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防爆振动传感器是专为石油、化工、煤矿、天然气等存在爆炸性气体或粉尘环境的旋转机械设备(如电机、风机、泵、压缩机、汽轮机等)设计的状态监测设备。

类型原理

  根据测量原理和输出方式,主要分为以下几类:

  1.压电式加速度传感器

  特点:高频响应好,体积小,适合高频冲击和轴承故障诊断。

  应用:高速电机、齿轮箱、轴承温度/振动复合监测。

  2.磁电式速度传感器

  特点:直接输出振动速度信号(mm/s),频响范围适中(5Hz~1kHz),自带线圈无需外部供电(无源)。

  应用:大型低速旋转机械(如汽轮机、大型风机、水轮机)。

  3.电涡流位移传感器

  特点:测量轴相对振动和偏心,需配前置器供电。

  应用:轴心轨迹监测、轴振动保护(常用于透平机组)。

  4.智能本安型振动变送器

  特点:内置芯片,直接输出4-20mA数字信号或RS485,具备自诊断功能。

关键参数

  1.防爆等级

  必须与现场危险区域匹配:

  隔爆型(Ex d):外壳坚固,能承受内部爆炸而不传爆。

  常见标志:Ex d IIC T6 Gb(适用于最严酷的气体环境,如氢气、乙炔)。

  本安型(Ex ia/Ex ib):电路能量限制,即使短路也不会产生火花。

  常见标志:Ex ia IIC T4 Ga(通常用于带电子元件的智能传感器,需配合安全栅)。

  增安型(Ex e):提高安全裕度,防止过热和火花。

  防护等级:通常要求IP65或IP67,防止粉尘和水进入。

  2.测量参数与量程

  物理量:

  加速度(Acceleration):单位mm/s2或g。适合高频故障(如轴承磨损、齿轮啮合)。

  速度(Velocity):单位mm/s(RMS)。ISO标准通用参数,适合评估整体机械振动烈度。

  位移(Displacement):单位μm(峰峰值)。适合低频大振幅(如轴弯曲、不对中)。

  量程选择:

  一般工业设备:±10g或±20g(加速度)。

  大型重型设备:±50g或更高。

  速度量程:通常覆盖0~50 mm/s或0~100 mm/s。

  3.频率响应

  加速度传感器:通常为0.5 Hz~10 kHz(甚至更高)。

  速度传感器:通常为5 Hz~1 kHz。

  注意:若关注高频冲击(如早期轴承故障),必须选宽频带的加速度计。

  4.灵敏度

  加速度:典型值为10 mV/g或4 pC/g(电荷输出)。

  速度:典型值为20 mV/mm/s或10 mV/mm/s。

  智能变送器:输出为4-20mA,对应量程线性映射。

  5.工作温度

  普通型:-40℃~+85℃。

  高温型:最高可达+200℃(需特殊封装和耐高温电缆)。

  注意:传感器表面温度必须符合现场的T组别要求(如T6表示表面温度<85℃)。

  6.输出信号

  模拟量:4-20mA(二线制,抗干扰强)、0-10V。

  数字量:RS485(Modbus)、HART协议。

  无源信号:直接输出毫伏级电压(需接高阻抗采集卡)。

日常维护

  1.外观检查:定期检查外壳是否有裂纹、锈蚀,防爆面是否涂有防锈油。

  2.紧固检查:振动环境下螺栓易松动,建议每半年检查一次安装螺栓的紧固情况。

  3.信号测试:定期用标准激振器或敲击法(轻敲传感器附近)验证信号是否正常输出。

  4.绝缘测试:对于长期运行的传感器,需定期测量线缆对地绝缘电阻(通常要求>50 MΩ)。

应用领域

  1.石油化工:催化裂化主风机、加氢压缩机、原油泵、反应釜搅拌器。

  2.电力行业:燃气轮机、蒸汽轮机、发电机、给水泵(需注意高温)。

  3.煤炭矿山:刮板输送机、采煤机滚筒、皮带运输机驱动滚筒。

  4.制药与食品:粉碎机、混合机、离心机(需符合卫生级防爆要求)。

  5.冶金钢铁:轧钢机主电机、高炉鼓风机。

安装注意事项

  1.安装位置:

  应安装在轴承座或机壳上刚性最好的位置。

  避开局部共振点和散热风扇叶片。

  通常垂直于振动方向(水平、垂直、轴向三个方向)。

  2.安装力矩:

  螺纹连接时,必须使用力矩扳手,按厂家规定扭矩拧紧(过紧会改变频率特性,过松会导致接触不良)。

  底座平整度要好,必要时使用耦合剂或导热硅脂。

  3.电缆布线:

  必须使用屏蔽电缆,屏蔽层单端接地(通常在控制室侧接地),防止电磁干扰。

  防爆接线盒内的电缆引入装置必须压紧密封圈,确保防爆密封。

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