机组轴位移振动基础知识课件.ppt
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- 机组 位移 振动 基础知识 课件
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1、 概述概述 石化行业对蒸汽透平、风机、压缩机、齿轮箱、大型泵等大型旋转机械轴的进行在线监测包括径向振动、轴向位移、键相、转速、胀差、偏心等。为什么要对大型旋转机械轴进行监测?例如催化裂化装置中的能量回收三机组 (主风机一烟气轮机一电机)、气压机等。如果这些设备运行不正常就会引起重大事故,甚至影响整个工厂的正常生产,为了确保这些设备安全平稳运行,就必须实时监测其运行状态。 目前我厂使用到的在线监测包括径向振动、轴向位移、键相器、转速等。而对于径向振动、轴向位移、键相器等的监测主要是采用本特利公司3300/3500系统。 概述概述 本特利系统专门用于对大型旋转设备运行状态进行在线监测保护。20世纪
2、70年代,我厂开始使用本特利的的大型旋转设备状态监测产品,7200系统目前已经更新淘汰, 3300系统现在也不多,我厂的主流是3500系统。而本特利公司3300/3500系统所使用的传感器系统都是3300电涡流传感器。 今天我主要就谈谈3300电涡流传感器系统的基础知识,分以下几个方面讲:一、3300电涡流传感器系统组成二、3300电涡流传感器工作原理三、3300电涡流传感器的校验四、3300电涡流传感器的安装五、3300电涡流传感器的常见故障及处理方法一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成轴位移(振动)监测保护系统示意图轴位移(振动)监测保护系统示意图一、一、330
3、03300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成 33003300位移(振动)传感器系统连接图位移(振动)传感器系统连接图一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成33003300位移(振动)传感器系统的示意图位移(振动)传感器系统的示意图一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成传感器系统 3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统由以下几部分组成: 3300 XL 8mm 探头 3300 XL 延伸电缆 3300 XL 前置器 系统输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电压信号。它既能进行静态(位移)测量又能进行动态(振动)测量,主要用于
4、油膜轴承机械的振动和位移测量,以及键相位和转速测量。它能将一种物理量转化为另一种物理量,在前置器(也叫前置变送器,我们还叫测隙仪)系统中,机械能被转化成电能,这个系统中使用的转换设备被称为前置器。这种电子设备被安装在金属盒子里。一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成前置器 3300 XL 前置器有紧凑的导轨安装和传统的面板安装两种安装方式。当采用面板安装时,其安装孔位置与以前四孔安装的3300 前置器相同。两种形式的安装基板均具有电绝缘性,不需要独立的绝缘板。3300 XL 前置器抗无线电干扰能力强,即使安装在玻璃纤维防护罩中,也不会受到附近无线电信号的干扰。改进的R
5、FI/EMI 抗辐射能力使它不需要特殊的屏蔽导管或金属防护箱。一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成输入: 接收非接触式3300 系列5mm、 8mm 或3300 XL 8mm 电涡流探头和延伸电缆的信号。 电源: 无安全栅时要求17.5Vdc 至-26Vdc,电流最大为12mA,有安全栅时要求23V dc 至26Vdc。当在高于23.5V dc 电压下工作时 将导致线性范围减小。 供电电压灵敏度: 当输入供电电压每变化1伏时,输出电压的变化小于 2mV。 输出阻抗: 50一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成前置器被安装在金属盒子里。有以下
6、功能:通过振荡器电路生成无线电频率信号(RF)。通过调制解调器电路从RF信号中提取有用的数据。前置变送器需要从电压VT端和公共COM端输入-17.5Vdc到-26.Vdc直流电压信号。本特利内华达系统提供-24Vdc直流电压信号。 3300 XL 8mm 传感器系统的每一个组件都是向后兼容的,并且和其它的非XL 3300 系列的5mm和8mm 传感器系统组件可互换。例如,当没有足够的空间安装8mm 探头时,通常使用3300 5mm 探头来代替。一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成3300 探头和延伸电缆一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成
7、3300 XL 8mm 3300 XL 8mm 探头示意图探头示意图一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成探头直流阻抗(额定)(RPROBE)表: 探头长度 从中心导体到外部导体的阻抗(RPROBE)(ohms) 0.57.450.50 1.07.590.50 1.57.730.50 2.07.880.50 5.08.730.70 9.09.870.90一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成探头规格 33010X -(A)XX-(B)XX-(C)XX-(D)XX-(E)XX 的选项描述 33010X 部件号 代表所用的探头为3300 XL 8
