汽輪機監(jiān)測系統(tǒng)TSI【精制材料】

1、汽輪機監(jiān)控與保護,黃桂梅,2013年4月,1,實操應(yīng)用,汽輪發(fā)電機組監(jiān)控保護,監(jiān)視：汽輪機監(jiān)測儀表系統(tǒng)TSI 保護：危急遮斷保護系統(tǒng)ETS,2,實操應(yīng)用,1 概述,一、汽輪機安全監(jiān)控的必要性 二、汽輪機安全監(jiān)控的意義 三、汽輪機安全監(jiān)控措施 四、汽輪機安全監(jiān)視的內(nèi)容,3,實操應(yīng)用,一、汽輪機安全監(jiān)控的必要性,(1)大容量機組系統(tǒng)復(fù)雜，監(jiān)控范圍大、項目繁多，操作也越益復(fù)雜，常規(guī)監(jiān)視儀表已越來越不適應(yīng)，為了避免操作人員的疏忽大意以致誤操作，建立一種完善的、保證機組安全的新的監(jiān)視體系已成為必要。 (2)汽輪機是一種大容量高速旋轉(zhuǎn)的精密機械，任何意外都將引起不良的后果，必然對機組安全提出更高的要求。（

2、防止意外） (3)高參數(shù)大容量機組價格昂貴，事故波及面大，對經(jīng)濟和社會的影響重大，一種有效的對機組的安全監(jiān)視體系，對保證人身和設(shè)備的安全，減少負(fù)面影響，具有重要的意義。（保證經(jīng)濟性）,4,實操應(yīng)用,二、汽輪機安全監(jiān)控的意義,對機組的運行狀態(tài)進行連續(xù)、準(zhǔn)確和可靠的在線監(jiān)控，也是一種對機組安全的保護，它除了向控制系統(tǒng)發(fā)出控制和安全信息外，還可幫助操作人員及時掌握機組的運行信息，了解機組的安全、經(jīng)濟狀態(tài)，避免事故的發(fā)生和加強科學(xué)管理；根據(jù)參數(shù)監(jiān)控對機組進行在線診斷，為發(fā)展和豐富一種更為完善的智能監(jiān)控專家系統(tǒng)，開辟了廣闊的前景。 這種技術(shù)的運用和發(fā)展，將使得設(shè)備的維修方式從傳統(tǒng)的“事故維修”和“定期維

3、修”過渡到現(xiàn)在的“預(yù)知性維修”，從而大大提高了設(shè)備的可利用率，減少停機維修時間，降低維修費用，同時也壓縮了備件的庫存量可以減少意外事故的發(fā)生和不必要的浪費、損耗，提高對機組設(shè)備的保護。,5,實操應(yīng)用,提出問題,如何對汽輪機進行監(jiān)控保護呢？ 對汽輪機系統(tǒng)及其輔助設(shè)備的重要參數(shù)嚴(yán)密監(jiān)視。參數(shù)越限，發(fā)出報警信號，當(dāng)超過極限值，發(fā)出緊急停機信號，關(guān)閉主汽門，實現(xiàn)緊急停機。,6,實操應(yīng)用,三、汽輪機安全監(jiān)控措施,廣義上說汽輪機安全監(jiān)控措施有以下幾方面： 通過TSI進行參數(shù)檢測與監(jiān)視，當(dāng)參數(shù)達到報警值時發(fā)出報警信息，當(dāng)參數(shù)達到危險值時送出保護信息給ETS。 通過DEH對各種參數(shù)進行監(jiān)視和控制，當(dāng)超速或出現(xiàn)

4、甩負(fù)荷以及負(fù)荷不平衡時，由OPC進行轉(zhuǎn)速限制和保護。 ETS則是當(dāng)出現(xiàn)危急情況時實現(xiàn)汽輪機的緊急跳閘保護。 此外還有機械超速保護和后備保護等。,7,實操應(yīng)用,四、 汽輪機安全監(jiān)控的內(nèi)容,大型汽輪機熱工保護涉及的內(nèi)容 （1）汽輪機本體機械參數(shù)監(jiān)控。 軸向位移，振動參數(shù)，脹差 （2）汽輪機防進水保護。 （3）汽輪機輔機保護（凝汽器真空、除氧器水位等）。 （4）汽輪機緊急跳閘保護。（ETS）,8,實操應(yīng)用,2、汽輪機監(jiān)測儀表系統(tǒng)TSI,TSI(Turbine Supervisory Instrument )系統(tǒng)即汽輪機軸系監(jiān)測系統(tǒng)，是一種可靠的多通道監(jiān)測儀表，能連續(xù)不斷地測量汽輪機發(fā)電機組轉(zhuǎn)子和汽缸

