隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動(dòng)化程度的不斷提高，傳感器的用量越來(lái)越大，開(kāi)發(fā)高新技術(shù)位移傳感器產(chǎn)品具有廣闊的前景。該產(chǎn)品具有精度高，動(dòng)態(tài)特性好，工作可靠，使用方便等特點(diǎn)。差動(dòng)變壓器式位移傳感器(LVDT)可廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)械、建筑、紡織、鐵路、煤炭、冶金、塑料、化工以及科研院校等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，用來(lái)測(cè)量伸長(zhǎng)、振動(dòng)、物體厚度、膨脹等的高技術(shù)產(chǎn)品。LVDT傳感器結(jié)構(gòu)分以下幾個(gè)部分：外管，內(nèi)管，線圈，前后端蓋，電路板，屏蔽層，出線等部分構(gòu)成。外管采用不銹鋼制成，內(nèi)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(gè)激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)差動(dòng)變壓器原理，在次級(jí)產(chǎn)生的輸出信號(hào)進(jìn)入電路板進(jìn)行信號(hào)處理，使輸出信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)的可被計(jì)算機(jī)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(dòng)變壓器測(cè)量位置。在外殼中有3個(gè)繞組，主要包括鐵心、初級(jí)線圈和兩個(gè)次級(jí)線圈，如圖1所示，初級(jí)線圈S、次級(jí)線圈S1、S2分布在線圈骨架上，線圈內(nèi)部有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿狀銜鐵。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，兩個(gè)次級(jí)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，這樣輸出電壓為0;當(dāng)銜鐵在線圈內(nèi)部移動(dòng)并偏離中心位置時(shí)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shè)計(jì)時(shí)將兩個(gè)線圈反串相接、兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓極性相反，LVDT輸出的電壓是兩個(gè)次級(jí)線圈的電壓之差，這個(gè)輸出的電壓值與鐵芯的位移量成線性關(guān)系。

圖1 LVDT原理圖

在通常的油動(dòng)機(jī)控制應(yīng)用中，LVDT輸出的行程反饋電壓信號(hào)送到伺服放大器，與閥位控制指令信號(hào)進(jìn)行比較，差值經(jīng)伺服放大器功率放大并轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)電液伺服閥控制油動(dòng)機(jī)，控制閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度達(dá)到指令要求后，伺服放大器比較差值為零，于是閥門(mén)處于新的穩(wěn)定位置。

常見(jiàn)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(jī)的調(diào)速汽門(mén)LVDT是通過(guò)螺母、墊片、連接件與油動(dòng)機(jī)連接的，由于運(yùn)行時(shí)機(jī)組振動(dòng)、LVDT安裝時(shí)反饋桿與線圈不同心等原因，在調(diào)門(mén)長(zhǎng)時(shí)間的來(lái)回動(dòng)作之后，LVDT會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)或磨損，直接導(dǎo)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(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的影響，可采取以下技術(shù)措施：(1)在安裝LVDT時(shí)，注意調(diào)整LVDT的同心度，保證LVDT反饋桿在調(diào)節(jié)閥全行程范圍內(nèi)始終與閥桿保持平行，安裝后應(yīng)測(cè)試LVDT的行程特性。另外，LVDT應(yīng)按制造廠要求定期更換，其線圈盡量遠(yuǎn)離高溫?zé)嵩础?2)檢查閥門(mén)閥桿或油動(dòng)機(jī)閥桿在運(yùn)行中，是否有閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，導(dǎo)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(lián)系制造廠進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化改造。

2、LVDT信號(hào)電纜屏蔽不良

由于LVDT直接與閥門(mén)的油動(dòng)機(jī)連接，靠近蒸汽閥門(mén)本體，環(huán)境溫度高，同時(shí)一些工程在基建安裝期間使用的信號(hào)電纜質(zhì)量較差，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，信號(hào)電纜的絕緣性能下降，屏蔽功能不良，容易造成LVDT的信號(hào)回路中串入干擾信號(hào)，使LVDT產(chǎn)生虛假信號(hào)。

如發(fā)現(xiàn)由于干擾造成的 LVDT 信號(hào)失真、擾動(dòng)問(wèn)題，可采取以下技術(shù)措施：(1)更換屏蔽性能較差的LVDT信號(hào)電纜，采用耐高溫防干擾的高品質(zhì)屏蔽電纜;(2)檢查信號(hào)屏蔽方式是否按設(shè)計(jì)要求完成，建議可對(duì)LVDT 信號(hào)電纜采取就地屏蔽浮空，在電子間機(jī)柜接地端單點(diǎn)接地的方式;( 3) 在機(jī)組常規(guī)檢修期間，對(duì)LVDT 的信號(hào)電纜的接地及屏蔽情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。