天津联维乙烯工程有限公司烟台分公司
石化行业对蒸汽透平、风机、压缩机、齿轮箱、大型泵等大型旋转机械轴的进行在线监测包括径向振动、轴向位移、键相、转速、胀差、偏心等。为什么要对大型旋转机械轴进行监测？例如催化裂化装置中的能量回收三机组 （主风机一烟气轮机一电机）、气压机等。如果这些设备运行不正常就会引起重大事故，甚至影响整个工厂的正常生产，为了确保这些设备安全平稳运行，就必须实时监测其运行状态。
目前主流使用到的在线监测包括径向振动、轴向位移、键相器、转速等。而对于径向振动、轴向位移、键相器等的监测主要是采用本特利公司3300/3500系统
本特利系统专门用于对大型旋转设备运行状态进行在线监测保护。20世纪70年代，我厂开始使用本特利的的大型旋转设备状态监测产品，7200系统目前已经更新淘汰，3300系统现在也不多，我厂的主流是3500系统。而本特利公司3300/3500系统所使用的传感器系统都是3300电涡流传感器。
今天我主要就谈谈3300电涡流传感器系统的基础知识，分以下几个方面讲：
一、3300电涡流传感器系统组成
二、3300电涡流传感器工作原理
三、3300电涡流传感器的校验
一、3300电涡流传感器系统组成
传感器系统
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3300 XL 8 mm 电涡流传感器系统由以下几部分组成：
3300 XL 8mm 探头
3300 XL 延伸电缆
3300 XL 前置器
系统输出正比于探头端部与被测导体表面之间的距离的电压信号。它既能进行静态（位移）测量又能进行动态（振动）测量，主要用于油膜轴承机械的振动和位移测量，以及键相位和转速测量。
它能将一种物理量转化为另一种物理量，在前置器（也叫前置变送器，我们还叫测隙仪）系统中，机械能被转化成电能，这个系统中使用的转换设备被称为前置器。这种电子设备被安装在金属盒子里。
前置器：3300 XL 前置器有紧凑的导轨安装和传统的面板安装两种安装方式。当采用面板安装时，其安装孔位置与以前四孔安装的3300 前置器相同。两种形式的安装基板均具有电绝缘性，不需要独立的绝缘板。3300 XL 前置器抗无线电干扰能力强，即使安装在玻璃纤维防护罩中，也不会受到附近无线电信号的干扰。改进的RFI/EMI 抗辐射能力使它不需要特殊的屏蔽导管或金属防护箱。
输入：接收非接触式3300 系列5mm、8mm 或3300 XL 8mm
涡流探头和延伸电缆的信号：电源：无安全栅时要求17.5Vdc 至-26Vdc，电流最大为12mA，有安全栅时要求－23V dc 至－26Vdc。当在高于－23.5V dc 电压下工作时 将导致线性范围减小。
供电电压灵敏度：当输入供电电压每变化1伏时，输出电压的变化小于 2mV。
3300 XL 8mm 传感器系统的每一个组件都是向后兼容的，并且和其它的非XL 3300 系列的5mm和8mm 传感器系统组件可互换。例如，当没有足够的空间安装8mm 探头时，通常使用3300 5mm 探头来代替。
二、3300电涡流传感器工作原理
根据麦克斯韦电磁场理论，当趋近传感器线圈中通过高频电流I1时，线圈周围产生高频磁场，该磁场作用于金属体，但由于趋肤效应，不能透过具有一定厚度的金属体，而仅作用于金属表面的薄层内。在交变磁场的作用下金属表面产生了感应电流I2，即为涡流。感应电流也产生一个交变磁场并反作用于线圈上，其方向与线圈原磁场方向相反。这两个磁场相互叠加，就改变了原来线圈的阻抗Z，线圈的阻抗可以用如下的函数式表示：Z=F（ρ、u、i、f、H）。Z的变化仅与金属导体的电阻率ρ、导磁率u、激励电磁强度i、频率f、线圈的几何形状r以及线圈与金属导体之间的距离有关。当被测对象的材料一定时，ρ、u为常数，仪表中的i、f也为定值，于是Z就成为距离H的单值函数，即二者之间成比例关系。
其工作过程是：当被测金属与探头之间的距离发生变化时，探头中线圈的阻抗值也发生变化，阻抗值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压（电流）变化，最终完成机械位移（间隙）转换成电压（电流）。电涡流传感器工作系统中被测体可看作传感器系统的一半，即一个电涡流位移传感器的性能与被测体有关。
前置器检测电路检测探头线圈的感抗变化，通过电子线路的处理，将线圈阻抗Z 的变化，即头部体线圈与金属导体的距离H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，经监测仪进行转换，根据测量的要求3300（3500）监测系统选择不同的
监测模块，轴位移模块将其输出电压的直流部分用做位移量的检测，轴振动模块将交流部分用做振动值的检测，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。
只要探头靠近被测对象（机组转子的轴），在传导材料中就能生成涡流，当探头与被测对象间的间隙距离最小时，产生的涡流最强，吸收的能量大，这样就形成回电信号小，电压低，振幅小；相反，当探头与被测物体之间的距离最大时，产生的涡流弱，吸收的能量少，这样就形成回电信号强，电压高，振幅大。当传感器与被测物体的间隙交变时，即 为振动的现象
三、3300电涡流传感器的校验
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传感器静态特性曲线校验
按图接线，旋转位移校准器调节钮，使探头与千分尺钢靶紧贴，不断调整，使得千分尺的指示为0mm。下面就开始做传感器静态特性校验：旋转TK3—2E千分尺钢靶，改变探头和钢靶间的间隙，每给出一个间隙值（0.1mm 进/退），就在万用表上读出一个相应的直流电压值，并一一做好记录，这样我们就得到了一组数据，最后在座标纸上标出这些点，横坐标是间隙（mm）、纵坐标是电压（我们常说的间隙电压GAP）（VDC），用实线将这些点连接起来得到一条曲线，这条曲线就是作出传感器的“间隙-电压” 曲线、也就是传感器静态特性曲线
传感器静态特性曲线上找出线性区，确定线性区中点，中点对应的电压就是我们在安装的时候“0”位参考电压，后面的探头安装就以此电压为“0”电压，传感器输出电压应该就是此电压。与技术指标对照，传感器的灵敏度7.87V/mm（200mV/mil），根据探头特性，每前进或后退1mm，直流电压都应有7.87V绝对值的变化（理想值）。