5、的機械運行參數(shù)和相關(guān)參數(shù)，顯示機器的運行狀況，提供輸出信號給信號顯示、記錄儀；并在超過設(shè)定的運行極限時發(fā)出報警，甚至使汽機自動停機以及提供可用于故障診斷的測量。,9,實操應(yīng)用,一、 TSI的作用,汽輪機監(jiān)視儀表(turbine supervisory instru- ment，TSI)是為了保護汽輪機的安全而設(shè)計的監(jiān)視裝置，是汽輪機的重要組成 部分。 作用是對運行中的汽輪機的重要參數(shù)進行 有效而準(zhǔn)確的監(jiān)視，并將測量信號送至二次儀表和數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)，以供實時顯示和打印記錄，以及歷史數(shù)據(jù)積累和運行狀態(tài)分析;參數(shù)越限時，還可以發(fā)出信號供 報警和驅(qū)動保護系統(tǒng)。,10,實操應(yīng)用,二、汽輪機監(jiān)測儀表的組成

6、,從功能方面來看，TSI包括以下兩大部分：汽輪機本體參數(shù)監(jiān)視和故障分析和專家決策系統(tǒng) 從結(jié)構(gòu)方面來看，TSI包括以下三大部分：傳感器、前置器、監(jiān)視器（顯示器）,11,實操應(yīng)用,傳感器系統(tǒng)將機械量（如轉(zhuǎn)速，軸位移，差脹，缸脹，振動和偏心等）轉(zhuǎn)換成電參數(shù)（頻率f，電感L，品質(zhì)因素Q，阻抗Z等），傳感器輸出的電參數(shù)信號經(jīng)過現(xiàn)場連線送到監(jiān)測系統(tǒng)，由監(jiān)測系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為測量參數(shù)進行顯示、記錄及相關(guān)的信息處理,12,實操應(yīng)用,1.傳感器,目前應(yīng)用廣泛的傳感器有：電渦流傳感器，電感式速度傳感器，電感式線性差動變壓器和磁阻式測速傳感器等等。 對于應(yīng)用得最多的電渦流傳感器系統(tǒng)來說，它由探頭、接長電纜和前置器組成。,1

7、3,實操應(yīng)用,2.前置器,前置器具有一個電子線路，它可以產(chǎn)生一個低功率無線電頻率信號（RF），這一RF信號，由延伸電纜送到探頭端部里面的線圈上，在探頭端部的周圍都有這一RF信號。 如果在這一信號的范圍之內(nèi)，沒有導(dǎo)體材料，則釋放到這一范圍內(nèi)的能量都會回到探頭。如果有導(dǎo)體材料的表面接近于探頭頂部，則RF信號在導(dǎo)體表面會形成小的電渦流。這一電渦流使得這一RF信號有能量損失。該損失大小是可以測量的。導(dǎo)體表面距離探頭頂部越近，其能量損失越大。傳感器系統(tǒng)可以利用這一能量損失產(chǎn)生一個輸出電壓，該電壓正比于所測間隙。,14,實操應(yīng)用,由高頻振蕩器、檢波器、濾波器、直流放大器、線性網(wǎng)絡(luò)及輸出放大器等組成前置器,

8、15,實操應(yīng)用,3.監(jiān)測系統(tǒng),監(jiān)測系統(tǒng)又稱為框架，一個框架由三部分組成：電源、系統(tǒng)監(jiān)測器和監(jiān)測表。 電源為裝在框架內(nèi)的監(jiān)測表及相應(yīng)的傳感器提供規(guī)定的電源，電源總被放在框架的第一位置； 系統(tǒng)檢測器檢驗供電水平以確保系統(tǒng)正常運行，同時，它還具有控制系統(tǒng)“OK”的功能?！癘K”（正常工作）表明系統(tǒng)的傳感器及現(xiàn)場接線是在規(guī)定的水平上進行。系統(tǒng)檢測器也控制報警點的設(shè)置和系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)檢測器總被放在框架的第二位置； 監(jiān)測表不僅可以顯示傳感器系統(tǒng)是否正常運行，還可以指示傳感器的測量值，并在越限時報警。,16,實操應(yīng)用,三、汽輪機本體參數(shù)監(jiān)視內(nèi)容,機械參數(shù)的監(jiān)視 各處溫度的監(jiān)視,包括,17,實操應(yīng)用,1 .對

