可調(diào)式電渦流傳感器密封安裝裝置

李春蘭

【摘 要】電渦流傳感器是一種相對式非接觸傳感器，它是通過傳感器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動位移或幅值的。關(guān)于傳感器的安裝，通常都采用螺紋安裝。而被測物體工作在真空環(huán)境或者有氣體壓差的環(huán)境中，應使用O型密封圈組成密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)密封。如果安裝時發(fā)現(xiàn)渦流傳感器與被測物體的距離位于傳感器的工作范圍外，就必須修改密封結(jié)構(gòu)的尺寸。本文設計了一種軸向位置可調(diào)的電渦流傳感器密封連接裝置，以實現(xiàn)密封條件下，渦流傳感器與被測物體之間距離的現(xiàn)場調(diào)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】電渦流傳感器；密封；調(diào)節(jié)

0 引言

電渦流傳感器是一種相對式非接觸傳感器，它是通過傳感器端部與被測物體之間的距離變化來測量物體的振動位移或幅值的。在高速旋轉(zhuǎn)機械和往復式運動機械的振動研究、分析測量中，對非接觸的高精度振動、位移信號，能連續(xù)準確地采集到反映轉(zhuǎn)子振動狀態(tài)的多種參數(shù)。如軸的徑向振幅、振動以及軸向位置等。電渦流傳感器具有頻率范圍寬、線性工作范圍大、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單以及非接觸式測量等優(yōu)點，主要用于靜位移的測量、振動位移的測量、旋轉(zhuǎn)機械中監(jiān)測轉(zhuǎn)軸的振動測量等。

1 電渦流傳感器安裝要求

電渦流傳感器在安裝時傳感器頭部四周必須留有一定范圍的非導電介質(zhì)空間，防止電渦流產(chǎn)生的磁場影響儀器的正常輸出。如果在某一部位要同時安裝兩個以上的傳感器，就必須考慮交叉干擾問題，兩個探頭之間一定要保持規(guī)定的距離，被測體表面積應為探頭直徑3倍以上，如果無法滿足3倍的要求，只能以犧牲靈敏度為代價。一般是探頭直徑等于被測體表面積時，靈敏度降低至70%，所以當靈敏度要求不高時可適當縮小測量表面積。渦流傳感器工作溫度超過70℃時，電渦流傳感器的靈敏度會顯著降低，甚至會造成傳感器的損壞。

電渦流傳感器安裝在固定支架上，因此支架的好壞直接決定測量的效果，這就要求支架應有足夠的剛度以提高自振頻率，避免或減小被測體振動時支架也同時受激自振，資料表明，支架的自振頻率至少應為機械旋轉(zhuǎn)速度的10倍，支架應與被測表面切線方向平行，傳感器垂直安裝在支架上，雖然探頭的中心線在垂直方向偏15°角時對系統(tǒng)特性沒有影響，但最好還是保證傳感器與被測面垂直。

各種型號電渦流傳感器，都在一定的間隙電壓值下，它的讀數(shù)才有較好的線性度，所以在安裝傳感器時必須調(diào)整好合適的初始間隙，對每一套產(chǎn)品都會進行特性試驗，繪出相應的特性曲線，在使用傳感器的時候必須認真分析特性曲線，以確定傳感器是否滿足所要測量的間隙，一般傳感器直徑越大所測量間隙也越大。

2 現(xiàn)有安裝方式存在的問題

一般情況下，電渦流傳感器都采用螺紋安裝。電渦流傳感器的外殼上有螺紋，通過螺紋連接到機器外殼的螺孔中，然后用螺母固定，渦流傳感器與被測物體的距離，也可以通過螺紋連接進行調(diào)節(jié)。但是在某些特殊情況下，如被測物體工作在真空環(huán)境，或者有氣體壓差的環(huán)境中，這種螺紋連接結(jié)構(gòu)無法保證真空密封，就不能應用了。

這種情況下，通常的解決方法是將傳感器的外殼制作成法蘭，在機器外殼上設計密封面，二者與O型密封圈組成密封結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)密封。這種結(jié)構(gòu)的缺點是渦流傳感器與被測物體的距離是固定的。如果安裝時發(fā)現(xiàn)渦流傳感器與被測物體的距離位于傳感器的工作范圍外，就必須修改密封結(jié)構(gòu)的尺寸，如修改傳感器法蘭的厚度，或者重新設計加工渦流傳感器等，不僅經(jīng)濟性差，而且費時費力。

3 電渦流傳感器密封安裝裝置的應用

為了克服現(xiàn)有安裝技術(shù)中存在的弊端，本文設計了一種軸向位置可調(diào)的電渦流傳感器密封連接裝置，以實現(xiàn)密封條件下，渦流傳感器與被測物體之間距離的現(xiàn)場調(diào)節(jié)。

本文設計的電渦流傳感器密封安裝裝置主要包括密封法蘭、套筒、鎖緊套和密封圈四部分，其中法蘭由圓盤和筒體組成。法蘭筒體內(nèi)壁形成階梯孔，在階梯孔的中間形成內(nèi)凸臺，在筒體內(nèi)壁的兩端部形成螺紋，與渦流傳感器螺紋相配合。在筒體和渦流傳感器之間設置有套筒和鎖緊套，在套筒和內(nèi)凸臺之間設置有密封墊圈，在密封法蘭筒體的外圓上設置有O型密封圈。該裝置的結(jié)構(gòu)圖，以及安裝時的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、圖2所示。

下面，結(jié)合圖3對該裝置的安裝使用過程進行詳細說明。

如圖3所示，安裝時，首先把O型密封圈13裝入密封法蘭1的筒體8上，用螺栓穿過連接孔9把密封法蘭1固定在被測機器殼體14上，并壓緊O型密封圈13。然后將渦流傳感器5以探頭6為端部從密封法蘭1的下端穿入筒體8內(nèi)。然后，在傳感器的頭部一端，依次裝入密封墊圈4、套筒2和鎖緊套3，利用渦流傳感器5一端的螺紋和密封法蘭1的一端的螺紋連接，調(diào)整好探頭6與被測物體之間的合適位置，最后，將鎖緊套3鎖緊密封墊圈4，從而實現(xiàn)密封。

該裝置由于密封法蘭與傳感器殼體是通過螺紋連接的，通過旋轉(zhuǎn)傳感器殼體，即可以調(diào)節(jié)傳感器的軸向位置，從而實現(xiàn)傳感器與被測物體之間距離的現(xiàn)場調(diào)節(jié)，而且不影響密封，同時也提高了工作效率。

4 結(jié)束語

電渦流傳感器安裝時，所處工作環(huán)境溫度，探頭與被測體表面積的關(guān)系，以及探頭與被測體之間距離等，都直接影響其監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度。而現(xiàn)有安裝方式只適用于一般工作環(huán)境下的旋轉(zhuǎn)機械的振動研究和分析測量。而本設計裝置用于高真空環(huán)境下轉(zhuǎn)子振幅測量，既保證了轉(zhuǎn)子運行環(huán)境不受影響，又實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)子振幅的實時監(jiān)測，取得了很好的效果。該裝置也可推廣應用于其它真空環(huán)境，或者需要保持壓差的環(huán)境下的位移或振動測量。

[責任編輯：田吉捷]