一种发电厂用电涡流式振动位移传感器的检测方法

技术领域

本发明涉及一种发电厂用电涡流式振动位移传感器的检测方法，用于检测发电厂中测量转子相对振动、转子轴向位移和转子相对膨胀等测点的电涡流传感器。

背景技术

电涡流式振动位移传感器是一种非接触式传感器，通过动态或静态测量传感器表面与被测物体之间的距离来获取机械运行参数。被广泛地应用在电厂的在线监测与故障诊断中，如汽轮机监视系统(TSI)中测量转子相对振动、转子轴向位移和转子相对膨胀、转速等等。目前对于电涡流式振动位移传感器的检测方法，主要参考JJG 644-2003《振动位移传感器》检定规程，动态检测时测量电涡流传感器的频率响应和幅值线性度和参考灵敏度的不确定度，静态检测时测量幅值线性度、幅值重复性、零值误差和灵敏度的不确定度。

通过对电涡流传感器在发电厂实际使用状况进行研究发现，随着电涡流传感器使用年限的增加，传感器的灵敏度难免会发生变化，误差范围是多少没有明确规定。许多电涡流传感器尽管检测了，但还能否继续使用仍然具有不确定性。因此，必须对电涡流传感器“灵敏度误差”进行检测，并且规定其误差范围。同时，尽管规程对检测项目进行了规定，但具体的检测方法还应根据被检传感器的使用场景和工作用途来制订，这样才能使被检传感器的现场使用和实验室的检测有效的结合在一起。

发明内容

本发明的目的是解决电厂用电涡流式振动位移传感器的检测问题，提供了一种发电厂用电涡流式振动位移传感器的检测方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种发电厂用电涡流式振动位移传感器的检测方法，包括以下步骤：

1)传感器的安装及检测信号回路连接

电涡流传感器的检测，依其现场实际用途分为动态检测和静态检测两个部分，其中动态检测测量转子相对振动，静态检测测量转子位移与相对膨胀：

动态检测：将被检的振动位移传感器安装在标准振动台上，按要求连接回路；

静态检测：将被的振动位移传感器固定在位移校准装置上，按要求连接回路；

2)检测的实施

动态检测：通过动态检测软件驱动振动台在相应测点测量得到被检的振动位移传感器的灵敏度数值；

静态检测：通过电涡流自动校准软件控制位移校准装置步进给定的位移，测得被检的振动位移传感器不同位移下对应的电压值；

3)检测结果评定

依照涡流传感器在电厂的不同用途，检定结果的评定同样分为动态指标与静态指标；

动态检测：根据电涡流式振动位移传感器出厂灵敏度示值以及灵敏度实际测量值，测得电涡流式振动位移传感器参考灵敏度的相对误差，表示如下：

其中：

e

X

X—电涡流式振动位移传感器灵敏度实际测量值，V/mm；

按照电涡流传感器的技术指标要求，在频率响应、幅值线性度满足要求的基础上，当参考灵敏度误差结果在最大允许误差范围内时，说明该电涡流传感器适合电厂使用；

静态检测：根据最小二乘法拟合出该传感器的灵敏度曲线，得到实际测量值，由电涡流式振动位移传感器出厂灵敏度示值以及灵敏度实际测量值，得到电涡流式振动位移传感器灵敏度的相对误差，表示如下：

其中：

e

S

S

按照电涡流传感器的技术指标要求，幅值重复性、幅值线性度满足要求的基础上，当灵敏度误差结果在最大允许误差范围内时，说明该电涡流传感器适合电厂使用。

本发明进一步的改进在于，按照电涡流式振动位移传感器的国家检定规程要求和相关技术指标，在被检传感器频率响应、幅值线性度检测指标满足传感器规范参数的基础上，增加参考灵敏度的检测指标，当参考点灵敏度误差在检定规程最大允许误差范围内时，说明电涡流式振动位移传感器满足电厂使用要求。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，电涡流式振动位移传感器是通过非接触式测量被测面的，被测面是与电厂主轴材质相同的光滑圆盘。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中电涡流式振动位移传感器在检测时先将其间隙电压调至传感器量程的中心点与传感器在现场测量相对轴振动时的安装间隙电压一致。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中电涡流式振动位移传感器检测动态性能时，振动位移检测范围从0到300μm，并在这个范围内进行细化选点，包含了轴振保护的报警值与跳机值，使检测更加符合现场实际应用。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，电涡流式振动位移传感器参考灵敏度相对误差的技术指标要求如下：