9、汽輪機本體機械參數(shù)的主要監(jiān)視內(nèi)容,軸 向位移; 汽缸熱膨脹; 轉(zhuǎn)子與汽缸的熱膨脹差; 轉(zhuǎn)速和零轉(zhuǎn)速; 軸承振動和軸振動; 偏心度； 相位,18,實操應(yīng)用,2. TSI對溫度的監(jiān)視,汽輪機組本體參數(shù)的檢測尚有推力軸瓦金屬溫度，缸體、法蘭螺栓等金屬溫度和發(fā)電機定子和繞組溫度，軸承金屬溫度和潤滑油溫度等，這些監(jiān)視均應(yīng)在機組設(shè)計制造時 一并考慮配備。,19,實操應(yīng)用,四、故障分析和專家決策系統(tǒng),對于大型汽輪機，一 般都配有汽輪機數(shù)據(jù)采集和故障分析計算機系統(tǒng)，它 利用專門的汽輪機故障分析軟件和專家決策軟件，對 采集到的參數(shù)進行分析和判斷。 汽輪機故障分析軟件通過實時、自動、連續(xù)地采 集和存儲汽輪發(fā)電機軸

10、系的振動振幅、相位等數(shù)據(jù)，提供 給操作員和工程師一個實時的軸系運行檔案，包括表征 軸系是否正常運轉(zhuǎn)的可接受區(qū)域圖，以及軸系的軸心 軌跡圖、頗譜圖、波德圖、級聯(lián)圖等多種形式的分析畫 面和數(shù)據(jù)，用以支持軸系的早期故障診斷和預(yù)測維修。,20,實操應(yīng)用,續(xù),專家決策軟件是一個實時的專家系統(tǒng)，包括專 門用于汽輪機故障分析的知識庫和相應(yīng)的推理邏輯軟件.它可以根據(jù)汽輪機監(jiān)視系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)來檢查 汽輪機的運行狀態(tài)，并根據(jù)知識庫軟件中存儲的經(jīng)驗 數(shù)據(jù)對設(shè)備進行自動地故障診斷和機械信息管理，最 后給出帶有嚴(yán)重程度的故障結(jié)果和推薦的改正措施.,21,實操應(yīng)用,關(guān)于專家系統(tǒng),專家系統(tǒng)是一個智能計算機程序系統(tǒng)，其內(nèi)部

11、含有大量的某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。也就是說，專家系統(tǒng)是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題，簡而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機程序系統(tǒng)。,22,實操應(yīng)用,專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中箭頭方向為數(shù)據(jù)流動的方向。專家系統(tǒng)通常由人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取等6個部分構(gòu)成。,23,實操應(yīng)用,知識庫,知識庫用來存放專家提供的知識和經(jīng)驗

12、。 人工智能中的知識表示形式大多數(shù)是以IFTHENOR ELSE的形式出現(xiàn)，就像BASIC等編程語言里的條件語句一樣，IF后面跟的是條件（前件），THEN后面的是結(jié)論（后件），條件與結(jié)論均可以通過邏輯運算AND、OR、NOT進行復(fù)合。在這里，產(chǎn)生式規(guī)則的理解非常簡單：如果前提條件得到滿足，就產(chǎn)生相應(yīng)的動作或結(jié)論。,24,實操應(yīng)用,其它組成部分作用,推理機針對當(dāng)前問題的條件或已知信息，反復(fù)匹配知識庫中的規(guī)則，獲得新的結(jié)論，以得到問題求解結(jié)果。 人機界面是系統(tǒng)與用戶進行交流時的界面。 綜合數(shù)據(jù)庫專門用于存儲推理過程中所需的原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)論，往往是作為暫時的存儲區(qū)。 解釋器能夠根據(jù)用戶的

