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          【技術】電渦流位移傳感器在小功率壓縮機中的應用
          發布時間:2022-03-19 11:09:30

          位移傳感器通常用于檢測振動、徑向和軸向竄動等動態機械特性。在空間狹窄、高頻動作的場景,常使用無接觸式的位移傳感器,其種類較多且具有較大優勢,如電渦流式(即電感式)、激光式、電容式、光纖式等傳感器。其中,電渦流位移傳感器由于具有極高頻響、無接觸、受環境干擾影響較小等優勢,在位移檢測中廣泛應用,尤其在壓縮機產品的設計開發過程中,需要對壓縮機內部的機械運動特性進行試驗和具體評估。由于壓縮機內部是高溫、高壓和帶潤滑油的環境,使得除電渦流位移傳感器外,其他無接觸式的傳感器應用難度極大。文獻中采用電渦流傳感器檢測渦旋壓縮機轉子的軸心軌跡。文獻中講述了電渦流傳感器可在壓縮機中應用,但沒有進行實際應用試驗。文獻中利用電渦流傳感器實測了滾子式壓縮機在不同時刻的軸心軌跡(或撓度值),并進行了對比分析。檢測軸心軌跡的另一種途徑是利用電容位移傳感器進行檢測,比如文獻中提到首爾大學聯合某公司采用自制圓柱電容傳感器實現了壓縮機曲軸在法蘭軸頸處軸心軌跡的試驗,具有較高的參考價值。

          電渦流位移傳感器主要包括探頭、線纜和前置器,其原理是電渦流效應:當接通電源時,在前置器內部會產生一個高頻電流信號,該信號通過電纜送到探頭頭部,在頭部周圍產生交變磁場H1。如果在磁場H1的范圍內沒有金屬導體材料接近,則發射到這一范圍內的能量都會全部釋放;反之,如果有金屬導體材料接近探頭頭部,則交變磁場H1將在導體的表面產生電渦流場,該電渦流場也會產生一個方向與H1相反的交變磁場H2。由于H2的反作用,就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位,即改變線圈的有效阻抗,從而改變傳感器的信號輸出。這種變化與金屬導體的電導率、磁導率、尺寸、金屬導體與探頭間距離、線圈激勵電流強度和頻率有關。在設計上,使上述除距離外的其他參數不變,可以使傳感器輸出信號與距離在一定范圍內呈線性關系。

          本文具體分析了電渦流位移傳感器在壓縮機曲軸運轉角度、轉子系統軸向振動以及閥片升程等試驗中的效果,結果表明它適用于壓縮機內部機械運動特性的評估測試。同時,電渦流傳感器也可用于曲軸軸心軌跡試驗,目前尚未見到它應用于泵體和電機之間位置的案例。電渦流位移傳感器在壓縮機試驗中具有較為成功的應用案例和廣闊的應用前景。

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