機(jī)械量檢測(cè)及儀表

1、 機(jī)械量檢測(cè)儀表是用來(lái)對(duì)尺寸、位移、力、重量、轉(zhuǎn)矩、速機(jī)械量檢測(cè)儀表是用來(lái)對(duì)尺寸、位移、力、重量、轉(zhuǎn)矩、速度和振動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的儀表。檢測(cè)機(jī)械量的傳感器大多數(shù)是度和振動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的儀表。檢測(cè)機(jī)械量的傳感器大多數(shù)是把這些參數(shù)變換成電量，再用電測(cè)儀表進(jìn)行測(cè)量。把這些參數(shù)變換成電量，再用電測(cè)儀表進(jìn)行測(cè)量。 火電廠的汽輪機(jī)組是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型設(shè)備，為了保障機(jī)火電廠的汽輪機(jī)組是一種高速旋轉(zhuǎn)的大型設(shè)備，為了保障機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分（如轉(zhuǎn)子、葉片、主軸）與靜止部組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分（如轉(zhuǎn)子、葉片、主軸）與靜止部分（如汽缸、噴嘴和隔板、汽封）之間的間隙都設(shè)計(jì)的很小。在分（如汽缸、噴嘴和隔

2、板、汽封）之間的間隙都設(shè)計(jì)的很小。在機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行和停止過(guò)程中，動(dòng)、靜部分相對(duì)膨脹、收縮量較機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行和停止過(guò)程中，動(dòng)、靜部分相對(duì)膨脹、收縮量較大。如果發(fā)生動(dòng)靜部分摩擦、碰擊，就有可能產(chǎn)生汽輪機(jī)的軸封大。如果發(fā)生動(dòng)靜部分摩擦、碰擊，就有可能產(chǎn)生汽輪機(jī)的軸封磨損、葉片斷裂，甚至整機(jī)損壞的事故。此外，當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)速系磨損、葉片斷裂，甚至整機(jī)損壞的事故。此外，當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生故障，以及主軸發(fā)生彎曲時(shí)，機(jī)組將產(chǎn)生超速及過(guò)大的振統(tǒng)發(fā)生故障，以及主軸發(fā)生彎曲時(shí)，機(jī)組將產(chǎn)生超速及過(guò)大的振動(dòng)。為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，汽輪機(jī)上應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)速、軸向位移、動(dòng)。為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，汽輪機(jī)上應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)速、軸向位移、

3、熱膨脹、振動(dòng)及大軸彎曲等機(jī)械參數(shù)的測(cè)量?jī)x表和裝置。這些儀熱膨脹、振動(dòng)及大軸彎曲等機(jī)械參數(shù)的測(cè)量?jī)x表和裝置。這些儀表通常可稱為汽輪機(jī)保護(hù)儀表或機(jī)械參數(shù)測(cè)量?jī)x表。表通常可稱為汽輪機(jī)保護(hù)儀表或機(jī)械參數(shù)測(cè)量?jī)x表。 測(cè)量位移的傳感器種類很多，工作原理各不相同。測(cè)量位移的傳感器種類很多，工作原理各不相同。目前火電廠中測(cè)量位移常使用的傳感器有電渦流式傳目前火電廠中測(cè)量位移常使用的傳感器有電渦流式傳感器和線性變化差動(dòng)變壓器式傳感器。感器和線性變化差動(dòng)變壓器式傳感器。 一、電渦流式傳感器一、電渦流式傳感器 電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類。下面主要介紹應(yīng)用

4、廣泛的高頻反射式電渦流傳兩類。下面主要介紹應(yīng)用廣泛的高頻反射式電渦流傳感器。感器。1.1.組成組成 電渦流傳感器由探頭、延伸電纜、前置器三部分組成，如上圖電渦流傳感器由探頭、延伸電纜、前置器三部分組成，如上圖 (a) 外形外形 (b) 結(jié)構(gòu)示意結(jié)構(gòu)示意1-頭部線圈；頭部線圈；2-固定螺帽；固定螺帽；3-高頻電纜高頻電纜電渦流傳感器電渦流傳感器2、 工作原理工作原理電渦流式傳感器是在渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。電渦流式傳感器是在渦流效應(yīng)的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。 0)()(222112111ILjRIMjUIMjILjR根據(jù)基爾霍夫定律，由圖可列根據(jù)基爾霍夫定律，由圖可列出下列方程式出下列方程式對(duì)上述

