TSI传感器的工作原理及现场安装要点

李铁成 杨东升

摘 要：本文主要通过对涡流式传感器来介绍TSI传感器的工作原理和安装过程中的注意事项，并在文中举出TSI探头在现场安装时容易出现的问题及对应策略，以此来保障安装质量，并提高工作效率。

关键词：涡流探头；工作原理；安装要点

1 TSI系统常用的传感器

TSI系统常用的传感器一般有电涡流传感器、磁阻式传感器、速度传感器等几种。

1.1 电涡流传感器和监测原理

电涡流传感器是根据涡流效应原理工作的，涡流传感器的线圈L与一个电容C并联，构成一个并联谐振电路。由前臵器内的晶体振荡器供给稳定的高频电流来激励，在线圈周围产生高频交变磁场俑，当被测主轴靠近次交流磁场φ作业范围时，在被测主轴表面产生电涡流，而此电涡流又产生一个新交变磁场来阻碍主磁场的变化，这一过程将消耗能量，因而使线圈的Q值发生变化。在被测主轴与传感器之间的间隙d改变时，传感器线圈的Q值也随之变化。在电路中线圈Q值与线圈是电感量之间的关系为：

Q=XL/R

式中L-线圈是电感量；R-电路中的祸合电阻。上式说明，线圈的电感量随Q值变化而变化，亦即随间隙d的变化而变化。而线圈电感量的变化，使线圈的输出电压U发生变化。这样涡流传感器便将间隙d的变化转变成电压的变化。信号经前臵器放大以后为0-24VDC信号进仪表框架。

速度传感器的原理如下：压电式速度传感器安装在轴承壳上或机壳上，机械振动会产生一个压力或张力作用在晶体上，而晶体的作用相当一个弹簧，它会依次反抗压力或张力，这样晶体就会产生移动的电荷，该电荷由积分电子线路进行调节。监测器提供电源，同时从传感器上取得信号。

1.2 磁阻式传感器

磁阻式传感器由铁芯、永久磁钢、感应线圈组成，一般用于测转速。永久磁钢产生一定强度的磁场，当齿轮转动时，探头与齿轮间的间隙就会成周期性的变化，其结果通过传感器线圈的磁通量发生周期性的增加，从而在线圈中感应出成近似正弦波的感应电势信号。通过它的工作方式我们知道，这个交流的电压的频率与齿轮的齿数，齿轮的转速成正比。公式如下：

f=nz

f-传感器输出的频率信号（Hz）；n-转速（r/min）；

当我们的齿轮齿数一定时，输出的电压频率就和转速成正比。所以我们通过测量感应电势的频率就可以推算出转速。

1.3 速度式振动传感器工作原理

速度式传感器是由一个惯性线圈和一个移动的磁钢壳体组成，惯性线圈通过一个一定刚度的弹簧连接在壳体上，壳体固定在被测设备上。当设备运行时线圈性对于空间是静止的，而磁钢壳体与设备连接，和设备振动的频率、幅度是一致的，这样惯性线圈和磁钢的相对运动就会产生电势，该电势通过处理来反映振动。

2 传感器部件组装

目前主流的电涡流传感器系统一般都是由三部分组成的，分别是传感器，即探头、前置器、延长电缆。传感器的功能主要是用感应被测信号，前置器的功能是把传感器感受到的信号记录下来，同时经过自己的转变，把其变成标准电压信号再反馈出来。因前置器和探头安装位置不同，这就要用的专用的延长电缆连接探头和前置器。

3 TSI系统各测点的安装要点

以东方汽轮机厂和东方电机厂供的设备为例。

汽轮机型号：N660-24.2/566/566 发电机型号：QFSN-660-2-22A

工作流程：监测仪表清点、核查→送检→安装前的清理、试装和支架安装→电缆固定位置的检查→探头（传感器）安装→高频电缆（电缆）连接、固定→验收。

在现场安装中各探头要点如下：

⑴键相，探头安装后探头应正好对着测量槽的槽口，槽的长和宽应大于键相探头检测平面的直径。探头至转子间隙要求1mm，注意安装时探头不能和测量槽对正，以免测量间隙预留不准，转子转动后打碎探头。⑵偏心，探头安装在高压轴承箱内#1轴承处，此处相对于高汽轮机高压缸转子为末端，为转子偏心值最大处。⑶差胀和轴向位移，探头支架固定后，应能保证探头安装后其检测平面与被测面水平或径向方向平行。注意探头安装前应要求机务将转子推至工作面，以此确定轴位移零位，根据计算得出零位电压值-10V。同理推算出高压侧胀差电压值-5.4V；低压缸胀差1电压-5.73V，低压缸胀差2电压-15.12V。⑷转速、零转速传感器，支架固定后应能保证探头安装后其检测平面正对被测体表面，一般要求探头距测量面距离1mm。⑸轴振动传感器。一般设计X和Y向振动，2个探头成90°，相对于轴中线45°布置。振动支架安装比较简单，按图拧紧支架，并固定探头。

[参考文献]

[1]东方汽轮机厂家图纸.

[2]谢超，张蕾蕾.125 MW汽轮发电机组轴承振动偏大原因分析与处理[J].中国电力.2007，40（10）：24-27.

[3]电力建设施工及验收技术规范——第5部分：热工自动化DLT 5190.5.2009.

[4]热工测量和控制仪表的安装（第二版）.