13、提問，對結(jié)論、求解過程做出說明，因而使專家系統(tǒng)更具有人情味。 知識獲取是專家系統(tǒng)知識庫是否優(yōu)越的關(guān)鍵，也是專家系統(tǒng)設(shè)計的“瓶頸”問題，通過知識獲取，可以擴充和修改知識庫中的內(nèi)容，也可以實現(xiàn)自動學(xué)習(xí)功能。,25,實操應(yīng)用,五、TSI的產(chǎn)品,美國本特利3300系列、3500系列、7200系列：成本低 。 德國愛普MMS6000系列：監(jiān)測模塊為雙通道，內(nèi)含振動分析功能， 瑞士韋伯VM600系列：全數(shù)字化TSI系統(tǒng)，只用一種模塊MPC4即可，減少備件及維護量。 德國飛利浦公司 RMS700系列 ABB 的TSI (用CMM模件組成),26,實操應(yīng)用,ABB公司開發(fā)的TSI,近年來，ABB公司開發(fā)了多功

14、能的四通道CMM狀態(tài)監(jiān)視模件，用它組成TSI汽輪機保護系統(tǒng)，統(tǒng)一集成在ABB的SYMPHONY系統(tǒng)中，去監(jiān)測汽輪機軸系除轉(zhuǎn)速外的各項參數(shù)，如軸承振動、大軸振動、偏心、串軸、脹差和絕對膨脹，并輸出報警和停機信號。,27,實操應(yīng)用,關(guān)于CMM模件,CMM從其端子單元采集渦流傳感器、加速度傳感器、速度傳感器、直流LVDT及聲波傳感器等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器的現(xiàn)場信號。經(jīng)過濾波，鑒別和計算后，通過模件擴展總線與BRC控制器實現(xiàn)通訊，使機組有關(guān)的狀態(tài)參數(shù)送到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中，這樣不僅在DCS（或DEH）的操作員站上可提供機組的各種軸系參數(shù)，產(chǎn)生于與DCS時標(biāo)同步的報警清單，還可借助貯存在上級計算機中的振動分析軟件

15、和專家系統(tǒng)生成多種振動分析報表，并完成汽輪機的故障診斷，在指導(dǎo)機組安全可靠運行的同時，預(yù)測機組的健康狀況，為狀態(tài)檢修作準(zhǔn)備。,28,實操應(yīng)用,3 傳感器系統(tǒng),TSI系統(tǒng)主要由傳感器及智能板件組成。 傳感器是將機械振動量、位移、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量的機電轉(zhuǎn)換裝置。 各種智能測量板件接受相應(yīng)傳感器的電量信號后進行整形、計算、邏輯處理等以后，顯示出精確、直觀的監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警指示。輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號和繼電器接點。,29,實操應(yīng)用,傳感器種類,電渦流傳感器，對汽輪機組的轉(zhuǎn)速、偏心、軸位移、軸振動、脹差進行測量； 速度傳感器對蓋振進行測量； 線性可變差動變壓器（LVDT）對熱膨脹進行測量； 差動式磁感應(yīng)傳感器

16、來測量機組的轉(zhuǎn)速。,30,實操應(yīng)用,一、渦流傳感器,電渦流傳感器是通過傳感器端部線圈與被測物體（導(dǎo)電體）間的間隙變化來測物體的振動相對位移量和靜位移的，它與被測物之間沒有直接的機械接觸，具有很寬的使用頻率范圍（從010Hz）。,31,實操應(yīng)用,電渦流式傳感器原理,它能實現(xiàn)非接觸測量，如位移、振動、厚度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、硬度等參數(shù)。這種傳感器還可用于無損探傷。原理如下圖示。,這是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器。,32,實操應(yīng)用,1.結(jié)構(gòu)原理與特性,如左圖，當(dāng)通過金屬體的磁通變化時，就會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生

17、磁場的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。根據(jù)阻抗變化即可測量被測參數(shù)。,33,實操應(yīng)用,一般講，線圈的阻抗變化與導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離有關(guān)。如果控制上述參數(shù)中的一個參數(shù)改變，而其余參數(shù)恒定不變，則阻抗就成為這個變化參數(shù)的單值函數(shù)。如其他參數(shù)不變，阻抗的變化就可以反映線圈到被測金屬導(dǎo)體間的距離大小變化。,34,實操應(yīng)用,2.電渦流式傳感器的復(fù)阻抗,利用渦流效應(yīng)原理制造的傳感器。,35,實操應(yīng)用,我們可以把被測導(dǎo)體上形成的電渦流等效成一個短路環(huán)，這樣就可得到如圖5-16的等效電路。圖中R1、L1為傳感器線圈的電阻和電感。短路