8、 mm 探头 X = 1 3/8-24 UNF 螺纹, 非铠装 3/8-24 UNF ? X = 2 3/8-24 UNF 螺纹, 铠装 X = 3 M10 x 1 螺纹, 非铠装 X = 4 M10 x 1 螺纹, 铠装 X = 5 3/8-24 UNF 螺纹, 反装探头 X = 6 M10 x 1 螺纹, 反装探头一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成3300 XL 8 mm 探头, 还有330141(2)无螺纹壳体,1 非铠装 2 铠装 33019X 大温度范围(ETR) 电涡流探头 这里的X和上面代码一样,X = 7(8)无螺纹壳体, 7 非铠装 8 铠装33
9、017X 部件号 代表所用的探头为3300 XL 5 mm 探头 X = 1 1/4-28UNF 螺纹, 非铠装 X = 2 1/4-28UNF UNF 螺纹, 铠装 X = 3 M8 x 1 螺纹, 非铠装 X = 4 M8 x 1 螺纹, 铠装 一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成 A: 无螺纹长度 选项: 注:无螺纹长度必须比探头壳体小至少20mm(0.8英寸)。订货时以10mm(0.1英寸)递增 长度组态: 最大无螺纹长度: 230mm( 8.8英寸 ) 最小无螺纹长度: 0mm 例如: 0 6 = 60mm( 0 4 = 0.4 英寸 ) 00 = 330
10、0探头最小无螺纹长度:00 mm( 英寸 )。一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成B: 壳体总长度 选项: 订货时以10mm(0.1英寸)递增 螺纹组态: 最大长度:250 mm ( 9.3英寸 ) 最小长度: 20 mm ( 0.8英寸 ) 例如:0 6 = 60 mm ( 2 4 = 2.4 英寸 ) 06=3500探头的壳体总长度应是60mm 一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成C: 总长度 选项: 0 5 0.5 米 (1.6 英尺) 1 0 1.0 米 (3.3 英尺) 1 5 1.5 米 (4.9 英尺) 2 0 2.0 米
11、(6.6 英尺) 5 0 5.0 米 (16.4 英尺) 9 0 9.0 米 (29.5 英尺) 例如:5 0 = 探头的总长度应是5.0 米。 一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成D: 接头和电缆类型选项: 0 0 不装接头,标准电缆 0 1 带有接头保护器的微型同轴CableLoc 接头,标准电缆 0 2 微型同轴 CableLoc 接头,标准电缆 1 0 不装接头, FluidLoc电缆 1 1 带有接头保护器的微型同轴CableLoc 接头, FluidLoc 电缆 0 2 = 接头和电缆类型是微型同轴CableLoc 接头,标准电缆 一、一、3300330
12、0电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成E: 批准机构 选项: 0 0 不要求 0 5 多许可协议 0 0 =不需要在危险区域使用 注:探头电缆使用CableLoc专利设计安全地连接到探头端部,能承受330 牛(75 磅)的拉力。 FluidLoc电缆,这种电缆可以防止油或其它液体沿电缆内部泄漏到机器外部。 举例:330104-00-02-05-02-00 探头型号表示:3300 XL 8mm 探头, M10 x 1螺纹,铠装,全螺纹,20mm的壳体长度,探头长度为0.5米,微型同轴ClickLocTM 接头,标准电缆。一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成3300
13、 XL 8 mm 反装探头 330105- 02-12 -CXX-DXX-EXX, 3/8-24 UNF 螺纹330106- 05-30 -CXX-DXX-EXX, M10 x 1 螺纹 注:红色部分是反装探头固定代码3300 XL 5 mm 反装探头 330205 3/8-24 UNF 螺纹, 反装探头 330206 M10 x 1 螺纹, 反装探头一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成延伸电缆直流阻抗(额定):延伸电缆直流阻抗(额定):延伸电缆长度 (m)从中心导体到中心导体的阻抗(ohms) 从同轴导体到同轴导体的阻抗(ohms)3.00.660.10 0.20
14、0.04 3.50.770.12 0.230.05 4.00.880.13 0.260.05 4.50.990.15 0.300.06 7.01.540.23 0.460.097.51.650.250.490.10 8.01.760.260.530.118.51.870.280.560.11一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成延伸电缆规格 330130 -(A)XXX-(B)XX-(C)XX选项描述 A: 电缆长度 选项: 0 3 0 - 3.0 米 (9.8 英尺) 0 3 5 - 3.5 米 (11.5 英尺) 0 4 0 - 4.0 米 (13.1 英尺) 0
15、 4 5 - 4.5 米 (14.8 英尺) 0 7 0 - 7.0 米 (22.9 英尺) 0 7 5 - 7.5 米 (24.6 英尺) 0 8 0 - 8.0 米 (26.2 英尺) 0 8 5 - 8.5 米 (27.9 英尺) 一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成B: 接头保护器和电缆 选项: 0 0 标准电缆 0 1 铠装电缆 0 2 带有接头保护器的标准电缆 0 3 带有接头保护器的铠装电缆 1 0 FluidLoc 电缆 1 1 铠装 FluidLoc电缆 1 2 带有接头保护器的FluidLoc 电缆 1 3 带有接头保护器的铠装FluidLoc
