李春兰
【摘 要】电涡流传感器是一种相对式非接触传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。关于传感器的安装，通常都采用螺纹安装。而被测物体工作在真空环境或者有气体压差的环境中，应使用O型密封圈组成密封结构实现密封。如果安装时发现涡流传感器与被测物体的距离位于传感器的工作范围外，就必须修改密封结构的尺寸。本文设计了一种轴向位置可调的电涡流传感器密封连接装置，以实现密封条件下，涡流传感器与被测物体之间距离的现场调节。
【关键词】电涡流传感器；密封；调节
0 引言
电涡流传感器是一种相对式非接触传感器，它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。在高速旋转机械和往复式运动机械的振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到反映转子振动状态的多种参数。如轴的径向振幅、振动以及轴向位置等。电涡流传感器具有频率范围宽、线性工作范围大、灵敏度高、结构简单以及非接触式测量等优点，主要用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量等。
1 电涡流传感器安装要求
电涡流传感器在安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间，防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出。如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器，就必须考虑交叉干扰问题，两个探头之间一定要保持规定的距离，被测体表面积应为探头直径3倍以上，如果无法满足3倍的要求，只能以牺牲灵敏度为代价。一般是探头直径等于被测体表面积时，灵敏度降低至70%，所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积。涡流传感器工作温度超过70℃时，电涡流传感器的灵敏度会显著降低，甚至会造成传感器的损坏。
电涡流传感器安装在固定支架上，因此支架的好坏直接决定测量的效果，这就要求支架应有足够的刚度以提高自振频率，避免或减小被测体振动时支架也同时受激自振，资料表明，支架的自振频率至少应为机械旋转速度的10倍，支架应与被测表面切线方向平行，传感器垂直安装在支架上，虽然探头的中心线在垂直方向偏15°角时对系统特性没有影响，但最好还是保证传感器与被测面垂直。
各种型号电涡流传感器，都在一定的间隙电压值下，它的读数才有较好的线性度，所以在安装传感器时必须调整好合适的初始间隙，对每一套产品都会进行特性试验，绘出相应的特性曲线，在使用传感器的时候必须认真分析特性曲线，以确定传感器是否满足所要测量的间隙，一般传感器直径越大所测量间隙也越大。
2 现有安装方式存在的问题
一般情况下，电涡流传感器都采用螺纹安装。电涡流传感器的外壳上有螺纹，通过螺纹连接到机器外壳的螺孔中，然后用螺母固定，涡流传感器与被测物體的距离，也可以通过螺纹连接进行调节。但是在某些特殊情况下，如被测物体工作在真空环境，或者有气体压差的环境中，这种螺纹连接结构无法保证真空密封，就不能应用了。
这种情况下，通常的解决方法是将传感器的外壳制作成法兰，在机器外壳上设计密封面，二者与O型密封圈组成密封结构，实现密封。这种结构的缺点是涡流传感器与被测物体的距离是固定的。如果安装时发现涡流传感器与被测物体的距离位于传感器的工作范围外，就必须修改密封结构的尺寸，如修改传感器法兰的厚度，或者重新设计加工涡流传感器等，不仅经济性差，而且费时费力。
3 电涡流传感器密封安装装置的应用
为了克服现有安装技术中存在的弊端，本文设计了一种轴向位置可调的电涡流传感器密封连接装置，以实现密封条件下，涡流传感器与被测物体之间距离的现场调节。
本文设计的电涡流传感器密封安装装置主要包括密封法兰、套筒、锁紧套和密封圈四部分，其中法兰由圆盘和筒体组成。法兰筒体内壁形成阶梯孔，在阶梯孔的中间形成内凸台，在筒体内壁的两端部形成螺纹，与涡流传感器螺纹相配合。在筒体和涡流传感器之间设置有套筒和锁紧套，在套筒和内凸台之间设置有密封垫圈，在密封法兰筒体的外圆上设置有O型密封圈。该装置的结构图，以及安装时的结构示意图如图1、图2所示。
下面，结合图3对该装置的安装使用过程进行详细说明。
如图3所示，安装时，首先把O型密封圈13装入密封法兰1的筒体8上，用螺栓穿过连接孔9把密封法兰1固定在被测机器壳体14上，并压紧O型密封圈13。然后将涡流传感器5以探头6为端部从密封法兰1的下端穿入筒体8内。然后，在传感器的头部一端，依次装入密封垫圈4、套筒2和锁紧套3，利用涡流传感器5一端的螺纹和密封法兰1的一端的螺纹连接，调整好探头6与被测物体之间的合适位置，最后，将锁紧套3锁紧密封垫圈4，从而实现密封。
该装置由于密封法兰与传感器壳体是通过螺纹连接的，通过旋转传感器壳体，即可以调节传感器的轴向位置，从而实现传感器与被测物体之间距离的现场调节，而且不影响密封，同时也提高了工作效率。
4 结束语
电涡流传感器安装时，所处工作环境温度，探头与被测体表面积的关系，以及探头与被测体之间距离等，都直接影响其监测数据的精确度。而现有安装方式只适用于一般工作环境下的旋转机械的振动研究和分析测量。而本设计装置用于高真空环境下转子振幅测量，既保证了转子运行环境不受影响，又实现了对转子振幅的实时监测，取得了很好的效果。该装置也可推广应用于其它真空环境，或者需要保持压差的环境下的位移或振动测量。
[责任编辑：田吉捷]
