电涡流传感器系统在石化行业中的应用原理解析

背景内容介绍

公司120x10t/a重油催化制稀烃装置主要包括以下机组：主风机组、备用主风机组、富气压缩机组、增压机组。其中除增压机组外其它机组均成套配有一定数量的轴振动、位移、转速、键相等类型的轴系仪表。石化企业的生产流程中，旋转机械作为装置的关键设备，往往占据着心脏的主导地，对企业的稳定生产起到至关重要的作用，其高温、高压、易燃、易爆的特点更是对过程控制专业提出了更高的要求。旋转机械在石化工业生产中主要是指各种机泵;以压缩机和大型物料泵为主。在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析中，主要是获取其核心—转轴的运行参数，如轴振动、轴向位移、轴承（瓦）温度、转子振动和偏心、与机壳涨差以及转速等，对诸如轴的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。状态监测系统就是用各种仪表对这些参数进行测量和监视，从而了解其运行状态。

由于电涡流传感测量系统广泛应用于石化行业，而且我们公司的机组使用了本特利内华达的电涡流传感测量系统3300系列。

本项目轴系仪表要求采用框架式结构。各机组应独立设置，共3个框架。每个机架的电源、CPU等均要求独立配置。轴系仪表信号按机架通讯至SIS系统。 本项目中10个参与联锁的轴位移信号必须提供高限、高高限报警输出，该报警输出信号硬接线至 SIS 系统 DI 卡件中。

GE解决的方案

GE提供一次表为本特利3300 XL5mm/8mm电涡流传感器系统。该传感器原理根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器，前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变，因此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。从而得到机组推力盘或轴的动态。

电涡流传感器原理图如下：

1、我公司具体配置清单如下：

2、3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统由探头、延伸电缆、前置放大器。这种电涡流传感器系统提供最大80 mils （2 mm）线性范围和200 mV/mil的输出。 它在大多数机械监测应用中用于径向振动、轴向（侧向）位移、转速和相位测量。8mm 探头的灵敏度：7.87V/mm。线性范围：从被测靶面约0.25mm处开始，从0.25mm至2.3mm，间隙电压约－1至－17Vdc。

现场探头到控制室走向如下：

应用的具体成效

我公司采用本特利3300系列轴系仪表为我公司提供了一体化解决方案，有效的对机组振动位移进行准确检测，从而保障了机组的安全运行，为公司平稳生产带来了很大的效益。此类型轴系仪表感应灵敏、传送速度快、能提供快捷有效的准确数据，实时对机组运行状态进行及时检测诊断。提高了可靠和安全性，真正实现了全过程的自动化，减轻了操作工人的劳动强度、简化了操作顺序，提高了工作效率。由于连续的检测，一来避免了多次因机组停机带来的损失，二来可以对机组的运行状态检测提前知道机组的状况，提前做出正确的判断，避免非计划停工带来的巨大损失。

从我个人来说，重要机泵机组应采用质量好的产品，这样才能根据准确的数据判断机组运行状态，从而采取有效措施。采用本特利产品质量过硬，维护调试方便。故障率极低，现我们120x10 t/a重油催化制稀烃装置机组部分轴系仪表已运行2年，没出现过一点故障。我们公司原来100万吨/年焦化装置气压机组轴系仪表也在用本特利产品，况且6年没出现过一次故障。有一次轴振动VE1432出现高报警，开始工艺反应仪表有问题，接着我们进行了细致的检查确定仪表没问题，接着对机组进行检查，发现由于密封问题造成振动厉害，我们及时更换了密封，投用后各项参数均正常。有时候我们处理问题要从多方面判断处理问题，不能一味怀疑仪表检测质量。这样机组连续几年没出现过问题，给我们装置正常运行提供了有力的保障。
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