16、电缆 一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成C: 批准机构 选项: 0 0 不要求 0 5 多许可协议 前置器规格 330180 -(A)XX-(B)XX 选项描述一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成A: 总长度和安装 选项: 5 0 - 5.0 米(16.4 英尺) 系统长度, 面板安装 5 1 - 5.0 米(16.4 英尺) 系统长度, 导轨安装 5 2 - 5.0 米 (16.4 英尺) 系统长度, 无安装硬件 9 0 - 9.0 米 (29.5 英尺) 系统长度, 面板安装 9 1 - 9.0 米 (29.5 英尺) 系统长度,
17、导轨安装 9 2 - 9.0 米 (29.5 英尺) 系统长度, 无安装硬件 B: 批准机构 选项: 0 0 不要求 0 5 多许可协议一、一、33003300电涡流电涡流传感器系统组成传感器系统组成传感器的标准配置有两种: 5米系统和9米系统 5米或9米长度是指电气长度而不是物理长度。注:确保延伸电缆长度(电气长度)与探头长度(电气长度)之和等于传感器总长度。 电气长度至少是物理长度,是传感器电路的电容和电感的乘积。 5米系统选择前置器(330180-5X-XX) 9米系统选择前置器(330180-9X-XX) 现在来配置传感器 现有一前置器(330180-51-00) ,探头的长度不超过1
18、m,请帮助选择传感器的配置?二、二、33003300电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理 电涡流传感器检测原理图电涡流传感器检测原理图 二、二、33003300电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理 根据麦克斯韦电磁场理论,当趋近传感器线圈中通过高频电流I1时,线圈周围产生高频磁场,该磁场作用于金属体,但由于趋肤效应,不能透过具有一定厚度的金属体,而仅作用于金属表面的薄层内。在交变磁场的作用下金属表面产生了感应电流I2,即为涡流。感应电流也产生一个交变磁场并反作用于线圈上,其方向与线圈原磁场方向相反。这两个磁场相互叠加,就改变了原来线圈的阻抗Z,线圈的阻抗可以用如下的函数式表示: Z=F
19、( 、u、i、f、H)。 Z的变化仅与金属导体的电阻率、导磁率u、激励电磁强度i、频率f、线圈的几何形状r以及线圈与金属导体之间的距离有关。当被测对象的材料一定时,、u为常数,仪表中的i、f也为定值,于是Z就成为距离H的单值函数,即二者之间成比例关系。二、二、33003300电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理电涡流传感器简单工作原理图 二、二、33003300电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理 其工作过程是:当被测金属与探头之间的距离发生变化时,探头中线圈的阻抗值也发生变化,阻抗值的变化引起振荡电压幅度的变化,而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电
20、压(电流)变化,最终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流)。电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半,即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。 前置器检测电路检测探头线圈的感抗变化,通过电子线路的处理,将线圈阻抗Z 的变化,即头部体线圈与金属导体的距离H的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,经监测仪进行转换,根据测量的要求3300(3500)监测系统选择不同的二、二、33003300电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理监测模块,轴位移模块将其输出电压的直流部分用做位移量的检测,轴振动模块将交流部分用做振动值的检测,电涡流传感器就是根据这
21、一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。 只要探头靠近被测对象(机组转子的轴),在传导材料中就能生成涡流,当探头与被测对象间的间隙距离最小时,产生的涡流最强,吸收的能量大,这样就形成回电信号小,电压低,振幅小;相反,当探头与被测物体之间的距离最大时,产生的涡流弱,吸收的能量少,这样就形成回电信号强,电压高,振幅大。当传感器与被测物体的间隙交变时,即 为振动的现象。三、三、33003300电涡流传感器的校验电涡流传感器的校验电涡流传感器的校验工具 1、 TK32E 2、 万用表 右边就是TK32E三、三、33003300电涡流传感器的校验电涡流传感器的校验传感器校验连接示意图传感器校验连接
22、示意图三、三、33003300电涡流传感器的校验电涡流传感器的校验 传感器静态特性曲线校验 按上图接线,旋转位移校准器调节钮,使探头与千分尺钢靶紧贴,不断调整,使得千分尺的指示为0mm。下面就开始做传感器静态特性校验:旋转TK32E千分尺钢靶,改变探头和钢靶间的间隙,每给出一个间隙值(0.1mm 进/退),就在万用表上读出一个相应的直流电压值,并一一做好记录,这样我们就得到了一组数据,最后在座标纸上标出这些点,横坐标是间隙(mm)、纵坐标是电压(我们常说的间隙电压GAP)(VDC),用实线将这些点连接起来得到一条曲线,这条曲线就是作出传感器的“间隙-电压” 曲线、也就是传感器静态特性曲线(如下
23、图)。三、三、33003300电涡流传感器的校验电涡流传感器的校验位移和振动传感器静态特性曲线位移和振动传感器静态特性曲线输出(Gap)电压(VDC)间隙(mm)线性区线性区线性区中点线性区中点中点电压中点电压三、三、33003300电涡流传感器的校验电涡流传感器的校验 传感器静态特性曲线上找出线性区,确定线性区中点,中点对应的电压就是我们在安装的时候“0”位参考电压,后面的探头安装就以此电压为“0”电压,传感器输出电压应该就是此电压。与技术指标对照,传感器的灵敏度7.87V/mm(200mV/mil),根据探头特性,每前进或后退1mm,直流电压都应有7.87V绝对值的变化(理想值)。 1 m
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