动态指标

静态指标：

本发明进一步的改进在于，步骤2)中根据电涡流传感器在现场测量相对轴振动的用途，汽轮发电机组振动参考频率选择55Hz,，汽动/电动给水泵振动参考频率选择80Hz，风机类振动参考频率选择25Hz。

本发明进一步的改进在于，步骤2)，静态性能的检测以电涡流传感器量程的中心为起点，向其测量范围的正负两端进行检测。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种发电厂用电涡流式振动位移传感器的检测方法，主要是在检测项目上增加了检测电涡流式振动位移传感器的参考灵敏度这一指标，同时还规定了参考灵敏度的误差范围在传感器出厂值的±5％内；在检测方法和检测项目上尽可能贴合传感器现实中的工作状态，根据电涡流传感器在现场的用途不同，选择检测项目和检测方法也有所不同。对用来测量转子相对振动的电涡流传感器进行检测时，采用动态检测，对用来测量测量转子位移与相对膨胀的电涡流传感器进行静态检测。动态检测的测量范围在(0～300)μm，包括电厂TSI系统轴振动保护的报警值和危险值；在检测时用在汽轮发电机组上的电涡流传感器参考频率选择55Hz，检测用在汽动(电动)给水泵上的电涡流传感器参考频率选择80Hz，检测用在风机类上的电涡流传感器参考频率选择25Hz。对用来测量转子的位移和相对膨胀的电涡流传感器进行检测时，采用静态检测，静态检测时从传感器量程的中心点开始，从中心向量程两端检测，设置正反向行程，此举是为了与现场使用情况保持一致。另外，像epro和vibro-meter等厂家生产的电涡流传感器，当电涡流传感器的频率响应和幅值线性度等满足检定规程要求，而仅灵敏度与出厂值相差太大时，可通过对前置器上的调整元件进行微调来提高传感器的准确度。为了确保电涡流式振动位移传感器运用于电厂系统时能与系统组态参数对应，准确检测到轴系机械运行的状态、运动变化，从而保证机组安全运行。

本发明提供的一种发电厂电涡流式振动位移传感器的检测方法，更加全面和系统的对送检的电涡流式振动位移传感器的计量性能进行评价，当被检传感器的频率响应和幅值线性度满足检定规程要求，而参考灵敏度超过最大允许误差时，判定该传感器不合格，提醒客户及时更换；本发明在动态检测时，根据传感器安装的位置合理选择激振频率，充分模拟传感器在现场的工作状态。本发明在进行静态检测时，对被检传感器从量程的中间向两端检测的方法更加符合该传感器在工作现场的实际工作状态。通过对该位移传感器的关键指标进行检测，来评价该传感器在电厂的适用性，进而能够验证电厂监测系统通道、报警、保护动作值的准确性，为机组安全运行提供保证。

附图说明

图1是本发明电涡流式振动位移传感器动态检测的安装示意图。

图2是本发明电涡流式振动位移传感器静态检测的安装示意图。

附图标记说明：

1-基座，2-传感器夹具，3-标准振动台，4-标准加速度计，5-第一测量盘，6-振动位移传感器，7-前置器，8-电荷放大器，9-功率放大器，10-信号分析仪，11-电脑，12-位移校准装置，13-第二测量盘，14-固定夹具，15-电涡流位移校准仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1、2所示，本发明提供的一种发电厂用电涡流式振动位移传感器的检测方法，具体实施方法如下：

