6.2.2. Вихретоковый датчик вибраций и перемещений

Вихретоковые датчики применяются для диагностики состояния турбин, электромоторов, различных энергетических агрегатов. Объектом контроля при этом являются осевое перемещение ротора и радиальная вибрация вала ротора относительно корпуса агрегата. Особенностью вихретокового контроля является то, что его можно проводить без контакта датчика и объекта. При этом на сигнал датчика практически не влияют влажность, давление и загрязненность окружающей среды. Еще одно преимущество данного вида контроля – простота конструкции датчика (рис. 6.7).

Между корпусом датчика и объектом 1 должен быть некоторый зазор 2. Вдиэлектрическом наконечнике 3 находится катушка 5, создающая электромагнитное поле 6. Корпус датчика имеет резьбовую часть 4. Принцип действия датчика основан на взаимодействии электромагнитного поля катушки с материалом контролируемого объекта.

Рис. 6.8. Схема установки датчиков для измерения радиальной вибрации

Рис 6.7. Конструкция индукционного датчика виброметра

Если материал обладает электропроводностью, то на его поверхности наводятся вихревые токи, электромагнитное поле которых действует навстречу полю катушки датчика, изменяя ее общее комплексное сопротивление. При изменении зазора между датчиком и объектом возникает эквивалентное изменение комплексного сопротивления катушки.

Для измерения радиальной вибрации необходимо использовать два датчика – Х и У, которые располагают в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 6.8). Цифровые приборы показывают величину биения. Измерительная схема преобразует это изменение в удобный выходной сигнал. Вихретоковые датчики для измерения вибрации производят в основном зарубежные фирмы.

6.2.3. Пьезоэлектрические акселерометры

Пьезоэлектрические акселерометры широко применяются в роторных машинах для мониторинга вибраций. Чувствительным элементом преобразователя является поляризованный керамический материал или кристалл кварца. Кварц – природный материал, имеющий хорошую стабильность. Керамические материалы, с другой стороны, могут работать при более высокой температуре и выдают более сильный выходной сигнал. В настоящее время выпускаются акселерометры со встроенной электроникой ICP (integrated circuit piezoelectric). На практике нашли применение различные схемы деформирования чувствительного элемента: за счет сжатия, изгиба и сдвига.

6.3. Методы измерения расхода жидкостей и газов

Расходом называют количество вещества, протекающее через данное сечение трубопровода в единицу времени. Различают объемный расход , измеряемый в единицах объема в единицу времени, и массовый расход:

(6.1)

где V – объем жидкости или газа, прошедший через сечение трубы за время t;

m – масса жидкости или газа, прошедшая через сечение трубы за время t.

6.3.1. Измерение расхода по перепаду давления

на сужающем устройстве

На рис. 6.9 изображены неподвижные сужающие устройства, которые устанавливают в трубопроводах. К сужающим устройствам относятся диафрагмы (а), сопла (б) и сопла Вентури (в).

а

б

в

Рис. 6.9. Виды сужающих устройств для измерения расхода потока

Втрубу вставляется устройство (например, диафрагма), сужающее поток. В месте сужения скорость потока возрастает и его кинетическая энергия увеличивается. Это вызывает уменьшение потенциальной энергии, которая определяется статическим давлением. Схема расходомера приведена на рис. 6.10.

Р

Рис. 6.10. Схема расходомера

азность давлений, возрастающая с увеличением скорости потока, служит мерой расхода. Такие расходомеры нашли самое большое распространение в промышленности для учета потребления воды, газа и пр. Преимущества расходомеров с сужающими устройствами заключаются в их универсальности. Они пригодны для измерения расхода любых однофазных, а в ряде случаев – двухфазных сред, применяются в трубах практически любого диаметра и при любом давлении. Основными недостатками расходомеров с сужающими устройствами являются нелинейная функция преобразования и затруднения при измерении пульсирующих расходов. Основная погрешность расходомеров этого типа не превышает 1 – 3 %.

Для измерения разности давлений применяют дифференциальные манометры, проградуированные в единицах расхода (рис. 6.11).

Рис. 6.11. Схема дифференциального манометра,

проградуированного в единицах расхода