LVDT 基本結(jié)構(gòu)和工作原理

LVDT 意思為 Linear Variable Differential Transformer（差動(dòng)變壓位移傳感器），由 3 個(gè)中孔的軸向?qū)R的固定線圈組成，一個(gè)鐵芯可在孔膛內(nèi)自由移動(dòng)，在鐵芯和孔膛之間有足夠的間隙，防止相互接觸，中心線圈是變壓器初級(jí)，由 50HZ ～ 10KHZ 恒定頻率交流波形驅(qū)動(dòng) , 兩側(cè)次級(jí)線圈是反向串聯(lián)繞制的。當(dāng)鐵芯位于中心時(shí)，由于變壓作用，每個(gè)次級(jí)繞組感應(yīng)一個(gè)幅度相等的電壓，然而次級(jí)繞組是按反向串聯(lián)繞制的，兩個(gè)電壓相位相反，因此產(chǎn)生的輸出電壓在理論上為 0V，零值的正確位置應(yīng)是兩個(gè)次級(jí)繞組輸出低值時(shí)的位置。當(dāng)然，零電壓在解調(diào)后是沒有意義的。當(dāng)鐵芯移動(dòng)至零位的一側(cè)時(shí)，線圈上的電壓，一個(gè)增加，另一個(gè)減少，在輸出導(dǎo)線上形成一個(gè)穩(wěn)定的增長(zhǎng)電壓，這個(gè)交流電壓經(jīng)整流或解調(diào)后產(chǎn)生一個(gè)直流輸出電壓，其幅度隨鐵芯離零位的距離而增加，而極性（正或負(fù)）表示行進(jìn)的方向。通過測(cè)量 LVDT 的輸出電壓值進(jìn)而精確測(cè)量閥位值。

LVDT位移傳感器的安裝

LVDT位移傳感器可以任意方向安裝，首先將傳感器殼體放在參照物（基準(zhǔn)）的安裝支架孔里，使傳感器殼體和被測(cè)物移動(dòng)的方向保持一致，根據(jù)傳感器的量程，估算大致的間隙，然后用鏍母將拉桿和被測(cè)物固定起來，通上電源等傳感器穩(wěn)定下來，再慢慢的移動(dòng)傳感器殼體，使傳感器的輸出零位對(duì)應(yīng)于被測(cè)物機(jī)械零位，然后將傳感器殼體夾緊（不可松動(dòng)），安裝好就可以通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集對(duì)被測(cè)物的位移進(jìn)行檢測(cè)或監(jiān)測(cè)或PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，回彈式位移傳感器和拉桿式位移傳感器安裝基本相似。（看下圖）

LVDT 常見故障分析

1 LVDT 線圈磨損

如果在安裝的過程中鐵芯與外套筒安裝不同心的話，運(yùn)行中 LVDT 就會(huì)發(fā)生摩擦。時(shí)間一久 LVDT 線圈被磨損的話主汽門或調(diào)門的開度反饋會(huì)抖動(dòng)，5 號(hào)機(jī)組就發(fā)生過類似情況，機(jī)組運(yùn)行中 4 號(hào)高壓閥門突然劇烈抖動(dòng)，發(fā)現(xiàn)情況后馬上采取措施，閥門切手動(dòng)控制方式，抖動(dòng)現(xiàn)象依然存在。EH 系統(tǒng)油壓穩(wěn)定，排除油壓波動(dòng)造成調(diào)門抖動(dòng)的可能性，判斷是 LVDT 故障所致。用萬用表量 LVDT 線圈電阻，原線圈電阻阻值為兆歐級(jí)，比正常情況下大很多（正常為 290Ω），判斷是線圈被磨損，更換新LVDT 后確認(rèn)無誤恢復(fù)措施，由于 LVDT 不能在線整定，更換LVDT 后的閥位顯示值與實(shí)際情況有偏差，待停機(jī)后重新整定 4號(hào)高壓調(diào)門。為避免此類事故的發(fā)生在 LVDT 的安裝時(shí)一定要做到鐵芯與套筒的同心，在鐵芯和與閥桿相連的鐵芯支架固定前要做到鐵芯能在套筒中心孔和鐵芯支架孔之間做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)不與套筒和支架發(fā)生摩擦。