5、方程聯(lián)立求解，可得對(duì)上述方程聯(lián)立求解，可得 1221111)(ILjRMjMjILjRU1222222221222222221ILRMLLjLRMRR12121ILLjRR1I Z調(diào)幅式測(cè)量原理示意調(diào)幅式測(cè)量原理示意 諧振曲線波形圖諧振曲線波形圖 我國(guó)大型汽輪機(jī)上使用的 公司的系列和美國(guó) 公司的7200系列汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)裝置中，都采用了電渦流傳感器。 對(duì)于系列的高頻渦流位移傳感器，當(dāng)線性測(cè)量范圍為 時(shí)，靈敏度為 , 測(cè)量范圍為 時(shí)，靈敏度為 ； 測(cè)量范圍為 時(shí)，靈敏度為 。 0.5mm16/V mm1.0mm8 /V mm2.0mm4 /V mmPhilips700RMSBently渦流傳感器

6、的渦流傳感器的特性曲線特性曲線 二、二、電感式位移測(cè)量裝置電感式位移測(cè)量裝置 電感式傳感器種類很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理不同，可電感式傳感器種類很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換原理不同，可分為自感式和互感式兩種；根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同，可分分為自感式和互感式兩種；根據(jù)結(jié)構(gòu)型式不同，可分為氣隙型和螺管型兩種為氣隙型和螺管型兩種。下下圖所示的位移測(cè)量圖所示的位移測(cè)量裝置采裝置采用了變氣隙互感式原理，從結(jié)構(gòu)上可看成由電感式位用了變氣隙互感式原理，從結(jié)構(gòu)上可看成由電感式位移傳感器和位移指示儀表組成。移傳感器和位移指示儀表組成。 位移傳感器結(jié)構(gòu)示意位移傳感器結(jié)構(gòu)示意1被測(cè)物體的凸緣；被測(cè)物體的凸緣；2電感位移發(fā)信器；電感位移發(fā)信器；3

7、調(diào)整裝置；調(diào)整裝置；4顯示儀表；顯示儀表；5磁飽磁飽和穩(wěn)壓器和穩(wěn)壓器 線性差動(dòng)變壓器線性差動(dòng)變壓器 線性差動(dòng)變壓器的輸出線性差動(dòng)變壓器的輸出 ()LVDTBently 由此可見(jiàn)，線性變化差動(dòng)變壓器的輸出電動(dòng)勢(shì)之差正比于被位由此可見(jiàn)，線性變化差動(dòng)變壓器的輸出電動(dòng)勢(shì)之差正比于被位移量移量 。其比例常數(shù)取決于原繞組端電壓、電感、耦合系。其比例常數(shù)取決于原繞組端電壓、電感、耦合系數(shù)、繞組匝數(shù)、氣隙導(dǎo)磁率、磁通面積及繞組尺寸等。公式中數(shù)、繞組匝數(shù)、氣隙導(dǎo)磁率、磁通面積及繞組尺寸等。公式中負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與原電壓方向相反。負(fù)號(hào)表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與原電壓方向相反。 三、位移測(cè)量應(yīng)用舉例三、位移測(cè)量應(yīng)用

8、舉例 1. 1. 汽輪機(jī)軸向位移的測(cè)量汽輪機(jī)軸向位移的測(cè)量 為了監(jiān)視汽輪機(jī)推力軸承的工作狀況，一般在推力瓦上裝為了監(jiān)視汽輪機(jī)推力軸承的工作狀況，一般在推力瓦上裝有溫度測(cè)點(diǎn)（回油溫度計(jì)），再有，在轉(zhuǎn)子凸緣處裝上有溫度測(cè)點(diǎn)（回油溫度計(jì)），再有，在轉(zhuǎn)子凸緣處裝上 型型鐵芯或高頻渦流位移檢測(cè)裝置，以測(cè)取運(yùn)行中的實(shí)際軸向位移鐵芯或高頻渦流位移檢測(cè)裝置，以測(cè)取運(yùn)行中的實(shí)際軸向位移量。量。 汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，軸向位移量為汽輪發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，軸向位移量為0.3810.3812.159mm2.159mm；超過(guò)以上范圍，且在；超過(guò)以上范圍，且在0.2540.2542.268 mm2.268 mm范圍之內(nèi)，則

