圍和較強的測量信號，因此渦流式轉速傳感器相對于磁電式轉速傳感器具有以下優良特性：

1)可以測量0-600000RPM轉速范圍；而磁電式轉速傳感器在低轉速時信號弱，而無法測量，通常在機器盤車時，磁電式轉速傳感器不能測出機器轉速。

2)渦流式轉速傳感器內部沒有磁性元件，因此其不易受外界電磁場干擾，通常磁電式轉速傳感器在機器停止時，仍然受到I作環境50Hzr：頻脈沖干擾，而有信號輸。

3)渦流式轉速傳感器安裝間隙范較寬，安裝調整_f更，而磁電式轉速傳感器安裝間隙范用較小，安裝調整難，月．于其安裝距離小，易被測量面磨損。

4)渦流式轉速傳感器內部已經設計了可靠的脈沖轉換電路，脈沖形狀規范，幅度大而日恒定，可以直接和通用的頻率汁或轉速測儀表連接，而磁電式轉速傳感器輸脈沖須絳放大整形才能測。

5)有些渦流式轉速傳感器內部設計有接線錯誤及短路保_}，l電路，仟意接線錯誤不會損壞傳感器。

6)傳感器采用M16×1不銹鍘螺紋鋼管封裝、機械安裝尺寸Lj磁電式轉速傳感器一致，信號電纜采用不銹鍘軟管保護，結構堅、防潮、防塵、耐腐蝕，可在惡劣環境下長期連續工作。

基于以上優良特性，渦流式轉速傳感器已廣泛應用于電力、化工、冶金、機械、紡織行業，取代磁電式轉速傳感器，實現對機器的轉速測量、控制保護。被測面是單個的鍵相槽或凸臺時，可以為機械的振動分析提供鍵相脈沖。此外，該傳感器可用于對經過和接近它的金屬零件發報警和開關量信號，或對其計數等。

參考文獻

[1]樂嘉謙-儀表工手冊．

作者簡介

楊位存(1968一)，男，大專，助理工程師．從事儀控設備的維護和檢修工作。