RU2442965C1 - Вихретоковый датчик осевых смещений - Google Patents
Вихретоковый датчик осевых смещений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2442965C1 RU2442965C1 RU2010141890/28A RU2010141890A RU2442965C1 RU 2442965 C1 RU2442965 C1 RU 2442965C1 RU 2010141890/28 A RU2010141890/28 A RU 2010141890/28A RU 2010141890 A RU2010141890 A RU 2010141890A RU 2442965 C1 RU2442965 C1 RU 2442965C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor element
- housing
- sensing element
- sensor
- bushing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, контролю линейных перемещений габаритных валов роторных машин. Технический результат: увеличение срока службы в экстремальных условиях эксплуатации и расширение линейного участка выходной характеристики. Вихретоковый датчик осевых смещений содержит полый металлический корпус, размещенные в полом корпусе соединительный кабель, чувствительный элемент в виде соленоидальной катушки, металлическую втулку с фланцем, герметизирующие чувствительный элемент уплотнители. Причем в качестве основного герметизирующего уплотнителя применен диэлектрический стакан из полимерного материала, в который помещен чувствительный элемент с металлической втулкой, юбка стакана завальцована под фланец втулки, закрепляемой на корпусе датчика стяжными болтами, стакан имеет цилиндрический выступ, обращенный внутрь втулки, на который надета и приклеена соленоидальная катушка чувствительного элемента, а увеличение зазора между чувствительным элементом и объектом контроля на толщину диэлектрического стакана скомпенсировано для линейности выходной характеристики конструктивным соотношением между диаметром навивки катушки D и ее длиной l как 14,5/3. 4 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных перемещений габаритных валов роторных машин в энергетике, турбонасосных агрегатов в нефтегазовой промышленности и других областях.
Известен класс индуктивных датчиков с изменяющимся зазором между сердечником и перемещающимся якорем, приводящим к изменению индуктивного параметра (L) в измерительной цепи [см., например, Индуктивные датчики в книге “Справочник по радиоэлектронике”, под редакцией А.А.Куликовского, т.2, Энергия, М.: 1988, с.464-465, рис.19.10 - аналог].
Недостатками известных аналогов являются:
- неоднородность магнитного поля при большой величине зазора, вызывающая нелинейность характеристики;
- ограниченность зазора перемещений (0.1-2 мм) для некоторого класса датчиков.
Для контроля вибраций и смещений вращающихся габаритных валов роторных машин нашли применение бесконтактные вихретоковые датчики. Датчик устанавливается на станине с зазором (h) относительно вала роторной машины, причем величина зазора (h) может достигать 3-5 мм при достаточной линейности измерительной характеристики.
Известен “Вихретоковый измеритель”, патент RU №2281490, 2006 г. - аналог. Измеритель-аналог содержит вихретоковый датчик в виде таблетки спиральных намоток, взаимодействующий с буртиком роторной машины, возбуждаемый от высокочастотного генератора и подключенный к тракту обработки сигнала, в тракте обработки реализован фазовый метод на основе последовательно подключенных к высокочастотному генератору фазовращателя, фазового детектора, фильтра нижних частот и регистратора, сигнал с датчика через усилитель подают на второй вход фазового детектора, при этом отношение толщины (а) таблетки датчика к ее среднему диаметру dcp выбирают из условия a/dcp≈0.15…0.2, а частоту f возбуждения датчика выбирают в зависимости от электрической проводимости g материала буртика, так чтобы f·g=const.
При линейности измерительной характеристики в зазоре (h) до 5 мм к недостаткам аналога следует отнести:
- необходимость закрепления на валу роторной машины измерительного буртика из немагнитного материала с требуемой проводимостью g и частотой возбуждения f;
- усложнение электронной схемы обработки сигнала и технологии изготовления обмоток в виде таблетки.
Ближайшим аналогом к заявляемому является серийный датчик измерения смещений ДВТ21 [см., например, Руководство по эксплуатации аппаратуры Вибробит 100. ВШПА. 42.14.12 100 РЭ, http://www.vibrobit.ru].
Датчик измерения смещений ближайшего аналога содержит пустотелый металлический корпус с резьбой, ввинчиваемый в защитный кожух турбоагрегата, внутри пустотелого корпуса проходит соединительный кабель чувствительного элемента, выполненного в виде соленоидальной катушки, закрепленной уплотняющими резиновыми прокладками и залитой компаундом.
Недостатками ближайшего аналога являются:
- существенное уменьшение ресурса при работе в экстремальных условиях эксплуатации - температурах перегретого пара 220°C и давлении 20 ати;
- выкрашивание уплотнительных прокладок и компаунда при экстремальных условиях эксплуатации, приводящее к короткому замыканию обмоток чувствительного элемента под воздействием перегретого пара.
Задача, решаемая заявленным устройством, состоит в увеличении ресурса работы датчика в экстремальных условиях эксплуатации путем помещения чувствительного элемента датчика в цельный герметичный диэлектрический стакан из полимерного материала и расширении линейного участка выходной характеристики путем выбора конструктивного соотношения между количеством витков соленоидальной намотки, толщиной провода, площадью сечения чувствительного элемента и его длиной.