9、范圍之內(nèi)，則必須減負(fù)荷運(yùn)行；最后若超出必須減負(fù)荷運(yùn)行；最后若超出0.2540.2542.268 mm2.268 mm范圍，則應(yīng)停范圍，則應(yīng)停機(jī)跳閘保護(hù)。機(jī)跳閘保護(hù)。 xKxxlSWWkLUE2000002x300MW2.機(jī)組熱膨脹的測(cè)量 測(cè)量缸脹或差脹的傳感器可以用 型鐵芯傳感器、高頻渦流傳感器或線性變化差動(dòng)變壓器。 機(jī)組高、中、低壓缸缸（差）脹示意機(jī)組高、中、低壓缸缸（差）脹示意1-1-推力軸承推力軸承- -轉(zhuǎn)子死點(diǎn)；轉(zhuǎn)子死點(diǎn)；2 2差脹裝置；差脹裝置；3 3內(nèi)汽缸死點(diǎn)；內(nèi)汽缸死點(diǎn)；4 4外汽外汽缸死點(diǎn)；缸死點(diǎn)；5 5支持軸承；支持軸承；6 6缸脹裝置；缸脹裝置；HP HP 高壓汽缸；高壓汽

10、缸；IPIP中中壓汽缸；壓汽缸； LP-1LP-1、2 2低壓汽缸低壓汽缸1 1和低壓汽缸和低壓汽缸2 2 振動(dòng)是經(jīng)常發(fā)生的一種物理現(xiàn)象。機(jī)械振動(dòng)在很多振動(dòng)是經(jīng)常發(fā)生的一種物理現(xiàn)象。機(jī)械振動(dòng)在很多情況下總是有害的，它使機(jī)器的零部件加快失效，破壞機(jī)情況下總是有害的，它使機(jī)器的零部件加快失效，破壞機(jī)器的正常工作，降低設(shè)備的使用壽命，甚至導(dǎo)致機(jī)器部件器的正常工作，降低設(shè)備的使用壽命，甚至導(dǎo)致機(jī)器部件損壞而產(chǎn)生事故。損壞而產(chǎn)生事故。 在火電廠中，汽輪機(jī)由于轉(zhuǎn)軸失穩(wěn)、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡欠佳在火電廠中，汽輪機(jī)由于轉(zhuǎn)軸失穩(wěn)、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡欠佳及轉(zhuǎn)系中心不準(zhǔn)，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)。振動(dòng)及轉(zhuǎn)系中心不準(zhǔn)，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)

11、生不同程度的振動(dòng)。振動(dòng)過(guò)大，會(huì)加速軸封的磨損，轉(zhuǎn)動(dòng)部件的疲勞強(qiáng)度下降，調(diào)過(guò)大，會(huì)加速軸封的磨損，轉(zhuǎn)動(dòng)部件的疲勞強(qiáng)度下降，調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至引起重大事故。因此，在汽輪機(jī)啟停速系統(tǒng)不穩(wěn)定，甚至引起重大事故。因此，在汽輪機(jī)啟停和運(yùn)行中，對(duì)軸承和大軸的振動(dòng)必須嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)視。和運(yùn)行中，對(duì)軸承和大軸的振動(dòng)必須嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)視。 用來(lái)表述振動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)有：振動(dòng)的位移、振動(dòng)的用來(lái)表述振動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)有：振動(dòng)的位移、振動(dòng)的速度、振動(dòng)的加速度、振動(dòng)的頻率、振動(dòng)的烈度和振速度、振動(dòng)的加速度、振動(dòng)的頻率、振動(dòng)的烈度和振動(dòng)的頻譜。若振動(dòng)復(fù)合波形中最簡(jiǎn)諧振動(dòng)為正弦波，動(dòng)的頻譜。若振動(dòng)復(fù)合波形中最簡(jiǎn)諧振動(dòng)為正弦波，則它們的關(guān)系

