147638 (730532), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Газовые датчики, полностью заполняемые азотом или гелием под давлением до 49–10⁵ Па (50 кгс/см²), служат для измерений в широком диапазоне температур (от -130до +550°С) и имеют линейную статическую характеристику, однако подвержены влиянию внешних температурных условий.

Общими недостатками измерителей с жидкими, твердыми и газовыми наполнителями являются их большая тепловая инерционность, трудность (часто невозможность в судовых условиях) ремонта при нарушении герметичности измерительной системы и ограниченность расстояний передачи выходного сигнала.

Из электрических наибольшее распространение получили измерители с термосопротивлениями и термоэлектрическими датчиками температуры.

Принцип действия термосопротивлений основан на изменении активного сопротивления терморезисторов (проводников и полупроводников) при изменении их температуры. Термометр сопротивления (рис. 2, д) состоит из моста Уитсона, к одной диагонали которого подведено постоянное напряжение, а в другую-включен прибор для измерения тока (миллиамперметр). В три плеча моста включены резисторы Rl, R2, R3, сопротивления которых не меняются при изменении температуры, а в четвертое – терморезистор R_, размещаемый в.зоне измеряемых температур. Значения сопротивлений выбираются таким образом, чтобы при температуре 0°С ток I в цепи прибора отсутствовал, т. е. мост был уравновешен. При изменении температуры меняется значение сопротивления R_, нарушается равновесие моста, и в его диагонали течет ток I_д, являющийся выходным сигналом датчика. Визуальный контроль температуры производится по показаниям прибора, измеряющего значение тока I_д, шкала которого отградуирована в ^oС. Диапазон температур, измеряемых терморезисторами, лежит в пределах –50– : – + 600° С.

Датчики монтируются в защитных герметичных корпусах, предохраняющих их от механических повреждений и агрессивного действия среды. Терморезистор представляет собой проволоку, намотанную на изоляционный каркас. В зависимости от диапазона измеряемой температуры и чувствительности измерителя применяют платиновую, медную или никелевую проволоку. Полупроводниковые терморезисторы представляют собой смесь из порошкообразных окислов МnО₂, CuO₃, Fе₂О₃, NiO и др., спрессованную и спеченную при высокой температуре, и по сравнению с проводниками обладают значительно большим температурным коэффициентом электрического сопротивления. Однако зависимость значения их передаточного коэффициента от температуры характеризуется резко выраженной нелинейностью и недостаточной стабильностью, что ограничивает их применение.

На корпусах датчиков, серийно выпускаемых отечественной промышленностью, указываются условные обозначения термосопротивлений.

Статические АСР прямого действия просты по устройству и в сравнении с астатическими могут обладать большей динамической устойчивостью. Рассмотрим работу статической АСР давления воздуха в баллоне 5 (рис. 3, а). Ее регулятор отличается от регулятора астатической АСР тем, что в измерителе действие массы груза заменено действием цилиндрической пружины. Пружина 4 нижним концом упирается в жесткий центр мембраны, а верхним – в регулировочную гайку 3. При установившемся режиме сила от давления воздуха на мембрану уравновешивается силой действия пружины, поэтому мембрана и связанный с ней клапан 1 неподвижны. При максимальной нагрузке (W_02max) для удержания клапана 1/ в крайнем открытом положении (m_max) давление должно быть равно p_оmin.

Рис. 3. Статическая AСР прямого действия:

а – принципиальная схема; б – статические характеристики; в–графики переходных процессов

При уменьшении нагрузки W₂ давление повышается (происходит приращение р) и клапан 1 перемещается в сторону уменьшения подвода воздуха W₁. Если пренебречь инерционностью подвижных масс, то согласно уравнению измерителя (5) с учетом у_д= у_р = – m/a_св воздействие на клапан 1 и ОР от регулятора в динамике определится зависимостью:

В рассмотренной АСР при увеличении давления выше заданного регулятор в начале переходного процесса прикрывает клапан 1 и уменьшает подвод воздуха W₁ на заведомо большую величину, обеспечивая более быстрое восстановление равновесия, а затем, по мере уменьшения отклонения р, вновь приоткрывает его. Движение клапана будет происходить до тех пор, пока не установится соответствие подвода воздуха W₀₁ новому расходу W₀₂ и статическое равновесие сил, действующих на мембрану измерителя.

