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振动传感器理论

介绍

用来测量振动的传感器有三种基本类型:位移、速度和加速度。位移传感器测量机器的旋转元件和固定机架之间的距离变化。位移传感器以探针的形式进入机器机架上钻出的孔中,孔就在转轴表面上方。相比之下,速度和加速度传感器测量的是附着在传感器上的任何元件的速度或加速度,这些元件通常是机架的外部部分

工作原理

由Bencle-Nevada Corporation制造的位移传感器设计使用电磁涡流技术来检测探头尖端与旋转机轴之间的距离。传感器本身是封装线圈的电线,随着高频交流电流(AC)通电。由线圈产生的磁场在机器的金属轴中引起涡流,好像金属片是变压器的短循环的次级线圈(随着探头的线圈作为变压器初级绕组)。轴移动更近
朝向传感器尖端朝向传感器尖端,轴和传感器线圈之间的磁耦合,并且涡流较强。

提供传感器线圈的激励信号的高频振荡电路被感应涡流加载。因此,振荡器的负载成为探针尖端离金属轴有多近的直接指示。这与金属探测器的操作没有什么不同:通过涡流感应引起的负载程度来测量线圈与任何金属物体的接近程度。

在Bently-Nevada设计中,提供传感器线圈激励的振荡器电路被称为近邻电路。近距模块由外部直流电源供电,并通过同轴电缆驱动传感器线圈。接近金属轴由接近模块输出的直流电压表示,200毫伏/ mil (1 mil = 1/1000英寸)的运动作为标准校准。

由于探测器的尖端和轴表面之间的距离的直接表示,因此“安静”信号(无振动)是纯直流电压的直接表示。探头由技术人员调整,使得这种静态电压将在替代终端的输出电压范围限制之间位于。轴的任何振动都会导致替代镜头的输出电压在精确的步骤中变化。例如,28.67Hz的轴振动将使替代终端输出信号成为由初始探针/轴间隙设定的DC“偏置”电压上的28.67Hz波形。

连接到该输出信号的示波器将显示轴振动的直接表示,如在探头的轴上所测量的。In fact, any electronic test equipment capable of analyzing the voltage signal output by the proximitor may be used to analyze the machine’s vibration: oscilloscopes, spectrum analyzers, peak-indicating voltmeters, RMS-indicating voltmeters, etc. Photographs of a Bently-Nevada displacement sensor (sensing axial vibration on a “ring” style air compressor) and two proximitor modules are shown here:

习惯性地在机器轴的末端布置一组三个位移探针,以测量振动:两个径向探针和一个轴向(或推力)探针。该三轴探针配置的目的是测量所有三个维度的轴振动(和/或轴位移):

下面的照片显示了大距离大都会大坝的大型垂直轴水力发电厂涡轮机的X和Y径向轴中的两个位移探测振动:

它也常见地看到一个相位参考探头安装在机器轴上,以这样一种方式定位,它检测周期通过键槽或轴上的其他不规则特征。“关键相量”信号将由每转一个大脉冲组成:

关键相量信号的目的有两方面:在机器的旋转中提供一个参考点来关联其他振动信号,并提供一个简单的测量轴转速的方法。脉冲在时间上的位置代表轴的位置,而频率代表轴的位置
脉冲信号表示轴速度。
例如,如果径向位移传感器中的一个表示与轴旋转相同的频率处的高振动(即轴在一个方向上倾斜,则在其长轴上旋转的香蕉),则正弦峰之间的相移振动和相位参考脉冲将指示机器失去平衡的维护机械师。这与自动轮胎平衡机不同,旨在测量汽车轮和轮胎组件的不平衡:机器必须告诉人类操作员应该放置配重,而不仅仅是轮胎是多余的。。在监测机器振动的情况下
该设备、键盘信号和其中一个轴向位移信号可以同时绘制在双道示波器上,以确定不平衡在机器轴上的位置。

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