12、如下：則它們的關(guān)系如下： ( )sin()x tXt)cos()cos()(tVtXtv)sin()sin()(2tAtXta式中式中 振動(dòng)角頻率；振動(dòng)角頻率； 振動(dòng)相位角；振動(dòng)相位角； 、 、 分別為振動(dòng)的位移量、振動(dòng)分別為振動(dòng)的位移量、振動(dòng)速度幅值和振動(dòng)加速度幅值。速度幅值和振動(dòng)加速度幅值。 XVA 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用振動(dòng)烈度作為描述振動(dòng)狀態(tài)的特征國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定用振動(dòng)烈度作為描述振動(dòng)狀態(tài)的特征量，并規(guī)定在機(jī)器的重要位置上（例如軸承和地腳固量，并規(guī)定在機(jī)器的重要位置上（例如軸承和地腳固定處等）所測(cè)得的振動(dòng)速度的最大有效值，作為機(jī)器定處等）所測(cè)得的振動(dòng)速度的最大有效值，作為機(jī)器的振動(dòng)烈度。的振動(dòng)

13、烈度。 如果測(cè)得隨時(shí)間變化的振動(dòng)速度如果測(cè)得隨時(shí)間變化的振動(dòng)速度 后，則由下式可計(jì)后，則由下式可計(jì)算出振動(dòng)速度的有效值算出振動(dòng)速度的有效值 式中式中 T T 計(jì)算時(shí)所取的某一時(shí)間間隔。計(jì)算時(shí)所取的某一時(shí)間間隔。 目前我國(guó)汽輪機(jī)還采用振動(dòng)的幅值大小作為評(píng)價(jià)目前我國(guó)汽輪機(jī)還采用振動(dòng)的幅值大小作為評(píng)價(jià)振動(dòng)強(qiáng)弱的參數(shù)，例如振動(dòng)強(qiáng)弱的參數(shù)，例如 機(jī)組，其軸頸處正常振機(jī)組，其軸頸處正常振幅應(yīng)小于幅應(yīng)小于 ，最大也不應(yīng)超過(guò)，最大也不應(yīng)超過(guò) 。 )(tvrmsvTrmsttvTv02d)(1300MW76 m127 m一、磁電式傳感器一、磁電式傳感器 振動(dòng)系統(tǒng)模型振動(dòng)系統(tǒng)模型 磁電式傳感器結(jié)構(gòu)示意磁電式傳感器

14、結(jié)構(gòu)示意1質(zhì)量塊；質(zhì)量塊；2彈簧；彈簧； 1引線；引線；2殼體；殼體；3線圈；線圈；4磁鋼磁鋼3阻尼器；阻尼器；4被測(cè)振體被測(cè)振體 5芯軸；芯軸；6阻尼杯；阻尼杯；7彈簧片彈簧片 磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)如上圖所示。傳感器的磁鋼磁電式傳感器的結(jié)構(gòu)如上圖所示。傳感器的磁鋼4 4與殼體與殼體2 2固定在一起。芯軸固定在一起。芯軸5 5穿過(guò)磁鋼的中心孔，并由穿過(guò)磁鋼的中心孔，并由左右兩片柔軟的圓形彈簧片左右兩片柔軟的圓形彈簧片7 7支承在殼體上。芯軸的一支承在殼體上。芯軸的一端固定著一個(gè)線圈端固定著一個(gè)線圈3 3；另一端固定一個(gè)圓筒形銅杯（阻；另一端固定一個(gè)圓筒形銅杯（阻尼杯尼杯6 6）。當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高