Переходной процесс АСР может быть затухающим (рис. 3, в) даже в том случае, если ОР неустойчив и обладает запаздыванием. Значения качественных показателей определяются совокупностью свойств ОР, регулятора и ИО. Устойчивость АСР будет тем выше, чем больше устойчивость ОР и меньше отношение.

Настройка АСР может производиться изменением значения коэффициента k_р. С уменьшением k_p динамическая устойчивость регулятора и АСР возрастает.

Включенный в АСР П-регулятор будет поддерживать заданное значение регулируемого параметра со статической ошибкой, т. е. статические характеристики АСР будут иметь наклон (Рис. 3, б). Так, при нулевой нагрузке W₀=0 рассмотренная АСР поддерживает установившееся давление р_о при закрытом клапане. С ростом нагрузки до номинального значения W_oн клапан откроется на номинальную величину m_н= (0,4– : – 0,6) m_max. Однако в этом положении он может удерживаться только при снижении давления до значения рои, что соответствует работе АСР по статической характеристике 1. Значение неравномерности АСР определяется разностью р_нер=p_о–p_он и при правильном включении регулятора должно быть меньше его собственной неравномерности р_рнер

Регуляторы прямого действия просты по устройству, обслуживанию в эксплуатации и дешевы в изготовлении, однако при больших усилиях, необходимых для воздействия на ИО, обеспечивают низкое качество процесса регулирования из-за малой работоспособности.

Работоспособность характеризует максимально возможную работу, которую способен совершить регулятор при движении его выходного звена из одного крайнего положения в другое, т. е. максимальное значение произведения силы на путь выходного звена регулятора, измеряемого в Н*м (кгс-см).

В регуляторах прямого действия работоспособность определяется значением движущей силы измерителя и зависит от конструктивных соотношений его подвижных звеньев. Повысить работоспособность можно, например, увеличением массы, активной площади либо объема чувствительного элемента с соответствующим увеличением жесткости пружин измерителя. Однако в этом случае возрастает инерционность регулятора и снижается качество работы АСР в динамике. Поэтому АСР прямого действия получили ограниченное распространение.

Электрические тахометры предназначены для измерения частоты вращения гребных валов, главных двигателей, турбонагнетателей, дизель-генераторов, вспомогательных механизмов и др.

В состав установки тахометров независимо от принципа работы входят датчик, с помощью которого непосредственно измеряется частота вращения (обычно генераторного типа), указатели частоты вращения и проводная линия связи.

Наибольшее применение находят вольтметровые тахометры, в основу работы которых положен принцип измерения напряжения генератора постоянного тока. В этих тахометрах используют практически прямую зависимость напряжения постоянного возбуждения (магнитоэлектрической системы) от частоты вращения его якоря.

Как известно из электротехники, напряжение на зажимах генератора определяется по формуле

U = E – I_яR_я = сФ_n – І_яR_я

где E – э.д.с. генератора;

I_я – ток якоря;

R_я – сопротивление якоря;

с – постоянная генератора;

Ф – магнитный поток;

n – частота вращения.

Значение I_яR_я характеризующее падение напряжения в обмотке якоря и в переходном сопротивлении между коллектором и щетками, мало по сравнению со значением Е = сФп. Поэтому можно считать, что U=сФп или при Ф = const U=c₁n, где c₁ – коэффициент пропорциональности. Из этого следует, что напряжение на зажимах генератора, измеряемое вольтметром, прямо пропорционально частоте вращения якоря генератора, а следовательно, и частоте вращения контролируемого вала. Поэтому шкалу вольтметра можно отградуировать непосредственно в оборотах в минуту или в радианах в секунду.

Схема включения вольтметровых тахометров показана на рис. 4.