18、環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為R2、電感為L2。線圈與導(dǎo)體間存在一個互感M，它隨線圈與導(dǎo)體間距的減小而增大。,根據(jù)等效電路可列出電路方程組：,36,實操應(yīng)用,通過解方程組，可得I1、I2。 因此傳感器線圈的復(fù)阻抗為： 線圈的等效電感為 ：,（5-12）,（5-13）,由式（5-12）和（5-13）可以看出，線圈與金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的阻抗、電感都是該系統(tǒng)互感平方的函數(shù)。而互感是隨線圈與金屬導(dǎo)體間距離的變化而改變的。,37,實操應(yīng)用,3、電渦流傳感器的類型,高頻反射式電渦流傳感器 低頻透射式電渦流傳感器,38,實操應(yīng)用,（1） 高頻反射式電渦流傳感器,39,實操應(yīng)用,a.高頻反射式電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)

19、,由一個固定在框架上的扁平線圈組成。,40,實操應(yīng)用,為了充分有效地利用電渦流效應(yīng)，對于平板型的被測體則要求被測體的半徑應(yīng)大于線圈半徑的1.8倍，否則靈敏度要降低。當(dāng)被測物體是圓柱體時，被測導(dǎo)體直徑必須為線圈直徑的3.5倍以上，靈敏度才不受影響。,b、高頻反射式電渦流傳感器的原理 電渦流傳感器的線圈與被測金屬導(dǎo)體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度的變化來進行測量的。因此，被測物體的物理性質(zhì)，以及它的尺寸和開關(guān)都與總的測量裝置特性有關(guān)。一般來說，被測物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度也越高。,41,實操應(yīng)用,c.高頻反射式電渦流傳感器的應(yīng)用(測距離） 這種傳感器的結(jié)構(gòu)很簡單，主要由一個固定

20、在框架上的扁平線圈組成。線圈可以粘貼在框架的端部，也可以繞在框架端部的槽內(nèi)。下圖為某種型號的高頻反射式電渦流傳感器。,42,實操應(yīng)用,（2） 低頻透射式電渦流傳感器（測厚度）,43,實操應(yīng)用,4、 電渦流式傳感器的應(yīng)用,（a）測量位移,44,實操應(yīng)用,4、電渦流式傳感器的應(yīng)用,（b）測量振動,45,實操應(yīng)用,（c）測量轉(zhuǎn)速,被測 零件,渦流 傳感器,被測 零件,渦流 傳感器,設(shè)測出脈沖頻率為f（Hz），被測零件齒數(shù)為N，則軸的轉(zhuǎn)速為：,（轉(zhuǎn)/分）,46,實操應(yīng)用,（d）測量厚度,47,實操應(yīng)用,（e）測量溫度,測出等效電感變化,測出諧振頻率變化,48,實操應(yīng)用,. 零件計數(shù),（f）其他測量,4

21、9,實操應(yīng)用,.連續(xù)油管的橢圓度測量,50,實操應(yīng)用,.無損探傷,原理 裂紋檢測，缺陷造成渦流變化。,51,實操應(yīng)用,52,實操應(yīng)用,二、速度傳感器,它的工作原理是基于一個慣性質(zhì)量和移動殼體，傳感器有一個永久磁鐵，它被固定在傳感器殼體上。,53,實操應(yīng)用,54,實操應(yīng)用,速度傳感器工作原理,圍繞著磁鐵是一個慣性質(zhì)量線圈，通過彈簧連在殼體上。測量時，將傳感器剛性固定在被測物體上，隨著被測物振動，磁鐵運動，使其產(chǎn)生磁場運動。而線圈因固定在彈簧上，具有較大的慣性質(zhì)量，即相對高頻振動的物體，其是相對靜止的。這樣，線圈在磁場中作直線運動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其大小與線圈運動的線速度（即：機殼的速度）成正比。