15、于傳感器的固有頻率時(shí)，）。當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳感器的固有頻率時(shí)，線圈接近靜止不動(dòng)，而磁鋼則跟隨振動(dòng)體一起振動(dòng)。線圈接近靜止不動(dòng)，而磁鋼則跟隨振動(dòng)體一起振動(dòng)。這樣，線圈與磁鋼之間就有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的這樣，線圈與磁鋼之間就有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度等于物體的振動(dòng)速度。線圈以相對(duì)速度切割磁力速度等于物體的振動(dòng)速度。線圈以相對(duì)速度切割磁力線，傳感器就有正比于振動(dòng)速度的電勢(shì)信號(hào)輸出。線，傳感器就有正比于振動(dòng)速度的電勢(shì)信號(hào)輸出。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈3 3中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 0( )tdxdxEWBLWBLVdtdt 0cosEWBL Xt 由于磁電式傳感器的輸出

16、電動(dòng)勢(shì)與振動(dòng)速度成正比，由于磁電式傳感器的輸出電動(dòng)勢(shì)與振動(dòng)速度成正比，故也稱為速度傳感器?？梢钥闯?，這種速度傳感器的故也稱為速度傳感器?？梢钥闯觯@種速度傳感器的輸出信號(hào)不僅與被測(cè)振幅有關(guān)，還與其振動(dòng)頻率有關(guān)。輸出信號(hào)不僅與被測(cè)振幅有關(guān)，還與其振動(dòng)頻率有關(guān)。 若利用積分放大器對(duì)電勢(shì)進(jìn)行積分，得到：若利用積分放大器對(duì)電勢(shì)進(jìn)行積分，得到： 取其最大值（峰值），則為取其最大值（峰值），則為 這樣，積分放大器的輸出只與振動(dòng)的幅值成正比，這樣，積分放大器的輸出只與振動(dòng)的幅值成正比，而與振動(dòng)的頻率無(wú)關(guān)了。而與振動(dòng)的頻率無(wú)關(guān)了。 tWBLXttXWBLtvWBLtEtttsindcosdd0000000ma

17、xdWBLXtEt二、機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)二、機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常具有下列測(cè)振內(nèi)容：振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常具有下列測(cè)振內(nèi)容： （1）采用復(fù)合式振動(dòng)傳感器測(cè)取主軸的絕對(duì)振動(dòng)量。）采用復(fù)合式振動(dòng)傳感器測(cè)取主軸的絕對(duì)振動(dòng)量。 國(guó)家或公司正常值（m）報(bào)警值（m）緊急停機(jī)值（m）ISO軸相對(duì)振動(dòng)80165250ISO軸絕對(duì)振動(dòng)100200300國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組506090110130160美國(guó)西屋公司125254美國(guó)GE公司100127178日本三菱公司50125200日本日立公司76125152 軸振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考表軸振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考表 （2 2）由振動(dòng)量及轉(zhuǎn)速工況確定安全、報(bào)警、停機(jī)的區(qū)域，）

18、由振動(dòng)量及轉(zhuǎn)速工況確定安全、報(bào)警、停機(jī)的區(qū)域，以指導(dǎo)機(jī)組的實(shí)時(shí)工況操作。采用振動(dòng)位移和振動(dòng)速以指導(dǎo)機(jī)組的實(shí)時(shí)工況操作。采用振動(dòng)位移和振動(dòng)速度兩種信號(hào)綜合，可以及時(shí)防止機(jī)組動(dòng)、靜部分的摩度兩種信號(hào)綜合，可以及時(shí)防止機(jī)組動(dòng)、靜部分的摩擦。擦。（3 3）采用矢量監(jiān)視器測(cè)知轉(zhuǎn)速與振動(dòng)幅值及相角以指導(dǎo)）采用矢量監(jiān)視器測(cè)知轉(zhuǎn)速與振動(dòng)幅值及相角以指導(dǎo)機(jī)組啟動(dòng)或停止過(guò)程中的軸故障（如裂紋）或動(dòng)平衡機(jī)組啟動(dòng)或停止過(guò)程中的軸故障（如裂紋）或動(dòng)平衡程度的征兆出現(xiàn)與否。程度的征兆出現(xiàn)與否。（4 4）采用頻譜儀對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，對(duì)振動(dòng)頻率、）采用頻譜儀對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，對(duì)振動(dòng)頻率、相位、振幅等參數(shù)作實(shí)時(shí)記錄