3.2 LVDT 鐵芯脫落

LVDT 處于長(zhǎng)期振動(dòng)的工作環(huán)境中，鐵芯與支架的固定螺母松動(dòng)的話會(huì)造成鐵芯脫落。鐵芯脫落后 DEH 中顯示閥位反饋為一不變的值，此時(shí) DEH 給出的閥位指令與反饋會(huì)一直存在偏差，閉環(huán)控制系統(tǒng)會(huì)視偏差方向持續(xù)開啟或關(guān)閉閥門，造成就地閥門全開或者全關(guān)。此時(shí)如果強(qiáng)行恢復(fù)鐵芯的話，閥門會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)知的抖動(dòng)嚴(yán)重會(huì)引起主蒸汽汽壓以及鍋爐汽包水位的波動(dòng)使機(jī)組處于不可控狀態(tài)。碰到這種問題最好是關(guān)閉油動(dòng)機(jī)進(jìn)油隔絕門，運(yùn)行人員嚴(yán)密監(jiān)視汽壓、水位等參數(shù)，恢復(fù) LVDT后手動(dòng)緩慢開啟調(diào)門，與自動(dòng)指令相差不大時(shí)投入調(diào)門自動(dòng)控制，此時(shí)顯示閥位與就地閥位也會(huì)出現(xiàn)偏差待停機(jī)后重新安裝 LVDT 后再整定參數(shù)。為了避免此類事故的發(fā)生需要定時(shí)對(duì)LVDT 鐵芯與鐵芯托架的固定螺母，同時(shí)我們?cè)诎惭b時(shí)加上薄銅皮制作的止滑墊片，螺母擰緊后把止滑墊片反向包裹緊固螺母，大大降低同類事故的發(fā)生率。

LVDT 運(yùn)行維護(hù)

為保證 LVDT 可靠的運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)日常巡視維護(hù)工作，主要做好以下幾點(diǎn)：

(1) 定期檢查鐵芯與支架的固定情況，保證連接可靠，不出現(xiàn)松動(dòng)情況；

(2) 定期檢查 LVDT 信號(hào)線端子的緊固情況，信號(hào)線的屏蔽及有無磨損；

(3) 每次停機(jī)時(shí)要對(duì)線圈電阻值及對(duì)外殼絕緣情況進(jìn)行測(cè)量；

(4) 更換 LVDT 時(shí)要整定閥門，核對(duì)閥位顯示與閥門實(shí)際開度；

(5) 機(jī)組運(yùn)行一定時(shí)間后 ( 約 1-2 年 )，要更換新的 LVDT，保證運(yùn)行的可靠性。

LVDT 整定過程

6 號(hào)機(jī)組大修后汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)過程中 3000r/min 轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，出現(xiàn)波動(dòng)情況。定速 2450r/min 時(shí)高速暖機(jī)時(shí)并無轉(zhuǎn)速波動(dòng)現(xiàn)象，據(jù)此排除 DEH 控制系統(tǒng)控制器算法塊參數(shù)整定不當(dāng)問題和轉(zhuǎn)速探頭測(cè)量問題。主蒸汽壓力和再熱氣壓力穩(wěn)定。轉(zhuǎn)速大于 2150r/min 時(shí)中壓主汽門全開后，高調(diào)門開度從正常狀況下的百分之十幾的開度降到基本上全關(guān)，轉(zhuǎn)速失去控制，主蒸汽壓力和再熱氣壓力穩(wěn)定，排除汽壓大幅波動(dòng)原因。分析是中壓調(diào)門進(jìn)汽量突然變大導(dǎo)致高調(diào)門全關(guān)，懷疑是中壓調(diào)門的閥位反饋與就地實(shí)際開度有很大的偏差。打閘停機(jī)后重新整定中壓調(diào)門后測(cè)量調(diào)門線性無誤后重新沖轉(zhuǎn)問題解決。DEH 系統(tǒng)具備自動(dòng)整定閥門閥位功能，在調(diào)試畫面上點(diǎn)擊全行程整定按鈕閥門會(huì)自動(dòng)整定零位和滿位，整定過程中如果對(duì)調(diào)門進(jìn)行任何操作則可能整定不成功導(dǎo)致閥位混亂，遠(yuǎn)傳閥位反饋和就地閥位不一致。遠(yuǎn)方整定后就地必須對(duì)閥門線性、零位、滿位進(jìn)行校對(duì)，如果偏差大必須重新進(jìn)行閥門整定。