22、通過對感應(yīng)電動勢的檢測，即能獲得被測物體的線速度。,55,實操應(yīng)用,恒定磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 （a） 動圈式； (b) 動鐵式,磁通式磁電傳感器（測振動）,56,實操應(yīng)用,磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場，磁路中的工作氣隙固定不變，因而氣隙中磁通也是恒定不變的。 其運動部件可以是線圈（動圈式），也可以是磁鐵（動鐵式），動圈式（圖6-1（a）和動鐵式（圖6-1(b)）的工作原理是完全相同的。 當(dāng)殼體隨被測振動體一起振動時，由于彈簧較軟，運動部件質(zhì)量相對較大， 當(dāng)振動頻率足夠高（遠(yuǎn)大于傳感器固有頻率）時，運動部件慣性很大，來不及隨振動體一起振動， 近乎靜止不動，振動能量幾乎全被彈簧吸收，永久磁鐵與

23、線圈之間的相對運動速度接近于振動體振動速度，磁鐵與線圈的相對運動切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢.,57,實操應(yīng)用,圖6.2是變磁通式磁電傳感器，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的角速度。（a)圖為開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動， 測量齒輪安裝在被測旋轉(zhuǎn)體上，隨被測體一起轉(zhuǎn)動。每轉(zhuǎn)動一個齒， 齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次， 線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其變化頻率等于被測轉(zhuǎn)速與測量齒輪上齒數(shù)的乘積。,1.永久磁鐵 2.軟鐵 3.線圈 4.測量齒輪 5.被測旋轉(zhuǎn)體,圖6. 2 變磁通式磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 (a) 開磁路,變磁通式磁電傳感器（測速度）,58,實操應(yīng)用,三、LVDT傳感器,其工作原理是利用

24、電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，實質(zhì)上就是一個變壓器，如圖所示。,59,實操應(yīng)用,LVDT傳感器原理,變壓器上初級線圈W和兩個參數(shù)完全相同的次級線圈W1，W2組成，線圈中心扦入圓柱形鐵心，次級線圈W1和W2反極性串聯(lián)，當(dāng)初級線圈W加上交變電壓時，次級W1和W2分別產(chǎn)生感應(yīng)電勢e1和e2，其大小與鐵心位置有關(guān)。,60,實操應(yīng)用,差動變壓器 工作原理,當(dāng)鐵心位于正中，,當(dāng)鐵心左移，E2增大,當(dāng)鐵心右移，E2減小,因兩個副邊反向串聯(lián),61,實操應(yīng)用,四、差動式磁感應(yīng)傳感器,差動式磁感應(yīng)傳感器的工作原理是利用一個差動式敏感元件。該元件由一塊永久性磁鐵上的兩個相互串聯(lián)的磁敏半導(dǎo)體電阻組成（這兩個半導(dǎo)體的材料及幾何

25、尺寸相同）。,62,實操應(yīng)用,63,實操應(yīng)用,差動式磁感應(yīng)傳感器原理,在傳感器電路中，這兩個電阻組成一個差動電感電橋（如惠斯頓電橋）。當(dāng)磁鐵或鋼的觸發(fā)體接近或遠(yuǎn)離傳感器且相互成直角（即傳感器探頭表面磁鐵所產(chǎn)生的磁場與觸發(fā)體邊沿成直角）時，它干擾了傳感器內(nèi)部的磁場，使差動電感電橋失去平衡而輸出一電壓。通過對這一電壓測量，即能獲得被測物（即觸發(fā)體）與傳感器探頭間的間隙變化。,64,實操應(yīng)用,磁電式振動傳感器,磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運動速度變換成感應(yīng)電勢輸出的傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測對象的機械能轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，是一種有源傳感器。,65,實操應(yīng)用,磁電式振動傳感器的

26、結(jié)構(gòu)原理,圖5-18 磁電式振動傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖 1-殼體 2-永久磁鐵 3-阻尼器 4-引線 5-芯桿 6-外殼 7-線圈 8-彈簧片,66,實操應(yīng)用,基本工作原理：,該傳感器在使用時，把它與被測物體緊固在一起，當(dāng)物體振動時，傳感器外殼隨之振動，此時永久磁鐵、阻尼環(huán)和芯桿的整體由于慣性而不隨之振動，因此它們與殼體產(chǎn)生相對運動，位于磁路氣隙間的線圈就切割磁力線，于是線圈就產(chǎn)生正比于振動速度的感應(yīng)電動勢。該電動勢與速度成一一對應(yīng)關(guān)系，可直接測量速度，經(jīng)過積分或微分電路便可測量位移或加速度。,67,實操應(yīng)用,68,實操應(yīng)用,振動監(jiān)測,69,實操應(yīng)用,壓電式加速度傳感器,壓電式加速度傳感器又稱壓電