19、，通過(guò)對(duì)啟停過(guò)程的分相位、振幅等參數(shù)作實(shí)時(shí)記錄，通過(guò)對(duì)啟停過(guò)程的分析，了解機(jī)組存在某種隱患缺陷。析，了解機(jī)組存在某種隱患缺陷。 轉(zhuǎn)速是熱力機(jī)械的一個(gè)重要參數(shù)?；痣姍C(jī)組要維持電轉(zhuǎn)速是熱力機(jī)械的一個(gè)重要參數(shù)。火電機(jī)組要維持電網(wǎng)的周波不變，就必須及時(shí)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其維持網(wǎng)的周波不變，就必須及時(shí)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其維持在在30003000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分。汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，各轉(zhuǎn)動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)生很分。汽輪機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，各轉(zhuǎn)動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，這個(gè)離心力直接與材料承受的應(yīng)力有關(guān)，而大的離心力，這個(gè)離心力直接與材料承受的應(yīng)力有關(guān)，而離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。在設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部件的強(qiáng)度離心力與轉(zhuǎn)速的平方成

20、正比。在設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部件的強(qiáng)度裕量是有限的。運(yùn)行時(shí)若轉(zhuǎn)速超過(guò)額定值，就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重裕量是有限的。運(yùn)行時(shí)若轉(zhuǎn)速超過(guò)額定值，就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備事故，甚至?xí)斐娠w車事故。特別在啟動(dòng)升速過(guò)損壞設(shè)備事故，甚至?xí)斐娠w車事故。特別在啟動(dòng)升速過(guò)程中，還會(huì)遇到臨界轉(zhuǎn)速的影響，使機(jī)組產(chǎn)生較大的振動(dòng)，程中，還會(huì)遇到臨界轉(zhuǎn)速的影響，使機(jī)組產(chǎn)生較大的振動(dòng)，甚至發(fā)生共振而大大超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，故在啟甚至發(fā)生共振而大大超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，故在啟/ /停過(guò)程中也停過(guò)程中也要求準(zhǔn)確地測(cè)量轉(zhuǎn)速，盡快越過(guò)各個(gè)臨界值轉(zhuǎn)速。要求準(zhǔn)確地測(cè)量轉(zhuǎn)速，盡快越過(guò)各個(gè)臨界值轉(zhuǎn)速。 一、轉(zhuǎn)速傳感器一、轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速常用的有磁阻式、磁敏式和渦流式轉(zhuǎn)速傳感

21、器測(cè)量轉(zhuǎn)速常用的有磁阻式、磁敏式和渦流式轉(zhuǎn)速傳感器 。1.1.磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器（a）開(kāi)磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器）開(kāi)磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器 （b）閉磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器）閉磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器1，9-永久磁鐵；永久磁鐵；2-軟鐵；軟鐵；3-感應(yīng)線圈；感應(yīng)線圈；4-齒輪；齒輪；5-轉(zhuǎn)軸；轉(zhuǎn)軸；6-內(nèi)齒輪；內(nèi)齒輪；7a，7b-外外齒輪；齒輪；8-線圈線圈 磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器采用轉(zhuǎn)速磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器采用轉(zhuǎn)速脈沖變換電路，如脈沖變換電路，如圖所示。傳感器感應(yīng)電壓由二極管圖所示。傳感器感應(yīng)電壓由二極管V V削去負(fù)半周，送到削去負(fù)半周，送到V1V1進(jìn)行放大，再由射極跟

