摘要  SZMB型磁电转速传感器测量失真原因有：配套选型问题、外部强磁场干扰、微转速测量盲区等。

关键词 磁电传感器 测量失真 分析

      SZMB型磁电转速传感器，广泛用于气体膨胀机转子转速(最高转速可达50000r/min)的测量系统中。实际运用中，某些特殊原因使传感器可能产生较大测量失真，造成气体膨胀机不能正常工作或轴瓦烧损、转子报废等故障。

一、SZMB型磁电转速传感器原理

  SZMB型磁电转速传感器(以下简称磁电传感器)是一种无源发电型、非接触安装、开磁路磁阻式磁电传感器，是针对测速齿轮设计发展起来的专用传感器。磁电传感器转速测量系统由磁电传感器、刚转换器(频率／电流转换器)和转速表等三部分组成。工作原理如图1所示。

    磁电传感器内部有一永磁材料，被测转轴和传感器的软铁均为金属导磁材料，三者通过开磁路的方式形成磁路联接。根据法拉第电磁感应定律，当被测轴转动时，发信凹槽与非接触的传感器软铁之间的空气间隙发生周期性变化，磁路磁阻随之变化，引起贯穿于软铁内磁通量变化，因此在传感器内部线圈产生感应电动势信号，其输出电压波形如图2所示。

    该电压通过屏蔽电缆被送至F/I转换器进行信号处理。为减少外部干扰，提高测量准确率，F/I转换器内部设置了信号电压门槛值300mV，当磁电传感器的输出信号电压<300mv时判为无效宿号，输出宿号电匾≥300mV时溯蚋敦宿号。随后F/I转换器通过内部的频率积分运算(F/V转换法)．将有效信号的变化率转换为电流信号，最终由转速表将膨胀机转速值提供给用户。

二、磁电传感器测量失真分析和对策

  磁电传感器测量失真，是指当磁电传感器测量系统本体无故障时，被测量的膨胀机转轴实际转速与转速表显示值出现了较大偏差。

  1．配套选型问题

  某厂新投产的两台膨胀机，试车时发生转速测量失真现象，即膨胀机转轴实际转速仅为17800r／min时，转速表显示转速达到29800r／min。检查发现F／I转换器的最大输入／输出值(1000Hz／20mA)与转速表的最大输入，输出值(20mA／1667Hz)不匹配，技术人员确认为F／I转换器选型错误，造成转速显示值远远小于实际值。更换一套最大输入／输出值为1667Hz／20mA的F／I转换器，膨胀机第二次试车时转速测量失真现象消除。

    新投用的膨胀机磁电传感器转速测量系统，必须依据传感器测量范围、被测轴的工作转速和发信凹槽总数，仔细核查F／I转换器和转速表的相关参数，确保测量信号在各环节转换时保持一致性，避免产生测量传递误差。实际中，可以利用振动频谱分析技术，诊断出膨胀机工作频率，计算得到膨胀机转子实际转速，然后核对转速表显示值，确认是否存在测量传递误差。

  2_外部强磁场干扰

  磁电传感器通过磁电感应将被测转速转换成感应电动势信号，因此磁电传感器对空气间隙处的外部磁场非常敏感，较强的外部干扰磁场，会造成测量严重失真。某厂两台膨胀机(两个发信凹槽，额定转速30000r/min)，正常检修后试车，均出现很大的转速测量失真，膨胀机转轴实际转速仅为14500r/min时，转速表显示达到28900r／min。维护人员检查更换了磁电传感器、F／I转换器、转速表及连接电缆后，失真依然存在。随后利用振动频谱分析，通过分析认为，转轴与传感器本体可能有测量传递误差。用示波器采集传感器输出电压的实际波形如图3。

    分析图3可见，输出电压与图2所示的标准波形相比较，有严重的电压畸变，即在第一个正半周期，出现了最高点日大于信号电压门槛值300mV的正脉冲ABC。对照膨胀机转轴实物上两个对称分布的发信凹槽，认为轴转动一周时，理论上磁电传感器只能产生两个波形一致的正脉冲电压，现在出现的畸变正脉冲ABC是一个误信号，它是形成测量传递误差的直接原因。同时，根据更换了磁电传感器而畸变正脉冲没有消失的实际情况，得出膨胀机转轴有异常的结论。

    维修人员解体检查膨胀机转轴，没有发现物理损伤，于是技术人员确认膨胀机转轴受到磁化并出现了强磁场干扰点，是造成本次磁电传感器测量失真的唯一原因。然而膨胀机转子价格昂贵，更换工期长。因此，要解决膨胀机转速测量失真，只有采用不受外部强磁场干扰的其他类型传感器。现场实际换上了电涡流传感器转速测量系统后，成功地解决了外部强磁场对膨胀机转速测量准确率的影响。

    易受外部强磁场干扰，是磁电传感器固有缺陷。因此必须及时、准确地判断外部强磁场干扰源，是避免磁电传感器测量失真的有效方法之一。具体可用示波器直接测量传感器的输出电压，观察波形是否整齐，是否存在高于300mV畸变正脉冲，准确地了解外部磁场对磁电传感器干扰状况，掌握传感器制造安装质量。同时，利用示波器还可以推算出膨胀机实际转速值，对照转速表显示值，确认磁电传感器的测量回路是否存在测量传递误差。

  3．微转速测量盲区

  当被测轴处于微转速状态下运转，即转动频率低于磁电传感器测量频率下限值50Hz，由于磁电传感器存在测量的下限盲区，当感应电压低于信号电压门槛值300mV，F／I转换器就无法获得有效电压信号的变化率，转速表显示值为0，磁电传感器可能出现微转速测量失真现象。

    某厂一台运行中的膨胀机(两个发信凹槽，额定转速15000r/min)，由于润滑油供油压力低而自动停车，操作人员恢复供油后重新开车，膨胀机轴瓦温度却出现异常升高。停车解体检查膨胀机，发现该机的轴瓦缺油烧损、转子报废。分析原因为膨胀机自动停车后，应该完全关闭的气体人口阀门存在内部泄漏，部分压缩气体通过该阀进入膨胀机，推动无润滑油的膨胀机转子微转动，而转速表显示值为0，磁电传感器出现了微转速测量失真。操作人员仅通过转速表，主观地判断膨胀机转子已完全静止，造成了转轴和轴瓦缺油摩擦。

    该故障实例说明，在特定使用环境下，由于磁电传感器有测量下限盲区，微转速测量失真可能会引起膨胀机较严重的故障。因此，建议用户根据具体情况，采用其他类型传感器代替SZMB型磁电转速传感器。

三、结束语

    SZMB型磁电传感器原理简单，技术成熟。但实际运用中，必须注意转速测量系统配套选型和外部强磁场干扰问题，同时避免微转速测量失真带来的经济损失，提高测量准确率，才能有效满足膨胀机等高转速设备运行的可靠性和安全性。