27、加速度計。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應(yīng)，在加速度計受振時，質(zhì)量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當(dāng)被測振動頻率遠(yuǎn)低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。壓電式加速度傳感器具有高頻響應(yīng)以及動態(tài)響應(yīng)特性好的特點。,70,實操應(yīng)用,壓電式加速度傳感器,基座,基座,壓電片,質(zhì)量塊,m,壓簧,殼體,71,實操應(yīng)用,壓阻式加速度傳感器,基于世界領(lǐng)先的MEMS硅微加工技術(shù)，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數(shù)字電路中，廣泛應(yīng)用于汽車碰撞實驗、測試儀器、設(shè)備振動監(jiān)測等領(lǐng)域。,72,實操應(yīng)用,電容式加速度傳感器 圖示

28、為差動式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖。 它有兩個固定極板（與殼體絕緣）, 中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊, 此質(zhì)量塊的兩個端面經(jīng)過磨平拋光后作為可動極板（與殼體電連接）。 當(dāng)傳感器殼體隨被測對象在垂直方向上作直線加速運動時, 質(zhì)量塊在慣性空間中相對靜止, 而兩個固定電極將相對質(zhì)量塊在垂直方向上產(chǎn)生大小正比于被測加速度的位移。此位移使兩電容的間隙發(fā)生變化, 一個增加, 一個減小, 從而使C1、 C2產(chǎn)生大小相等, 符號相反的增量, 此增量正比于被測加速度。 電容式加速度傳感器的主要特點是頻率響應(yīng)快和量程范圍大, 大多采用空氣或其它氣體作阻尼物質(zhì)。,73,實操應(yīng)用,74,實操應(yīng)用,4 測點及傳感器安裝位置

29、,1. 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速檢測與超速保護 2. 軸振動與軸承振動（蓋或瓦振） 3. 偏心 4. 軸位移 5.熱膨脹與脹差 6. 相位,75,實操應(yīng)用,1. 轉(zhuǎn)速及零轉(zhuǎn)速檢測與超速保護,轉(zhuǎn)速值顯示是汽輪機組開車、停車以及穩(wěn)定運行時的重要參數(shù)。轉(zhuǎn)速的測量范圍：05000rpm；轉(zhuǎn)速報警值：3240rpm。 零轉(zhuǎn)速是預(yù)先設(shè)定的軸旋轉(zhuǎn)速度，當(dāng)運行的機器需停車時，機器轉(zhuǎn)速達到零轉(zhuǎn)速設(shè)置點，繼電器觸點動作，使盤車齒輪嚙合，使軸持續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，來防止軸產(chǎn)生彎曲，以避免在接踵而來的開車中由于軸彎曲對機器造成損壞。零轉(zhuǎn)速設(shè)定值：小于4rpm；,76,實操應(yīng)用,測量裝置由兩只裝于前箱正對60（或134）齒盤的傳感器和板件

30、組成，如上圖所示當(dāng)機器旋轉(zhuǎn)時，齒盤的齒頂和齒底經(jīng)過探頭，探頭將周期地改變輸出信號，即脈沖信號，板件接收到此脈沖信號進行計數(shù)、顯示，與設(shè)定值比較后，驅(qū)動繼電器接點輸出。,77,實操應(yīng)用,超速保護應(yīng)具有快速響應(yīng)和錯誤冗余表決邏輯，因此測量裝置采用“三取二”方式，如上圖所示。由三只裝于前箱、正對于60齒盤的渦流傳感器和三塊轉(zhuǎn)速表組成，設(shè)定值為3300rpm。,78,實操應(yīng)用,測量軸振時，常常把渦流探頭裝在軸承殼上，探頭與軸承殼變?yōu)橐惑w，,2. 軸振動與軸承振動（蓋或瓦振）,79,實操應(yīng)用,利用速度傳感器測量機殼相對于自由空間的運動速度，板件把從傳感器來的速度信號進行檢波和積分，變成位移值，并計算出相應(yīng)的