Технический результат достигается тем, что в вихретоковом датчике осевых смещений, содержащем полый металлический корпус, размещенные в полом корпусе соединительный кабель, чувствительный элемент в виде соленоидальной катушки, металлическую втулку с фланцем, герметизирующие чувствительный элемент уплотнители, дополнительно в качестве основного герметизирующего уплотнителя применен диэлектрический стакан из полимерного материала, в который помещен чувствительный элемент с металлической втулкой, юбка стакана завальцована под фланец втулки, закрепляемой на корпусе датчика стяжными болтами, стакан имеет цилиндрический выступ, обращенный внутрь втулки, на который надета и приклеена соленоидальная катушка чувствительного элемента, а увеличение зазора между чувствительным элементом и объектом контроля на толщину диэлектрического стакана скомпенсировано, для линейности выходной характеристики, конструктивным соотношением между диаметром навивки катушки D и ее длиной l как 14,5/3.
Изобретение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - конструктивный чертеж датчика;
фиг.2 - схема чувствительного элемента;
фиг.3 - выходная характеристика датчика: а) заявляемого, б) ближайшего аналога;
фиг.4 - функция эксплуатационной надежности датчика: а) заявляемого, б) ближайшего аналога.
Вихретоковый датчик осевых смещений (фиг.1, 2) содержит втулку 1, помещенную в литой стакан 2 из полимерного материала, юбка 3 стакана завальцована под фланец 4 втулки, посредством которого датчик стяжными болтами 5 крепится на кожухе 6 турбоагрегата, стакан 2 имеет цилиндрический выступ 7, обращенный внутрь втулки, на который надета и приклеена соленоидальная катушка 8 чувствительного элемента, к обмотке 9 которого припаяны концы соединительного кабеля 10, проходящего через полый корпус датчика к измерителю 11 запитки датчика, чувствительный элемент через зазор h (фиг.2) взаимодействует с экраном-объектом 12.
Динамика взаимодействия элементов датчика состоит в следующем. Чувствительный элемент вихретокового датчика, соленоидальная катушка 8, посредством соединительного кабеля 10 запитывается от измерителя (автогенератора) 11 с частотой f≈800 кГц. Чувствительный элемент вихретокового датчика (фиг.2), расположенный вблизи проводящего экрана-объекта 12, представляется системой индуктивно связанных контуров. Благодаря вихревым токам, протекающим в экране-объекте, в контур соленоидальной катушки вносится дополнительное комплексное сопротивление. За счет вносимого комплексного сопротивления меняется добротность соленоидальной катушки и, как следствие, амплитуда генерируемых автогенератором 11 колебаний на нагрузке, зависящих также от величины зазора (h) между чувствительным элементом 8 и экраном-объектом 12. Зависимость напряжения сигнала на выходе датчика от величины зазора (h) иллюстрируется графиками фиг.3. Чем больше площадь сечения соленоидальной катушки 8, тем больше коэффициент связи между чувствительным элементом и экраном-объектом. Для обеспечения линейности выходной характеристики датчика и компенсации увеличения зазора на толщину герметизирующего стакана, по сравнению с аналогом, выбрано конструктивное соотношение между диаметром D навивки соленоидальной катушки и ее длиной в пропорции 14,5/3 мм.
Сравнительные графики выходных характеристик заявляемого датчика а) и ближайшего аналога б) иллюстрируются фиг.3.
В датчиках-прототипах герметизация чувствительного элемента осуществляется с помощью компаундов, резиновых уплотнений, сварки керамического корпуса с коваром. При длительной эксплуатации датчиков-прототипов в экстремальных условиях - температурах перегретого пара 220°C и давлении до 20 ати - вследствие различных коэффициентов температурного расширения перечисленных материалов нарушается герметичность чувствительного элемента, а под воздействием микрочастиц и его разрушение.
В заявленном датчике герметичность чувствительного элемента обеспечивается посредством цельного, литого, диэлектрического, пластичного стакана из полимерного материала, в который помещен чувствительный элемент датчика.
Все элементы датчика выполнены из существующих материалов:
- диэлектрический стакан из полимерного материала фторопласт Ф-4 ТУ 6-05-810-88 с рабочей температурой 260°C и давлением до 20 ати;
- высокотемпературный клей для приклеивания (заливки) соленоидальной катушки к цилиндрическому выступу стакана: К-300, с рабочей температурой до 300°C;
- обмоточный провод с эмалевой изоляцией типа ПНЭТ-ИМИД, ТУ 16.505.489-78, с температурным индексом 240°C [см. Электрические кабели, провода и шнуры, Справочник, 5-е изд., Н.И.Белоусов и др., Энергоатомиздат, М.: 1988 г.].
Проводились ускоренные ресурсные испытания датчика в автоклаве с рабочей температурой до 300°C и давлением до 20 ати на предприятии-изготовителе НПО ИТ. Графики эксплуатационной надежности заявленного датчика а) и ближайшего аналога б) иллюстрируются фиг.4. Оценочный ресурс работы заявленного датчика составляет 5 лет по сравнению с 1,5 годами ближайшего аналога.