Гребной вал 1 через механическую передачу 2 (зубчатые колеса и цепную передачу) передает вращение якорю генератора 3. Последний в зависимости от передаваемой ему частоты вращения подводит электрическое напряжение по проводам 4 к указателям 5, представляющим собой магнитоэлектрические вольтметры. Каждому значению напряжения генератора, зависящему от частоты вращения контролируемых валов, соответствует определенное число оборотов в минуту гребных валов, отмечаемое на шкалах указателей-вольтметров.

Установка судовых тахогенераторов этого типа включает датчик или генератор постоянного тока, указатели или вольтметры, элементы механической передачи от вала к датчику и линию связи или кабели. Датчики представляют собой генераторы постоянного тока с постоянными магнитами. Исходя из принципа работы вольтметровых тахометров требуется, чтобы генератор имел линейную зависимость между значением э. д. с. и частотой вращения, т. е. чтобы Е = сФп = c₁n_г, для чего магнитный поток Ф генератора должен быть постоянным. Статором генератора служит кольцеобразный постоянный магнит с явновыраженными полюсами. В создаваемом этим магнитом поле вращается якорь с обмоткой. Для регулирования напряжения, развиваемого генератором, между его полюсами устанавливается магнитный шунт 3, принцип, работы которого поясняется на рис. 5.

Рис. 4. Схема включения вольтметровых тахометров

Рис. 5. Схема работы магнитного шунта:

/ – полюсы постоянных магнитов; 2 – якорь генератора; 3 – магнитный шунт

Отечественной промышленностью изготовляются датчики вольтметровых тахометров типа МЭТ 8/30 – это морские электрические тахометры, имеющие восемь указателей. Датчики типа МЭТ 8/30 развивают номинальное напряжение 30 В при 1500 об/мин. Указатели тахометров типов М‑150, М‑160, М‑170, М‑180, М‑185 и М‑186 являются магнитоэлектрическими приборами (вольтметрами) особой конструкции, имеющими поворот стрелки на 240°. Шкала вольтметра, отградуированная в оборотах в минуту с нулевой отметкой посередине, обеспечивает измерение скорости судна при ходе «Вперед» и «Назад». Стрелка указателя устанавливается на нулевую отметку шкалы корректором, винт которого расположен на цоколе прибора. Общее сопротивление каждого указателя должно иметь одинаковое значение. Для этого в каждом указателе имеется регулируемый резистор. Ось резистора выведена наружу позади цоколя и закрыта винтом, который препятствует проникновению воды в прибор. При помощи этого резистора производится точное согласование показаний всех указателей от одного датчика. Указатели некоторых типов имеют светящуюся стрелку и шкалу, указатели других типов имеют внутреннее электрическое освещение и светящуюся шкалу. Основная погрешность при измерении в пределах от 10 до 100% номинального значения частоты вращения вала не превышает ±1% от номинального значения шкалы.

Ввиду того что предельное число оборотов вала у всех датчиков одинаковое, для измерения различной частоты вращения валов применяются зубчатые передачи с разными передаточными отношениями. Ведущее зубчатое колесо делается разъемным и насаживается на ось датчика.

К положительным качествам вольтметровых тахометров относятся: быстрота измерения, равномерность градуировки шкалы указателя, простота и надежность действия, возможность подключения к датчику большого числа указателей (до восьми приборов) и небольшая погрешность измерений. Недостаток этой системы: изменение постоянства магнитного потока полюсов генераторов вследствие ударных сотрясений, вибрации и температурных колебаний, а также наличие коллектора, за которым требуется значительный уход.

Литература

1. В.С. Онасенко «Автоматизация судовых энергетических установок» Москва, «Транспорт», 1981

2. О.Г. Колесников «Судовые вспомогательные механизмы и системы» Москва, «Транспорт», 1977

3. И.В. Возницкий, Н.Г. Чернявская, Е.Г. Михеев «Судовые двигатели внутреннего сгорания» Москва, «Транспорт», 1979

4. В.С. Архангельский «Автоматика и аппаратура контроля судовых энергетических установок», Л., «Судостроение», 1991

Характеристики

Список файлов реферата