涡流传感器的应用与安装

01 应用

涡流传感器的输出包括交流电压和直流电压（间隙电压）两部分，它们都可以提供一些有价值的信息。

1. 交流电压

1）测量轴的相对振动。在测量轴振时，常把探头固定在轴承座上，亦即以轴承座为参考坐标系，因而所测结果是轴相对于轴承座的振动（图1）。

图1 轴相对振动

（a）安装角度；（b）固定方法

2）测量轴的绝对振动。相对振动反映的是轴相对于轴承座的振动。为了测量绝对振动，最直接的办法是将涡流传感器安装在“不动”的参考点上。但是对于大型转动机械，由于振动波及的范围较广，包括基础在内均参与振动。因此实际上在它的附近找不到这样的参考点。

实际测量绝对振动的装置是一个复合式传感器。在这一装置中，用涡流传感器测量轴的相对振动，用速度传感器测量轴承座的绝对振动。然后将这两路信号在合成线路中按时域叠加。这样，输出的信号即为轴的绝对振动（图2）。

图 2 复合式传感器

3）测量轴的晃度。轴存在晃度时，转动过程中传感器的间隙也呈正弦波变化，传感器有交流输出。一般认为，当转速低于500r/min时轴的振动可以忽略不计，此时仪表的基频振幅就是轴的晃度。晃度的方向可由相位确定。

4）测量轴心轨迹。轴心轨迹是在与转子轴线垂直的平面内转子中心的运动轨迹，该轨迹为一平面曲线。由两个相互垂直的传感器可以确定任一时刻轴心运动的X、Y坐标，因此也就知道了轴心轨迹。测量中将这两个传感器的交流输出接入一个双通道示波器，就可以观察到轴心轨迹。轴心轨迹可以提供一些有价值的故障信息。

2. 直流电压

1）测量间隙。涡流传感器不仅可以测量探头与轴表面之间的间隙，还广泛应用于测量轴向位移、轴与汽缸的相对膨胀，汽缸的绝对膨胀。当然，由于测量范围的不同，选用的传感器的规格也不同。

2）测量轴心位置。轴心位置指轴在轴承内的径向平均位置。由于油膜力等因素的影响，在静止、盘车、启动及负荷运行的过程中，轴在轴承内的位置是变化的。由图1（a）中两个传感器的间隙电压可以知道轴心位置的X、Y坐标，也就知道了轴心位置。由轴心位置可以判断轴承是否存在过载、失载、跑偏、损坏等故障。

3）测量转速和相位。将涡流传感器对准轴上的键槽，转动过程中，每当键槽经过探头时，由于间隙的变化，间隙电压会呈现脉冲式的变化，仪表由接收的脉冲就可换算出转速。而脉冲到转动波形上某一确定点（例如正峰值）的时间就是相位。

02 安装方法

1）国际标准 ISO 7919-/1-1986 （E）推荐在机器的每个轴承上安装两个涡流传感器。它们应呈辐射状安装在垂直于转子轴线的同一横向平面内，两个传感器互成90°。最好在轴承上半瓦垂直中心线两侧45°处安装传感器[图1（a）]。

该标准还指出，也可以在每个轴承处只装一个涡流传感器。但是由于轴承油膜刚度、阻尼和支承动刚度在圆周方向的各向异性，测振方向不同所测得的轴振值也不一样，甚至会有较大的差别。

2）探头由刚性支架固定在轴承的一端，与轴承的距离要在 75mm 之内。支架要有足够的刚度，其固有频率至少要等于机器转速的10倍[图（b）]。

3）探头与轴表面的间隙，应取在线性范围的中间值附近，以便上、下限都有充分的裕量。若线性范围为0.25~2.25mm，则间隙应调整为1.25mm，即间隙电压为10V （对应于灵敏度为8V/mm的传感器）。

4）测量部位的轴的表面应当是光滑的，且没有任何几何不连续，如锤击的痕迹、凸台、孔洞、键槽，也不允许存在冶金组织的不均匀和局部剩磁。这些将产生虚假的轴振信号。