Claims (1)
- Вихретоковый датчик осевых смещений, содержащий полый металлический корпус, размещенные в полом корпусе соединительный кабель, чувствительный элемент в виде соленоидальной катушки, металлическую втулку с фланцем, герметизирующие чувствительный элемент уплотнители, отличающийся тем, что в качестве основного герметизирующего уплотнителя применен диэлектрический стакан из полимерного материала, в который помещен чувствительный элемент с металлической втулкой, юбка стакана завальцована под фланец втулки, закрепляемой на корпусе датчика стяжными болтами, стакан имеет цилиндрический выступ, обращенный внутрь втулки, на который надета и приклеена соленоидальная катушка чувствительного элемента, а увеличение зазора между чувствительным элементом и объектом контроля на толщину диэлектрического стакана скомпенсировано для линейности выходной характеристики конструктивным соотношением между диаметром навивки катушки D и ее длиной 1 как 14,5/3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141890/28A RU2442965C1 (ru) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Вихретоковый датчик осевых смещений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010141890/28A RU2442965C1 (ru) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Вихретоковый датчик осевых смещений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2442965C1 true RU2442965C1 (ru) | 2012-02-20 |
Family
ID=45854673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010141890/28A RU2442965C1 (ru) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Вихретоковый датчик осевых смещений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2442965C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108792794A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-13 | 台州宇硕自络槽筒有限公司 | 一种络筒机槽筒动平衡偏心检测装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2036413C1 (ru) * | 1992-05-22 | 1995-05-27 | Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" | Устройство для измерения перемещений |
RU2163350C2 (ru) * | 1999-01-21 | 2001-02-20 | Научно-производственное объединение измерительной техники | Измеритель линейных перемещений |
RU2196960C2 (ru) * | 2001-03-29 | 2003-01-20 | Московский государственный университет леса | Вихретоковый датчик перемещений |
-
2010
- 2010-10-13 RU RU2010141890/28A patent/RU2442965C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2036413C1 (ru) * | 1992-05-22 | 1995-05-27 | Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" | Устройство для измерения перемещений |
RU2163350C2 (ru) * | 1999-01-21 | 2001-02-20 | Научно-производственное объединение измерительной техники | Измеритель линейных перемещений |
RU2196960C2 (ru) * | 2001-03-29 | 2003-01-20 | Московский государственный университет леса | Вихретоковый датчик перемещений |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Руководство по эксплуатации аппаратуры Вибробит 100. ВШПА. 42.14.12 100 РЭ, http://www.vibrobit.ru. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108792794A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-13 | 台州宇硕自络槽筒有限公司 | 一种络筒机槽筒动平衡偏心检测装置 |
CN108792794B (zh) * | 2018-07-26 | 2023-07-25 | 台州宇硕自络槽筒有限公司 | 一种络筒机槽筒动平衡偏心检测装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3055642B1 (en) | Contactless sensor for determining rotor displacements | |
US8564281B2 (en) | Noncontact measuring of the position of an object with magnetic flux | |
JP3831771B2 (ja) | 破片モニタリング | |
CN205581321U (zh) | 涡电流传感器 | |
US8378645B2 (en) | Method for monitoring an electrodynamic machine | |
JP5259452B2 (ja) | 電磁ポンプ吐出量測定方法 | |
WO2018111115A1 (en) | Method for measuring an impedance of an electric cable, a coupler arrangement and uses thereof | |
JP2012112948A (ja) | センサアセンブリ及びセンサプローブの組み立て方法 | |
CN106500580B (zh) | 电涡流位移传感器及其探头和线圈 | |
JP2638683B2 (ja) | 加圧プランジャーの位置を確認するためにピストンの移動行程を電気信号に変換する変換器 | |
WO2024046191A1 (zh) | 一种屏蔽电机转子轴向位移监测装置 | |
RU2442965C1 (ru) | Вихретоковый датчик осевых смещений | |
US8307700B2 (en) | Internal position and limit sensor for free piston machines | |
KR890015026A (ko) | 상호 인덕턴스 전류 트랜스듀서와 그 제조방법 및 전기 에너지 메터 | |
WO2002046777A2 (en) | Current sensors | |
CN116297053A (zh) | 一种用于润滑油磨粒检测的复合磁场传感器结构、及其制作方法和使用方法 | |
CN105157869A (zh) | 一种基于电涡流的高温温度传感装置 | |
CN110849255B (zh) | 一种位移传感器 | |
CN101126647A (zh) | 用于控制电感器温度稳定性的方法和*** | |
CN105004257A (zh) | 一种带显示功能的电涡流位移传感器 | |
CN113640538A (zh) | 磁电式转速传感器及转速检测*** | |
CN1235359A (zh) | 用于金属外壳全封闭式气体绝缘高压装置的电流互感器 | |
KR20070045606A (ko) | 공심코어를 사용한 교류전류 센서 | |
CN206399357U (zh) | 电涡流位移传感器及其探头和线圈 | |
RU2349880C2 (ru) | Электромагнитный преобразователь расхода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131014 |