22、隨器進(jìn)行放大，再由射極跟隨器V2V2送入送入V3V3和和V4V4組成的射組成的射極耦合觸發(fā)器進(jìn)行整形，得到方波輸出信號(hào)。極耦合觸發(fā)器進(jìn)行整形，得到方波輸出信號(hào)。 磁阻式轉(zhuǎn)速磁阻式轉(zhuǎn)速脈沖轉(zhuǎn)換電路脈沖轉(zhuǎn)換電路 2. 2. 磁敏式轉(zhuǎn)速傳感器磁敏式轉(zhuǎn)速傳感器 磁敏式轉(zhuǎn)速傳感器采用磁敏差分原理進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)磁敏式轉(zhuǎn)速傳感器采用磁敏差分原理進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量。傳感器內(nèi)裝有一個(gè)小永久磁鐵；在磁鐵上裝有兩量。傳感器內(nèi)裝有一個(gè)小永久磁鐵；在磁鐵上裝有兩個(gè)相互串聯(lián)的磁敏電阻。當(dāng)軟鐵或鋼等材料制成的測(cè)個(gè)相互串聯(lián)的磁敏電阻。當(dāng)軟鐵或鋼等材料制成的測(cè)速齒輪接近傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器內(nèi)部的磁場(chǎng)受到干速齒輪接近傳感器旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器內(nèi)

23、部的磁場(chǎng)受到干擾，磁力線發(fā)生偏移，磁敏電阻的阻值發(fā)生變化，兩擾，磁力線發(fā)生偏移，磁敏電阻的阻值發(fā)生變化，兩個(gè)磁敏電阻個(gè)磁敏電阻R1R1、R2R2串聯(lián)接成差動(dòng)回路，與傳感器電路串聯(lián)接成差動(dòng)回路，與傳感器電路中的兩個(gè)定值電阻中的兩個(gè)定值電阻R3R3、R4R4組成一個(gè)惠斯登電橋。組成一個(gè)惠斯登電橋。 磁敏式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置示意磁敏式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置示意 (a)(a)傳感器示意圖傳感器示意圖 (b)(b)磁敏式轉(zhuǎn)速測(cè)量電路示意圖磁敏式轉(zhuǎn)速測(cè)量電路示意圖1-1-測(cè)速齒輪；測(cè)速齒輪；2-2-傳感器；傳感器；3-3-磁敏電阻；磁敏電阻；4-4-穩(wěn)壓器；穩(wěn)壓器；5-5-觸發(fā)電路；觸發(fā)電路；6-6-放大電路放大電路 3

24、. 3. 渦流式轉(zhuǎn)速傳感器渦流式轉(zhuǎn)速傳感器 采用電渦流傳感器測(cè)速時(shí)，在旋轉(zhuǎn)軸上開(kāi)一條或采用電渦流傳感器測(cè)速時(shí)，在旋轉(zhuǎn)軸上開(kāi)一條或數(shù)條槽，或者在軸上安裝一塊有輪齒的圓盤(pán)或圓板，數(shù)條槽，或者在軸上安裝一塊有輪齒的圓盤(pán)或圓板，在有槽的軸或有輪齒的圓板附近裝一只電渦流傳感器。在有槽的軸或有輪齒的圓板附近裝一只電渦流傳感器。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于槽或齒的存在，電渦流傳感器將周當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于槽或齒的存在，電渦流傳感器將周期性地改變輸出信號(hào)電壓，此電壓經(jīng)過(guò)放大、整形變期性地改變輸出信號(hào)電壓，此電壓經(jīng)過(guò)放大、整形變成脈沖信號(hào)，然后輸入頻率計(jì)指示出脈沖數(shù)，或者輸成脈沖信號(hào)，然后輸入頻率計(jì)指示出脈沖數(shù)，或者輸入專門(mén)的

25、脈沖計(jì)數(shù)電路指示頻率值。此脈沖數(shù)（或頻入專門(mén)的脈沖計(jì)數(shù)電路指示頻率值。此脈沖數(shù)（或頻率值）與轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)。如有率值）與轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)。如有6060個(gè)槽或齒，若頻率計(jì)指?jìng)€(gè)槽或齒，若頻率計(jì)指示示3000Hz3000Hz，則轉(zhuǎn)速為，則轉(zhuǎn)速為3000r/min3000r/min，這時(shí)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)就，這時(shí)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)就可直接讀出。如果軸上無(wú)法安裝齒形圓板或者不能開(kāi)可直接讀出。如果軸上無(wú)法安裝齒形圓板或者不能開(kāi)槽，那么也可利用軸上的凹凸部分來(lái)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，槽，那么也可利用軸上的凹凸部分來(lái)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，例如軸上的鍵槽等。這種傳感器的測(cè)量范圍很寬，轉(zhuǎn)例如軸上的鍵槽等。這種傳感器的測(cè)量范圍很寬，轉(zhuǎn)速在速在1 1100