电涡流式振动位移传感器的检测分为动态检测和静态检测，其中动态检测主要测量频率响应、幅值线性度、参考灵敏度；静态检测主要测量幅值线性、灵敏度、幅值重复性。最终达到目的：

(1)通过增加检测被检传感器的参考灵敏度更加合理的对被检传感器的计量性能进行评价；

(2)通过改进检测方法使实验室的检测更加符合被检传感器在现场的使用情况，使计量检测更加科学合理；

(3)通过改进检测方法进而提高工作效率。

以下对发电厂电涡流式振动位移传感器检测方法的实施过程进行说明，检测过程一共三个步骤：

一、传感器的安装及检测信号回路连接

电涡流传感器的检测，依其现场实际用途分为动态检测(测量转子相对振动)和静态检测(测量转子位移与相对膨胀)两个部分：

动态检测：将振动位移传感器6通过传感器夹具2安装在标准振动台3上，标准振动台3设置在基座1上，标准加速度计5设置在标准振动台3上，标准加速度计4和振动位移传感器6之间设置有第一测量盘5。利用直流稳压电源给前置器7供电，前置器输出信号与信号分析仪10连接。

静态检测：将被检传感器6利用固定夹具14固定在位移校准装置12上，振动位移传感器6的测量面对准第二测量盘(标靶)13的中心，用直流稳压电源给前置器7供电，前置器7输出信号接到电涡流位移校准仪15上，电涡流位移校准仪15与电脑11相连接。

二、检测的实施

动态检测：在动态检测软件中，根据被检传感器的用途，重新编辑一组检测设置参数，主要包括：振动幅值范围、振动频域范围、参考工作频率等，由电脑11通过网络将检测参数发送给信号分析仪，信号分析仪再根据检测设置参数依次驱动功率放大器9，振动台3将按设定的振幅、频率等在功率放大器9的驱动下振动。振动台3所产生的振动幅值、频率，由标准加速度计4进行采集，依次通过电荷放大器8和信号分析仪10将采集到的信号反馈给电脑11，电脑将采集到的振动台信号与检测设置参数进行比对并对偏差进行闭环调整，直至振动台发出的信号与检测设置信号相一致。被检的振动位移传感器6输出的振动信号，经信号分析仪进行分类采集、转换后将转换后的数字信号发送给电脑11，最后由电脑11对被检传感器的检测数据进行计算和处理。

静态检测：根据被检涡流传感器的不同量程(灵敏度)，在电脑11检测软件画面上通过调整被检传感器与测量标靶的位置(间隙)，将被检传感器定位在中心点位置，然后设置正反向行程每次的步进长度。电脑11将检测命令和步进指令送给电涡流位移校准仪15，由其控制位移校准装置12的第二测量盘13由传感器中心点按设定的步进值向两边移动。位移校准仪采集被检传感器前置器输出的每一被检点的电压，经内部转换处理后将数字信号发送给电脑11，进行最终的数据处理。得到该被检传感器的灵敏度和线性度检测结果。

三、检测结果计算及判定

(1)动态检测

根据电涡流式振动位移传感器出厂灵敏度示值以及灵敏度实际检测值，得到电涡流式振动位移传感器参考点灵敏度的相对误差，计算方法按公式1所示：

其中：

e

S

S

频率响应、幅值线性度技术指标参考现行国家检定规程，满足允差要求方可使用。

(2)静态检测

静态灵敏度计算：输出结果是电涡流传感器测量不同位移时对应的电压值，将检测数据保存并整理，根据最小二乘法拟合出该传感器的灵敏度曲线，得到实际检测值，计算方法参考现行国家检定规程。

根据电涡流式振动位移传感器出厂灵敏度示值以及灵敏度实际检测值，得到电涡流式振动位移传感器灵敏度的相对误差，计算方法按(2)式所示：

其中：

e

S

S

幅值重复性、幅值线性度技术指标参考现行国家检定规程，满足允差要求方可使用。

电涡流式振动位移传感器的静态和动态技术指标要求如表1所示。

表1电涡流式振动位移传感器技术指标

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。