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    差動變壓器式位移傳感器常見故障分析及解決方法

    發布日期:2018-11-27 作者:位移傳感器 點擊:

    天津諾沃泰克自動化技術有限公司是機電一體化技術、電子信息技術的開發、咨詢、服務型公司。目前本公司授權代理德國Novotechnik品牌的接觸式及非接觸式位移傳感器、角度傳感器等產品。并分銷瑞士各類直線及角度光柵尺,以滿足客戶的不同需求。


    隨著我國國民經濟的高速發展,自動化程度的不斷提高,傳感器的用量越來越大,開發高新技術位移傳感器產品具有廣闊的前景。該產品具有精度高,動態特性好,工作可靠,使用方便等特點。差動變壓器式位移傳感器(LVDT)可廣泛應用于航天航空、機械、建筑、紡織、鐵路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等國民經濟各行各業,用來測量伸長、振動、物體厚度、膨脹等的高技術產品。LVDT傳感器結構分以下幾個部分:外管,內管,線圈,前后端蓋,電路板,屏蔽層,出線等部分構成。外管采用不銹鋼制成,內管可采用不銹鋼或塑料等。電路板的作用是提供LVDT的初線線圈一個激勵信號,通過差動變壓器原理,在次級產生的輸出信號進入電路板進行信號處理,使輸出信號變成標準的可被計算機或PLC使用的電壓0-5V或4-20mA輸出。

    LVDT工作原理

    LVDT 的工作原理類似于變壓器的作用原理,采用線性差動變壓器測量位置。在外殼中有3個繞組,主要包括鐵心、初級線圈和兩個次級線圈,如圖1所示,初級線圈S、次級線圈S1、S2分布在線圈骨架上,線圈內部有一個可自由移動的桿狀銜鐵。當銜鐵處于中間位置時,兩個次級線圈產生的感應電動勢相等,這樣輸出電壓為0;當銜鐵在線圈內部移動并偏離中心位置時,兩個線圈產生的感應電動勢不等,有電壓輸出,其電壓大小取決于位移量的大小。為了提高傳感器的靈敏度,改善傳感器的線性度,增大傳感器的線性范圍,設計時將兩個線圈反串相接、兩個次級線圈的電壓極性相反,LVDT輸出的電壓是兩個次級線圈的電壓之差,這個輸出的電壓值與鐵芯的位移量成線性關系。


    差動變壓器式位移傳感器常見故障分析及解決方法

    圖1 LVDT原理圖

    在通常的油動機控制應用中,LVDT輸出的行程反饋電壓信號送到伺服放大器,與閥位控制指令信號進行比較,差值經伺服放大器功率放大并轉換為電流信號后,驅動電液伺服閥控制油動機,控制閥門的開啟和關閉。當閥門開度達到指令要求后,伺服放大器比較差值為零,于是閥門處于新的穩定位置。

    常見故障及處理方法

    1、LVDT 線圈磨損、反饋桿斷裂

    目前,大部分給水泵汽輪機的調速汽門LVDT是通過螺母、墊片、連接件與油動機連接的,由于運行時機組振動、LVDT安裝時反饋桿與線圈不同心等原因,在調門長時間的來回動作之后,LVDT會產生松動或磨損,直接導致LVDT 線圈被磨損甚至損壞,LVDT反饋桿脫落或斷裂等故障。


    為防止LVDT反饋桿斷裂或脫落對機組安全運行的影響,可采取以下技術措施:(1)在安裝LVDT時,注意調整LVDT的同心度,保證LVDT反饋桿在調節閥全行程范圍內始終與閥桿保持平行,安裝后應測試LVDT的行程特性。另外,LVDT應按制造廠要求定期更換,其線圈盡量遠離高溫熱源。(2)檢查閥門閥桿或油動機閥桿在運行中,是否有閥桿轉動的現象,導致LVDT的反饋桿位置與線圈套筒同心度偏離。如有這種情況,可聯系制造廠進行針對性的優化改造。

    2、LVDT信號電纜屏蔽不良

    由于LVDT直接與閥門的油動機連接,靠近蒸汽閥門本體,環境溫度高,同時一些工程在基建安裝期間使用的信號電纜質量較差,經過一段時間的運行后,信號電纜的絕緣性能下降,屏蔽功能不良,容易造成LVDT的信號回路中串入干擾信號,使LVDT產生虛假信號。

    如發現由于干擾造成的 LVDT 信號失真、擾動問題,可采取以下技術措施:(1)更換屏蔽性能較差的LVDT信號電纜,采用耐高溫防干擾的高品質屏蔽電纜;(2)檢查信號屏蔽方式是否按設計要求完成,建議可對LVDT 信號電纜采取就地屏蔽浮空,在電子間機柜接地端單點接地的方式;( 3) 在機組常規檢修期間,對LVDT 的信號電纜的接地及屏蔽情況進行檢查,發現異常及時處理。


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