26、0010000范圍內(nèi)均可測(cè)量。范圍內(nèi)均可測(cè)量。 二、轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器二、轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器 上述三種傳感器都是把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成比例上述三種傳感器都是把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成比例的脈沖信號(hào)。要讀出轉(zhuǎn)速，還必須計(jì)算這些脈沖數(shù)。的脈沖信號(hào)。要讀出轉(zhuǎn)速，還必須計(jì)算這些脈沖數(shù)。根據(jù)計(jì)算方法分為測(cè)頻率法和測(cè)周期法，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)根據(jù)計(jì)算方法分為測(cè)頻率法和測(cè)周期法，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器為數(shù)字轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器和零轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器。儀器為數(shù)字轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器和零轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器。 1. 1. 數(shù)字轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器數(shù)字轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器 JSS-2 JSS-2型數(shù)字顯示式轉(zhuǎn)速表的原理方框圖型數(shù)字顯示式轉(zhuǎn)速表的原理方框圖2. 2. 零轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器零轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器 零轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器用于連

27、續(xù)監(jiān)視機(jī)組的零轉(zhuǎn)速狀態(tài)。由零轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)器用于連續(xù)監(jiān)視機(jī)組的零轉(zhuǎn)速狀態(tài)。由于被測(cè)轉(zhuǎn)速很低，如果還是采用上述的計(jì)數(shù)法測(cè)頻率，于被測(cè)轉(zhuǎn)速很低，如果還是采用上述的計(jì)數(shù)法測(cè)頻率，則量化誤差很大。為了提高低頻測(cè)量的準(zhǔn)確度，通常則量化誤差很大。為了提高低頻測(cè)量的準(zhǔn)確度，通常采用反測(cè)法，即先測(cè)出被測(cè)信號(hào)的周期采用反測(cè)法，即先測(cè)出被測(cè)信號(hào)的周期TxTx，再以周期，再以周期的倒數(shù)來(lái)求得被測(cè)頻率的倒數(shù)來(lái)求得被測(cè)頻率fxfx。 測(cè)周期時(shí)，門(mén)控信號(hào)是整形后的被測(cè)信號(hào)，即門(mén)測(cè)周期時(shí)，門(mén)控信號(hào)是整形后的被測(cè)信號(hào)，即門(mén)控時(shí)間為被測(cè)信號(hào)的周期控時(shí)間為被測(cè)信號(hào)的周期TxTx，而晶振信號(hào)經(jīng)整形后直，而晶振信號(hào)經(jīng)整形后直接輸入門(mén)控電路

28、，相當(dāng)于被測(cè)信號(hào)。不難理解，計(jì)數(shù)接輸入門(mén)控電路，相當(dāng)于被測(cè)信號(hào)。不難理解，計(jì)數(shù)器的記數(shù)值為器的記數(shù)值為N N時(shí)，被測(cè)周期時(shí)，被測(cè)周期TxTx為為 ccxNTfNT式中式中 晶體振蕩器的振蕩頻率和周期。當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出的脈沖周晶體振蕩器的振蕩頻率和周期。當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出的脈沖周期大于預(yù)定的報(bào)警周期時(shí)，說(shuō)明汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速很低，為了防止大軸彎曲，需啟期大于預(yù)定的報(bào)警周期時(shí)，說(shuō)明汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速很低，為了防止大軸彎曲，需啟動(dòng)盤(pán)車裝置。因此，控制電路將使報(bào)警繼電器動(dòng)作。動(dòng)盤(pán)車裝置。因此，控制電路將使報(bào)警繼電器動(dòng)作。 ccTf ,本章小結(jié)本章小結(jié) 一、位移測(cè)量一、位移測(cè)量 測(cè)量位移的方法很多，主要有機(jī)械式、液壓式、電感式、差動(dòng)變壓測(cè)量位移的