Сизых В.А. Судовая автоматика и аппаратура контроля

Подождите немного. Документ загружается.

Рис 9

Термометр

сопротивления

а — электрическая схема, б — общий

вид

да),

помещают в защитный чехол 5 и включают в цепь

уравновешенного электрического моста

/—2—3—4.

Из-

менение температуры среды приводит к нарушению

равновесия

моста,

н на зажимах

3 возникаег разность

потенциалов,

измеряемая вольтметром V, градуирован-

ным

в градусах Цельсия.

Термометрами сопротивления измеряют температу-

ру среды от 200 до

500°С;

по устройству они сложнее

манометрических термометров, требуют дополнитель-

Рис

Термоэлектрический

измеритель

температуры

ного источника питания, однако обладают высокой

чув-

ствительностью и практически обеспечивают дистанци-

онную

передачу показаний от объекта измерений в лю-

бую точку судна

Термоэлектрические пирометры (термопары) В них

используется зависимость термоэлектродвижущей силы

от изменения

температуры,

возникающей при нагрева-

нии места спая двух разнородных металлов или спла-

вов Они состоят из двух изолированных электродов 4

(рис 10), спаянных на конце. Свободные концы элек-

тродов включены в общую электрическую цепь с мил-

ливольтметром 3, шкала которого градуирована в еди-

ницах температуры В зависимости от измеряемых тем-

ператур в качестве электродов могут использоваться

железоконстантановые, хромель-копелевые (до

600°С),

хромель-алюминиевые

(до

900°С),

платинородиевые

платиновые (до

1600°С)

проволочки. Проволочки тер-

мопар (за

исключением

места спая) изолированы одна

от другой и от наконечника

При нагревании спая сопротивление электродов уве-

личивается, а при охлаждении — уменьшается, что

приводит к изменению

электродвижущей

силы, соот-

ветственно

которому

изменяется и напряжение тока в

цепи

милливольтметра.

Термопары

применяют

на судах главным образом

для измерения температуры выпускных газов дизелей

и котлов.

Пирометр,

используемый для измерения тем-

пературы

выпускных

газов дизелей, обычно состоит из

нескольких термопар, установленных на выпускных

патрубках цилиндров и подключенных через переклю-

чатель 2 к общему милливольтметру.

5 ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛОВОЙ СКОРОСТИ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Тахометры. Для измерения

угловой

скорости вала

дизелей применяют тахометры и

работомеры

(счетчики

оборотов).

Первыми

определяют

угловую скорость ко-

ленчатого вала в данный момент, вторыми — суммар-

ное число его оборотов за период,

прошедший

с па

чала эксплуатации до начала отсчета В зависимости

от конструктивного исполнения тахометры могут быть

стационарными

(постоянно

смонтированными с дизе-

Рис. П. Механический

носный

тахометр

пере-

лем)

переносными.

Ста-

ционарные тахометры по

принципу работы подразде-

ляют на механические и

электрические

В качестве механических

обычно

использ\ют

тахо-

метры центробежного типа

(рис

11)-

Тахометр состоит

из валика 8, груза 5

виде

кольца, спиральной пружи-

ны/и

передаточного меха-

низма к стрелке прибора.

При вращении валика 8

вместе с ним вращается

свободно закрепленное на

оси 6 поворотное кольцо —

груз 5. Груз

спиральной

пру-

жиной удерживается

на-

клонном по отношению к оси валика 8 положении.

Центробежная сила, возникающая при вращении

груза, стремится развернуть его в

положение,

перпен-

дикулярное оси валика в. Поворот груза на угол, про-

порциональный угловой скорости валика, через тягу

муфту 3 и зубчатый сектор 2 приводит к изменению

положения стрелки

относительно шкалы прибора.

На практике используют тахометры с грузом и иной

формы, их принцип действия аналогичен описанному.

Из электрических тахометров наибольшее примене-

ние получили магнитно-индукционные тахометры ТЭ204

МЭТ8/30.

С помощью дистанционного тахометра

ТЭ204 с электрической синхронной передачей (рис. 12)

измеряют угловую скорость валов

0—360

рад/с. Комп-

лект прибора включает генератор 9, трехфазный син-

хронный двигатель 6 и измерительный преобразова-

тель 3.

Электрическая дистанционная передача угловой ско-

рости в тахометре основана на преобразовании

гене-

ратором угловой скорости вала дизеля в электродви-

жущую силу и на свойстве систем трехфазных токов

создавать вращающееся магнитное поле. Якорь 8 трех-

фазного синхронного генератора приводится во враще-

ние через зубчатую передачу 10 к соединительную

муфту (на рисунке не показана). В целях уменьшения

износа подвижных деталей тахометра диски муфтьг

вводят в сцепление с поста управления только в момент

включения прибора. Стационарные тахометры присое-

диняют обычно к распределительным валам.

При вращении якоря в обмотках статора генератора

возбуждается ток с частотой, пропорциональной угло-

вой скорости распределительного вала. От генератора

ток по проводам 7 поступает к трехфазному двигателю

6, в обмотках статора которого создается вращающее-

ся магнитное поле, вращающее ротор 5. Вместе с

ним

вращается и магнитный узел 4 с шестью парами посто-

янных магнитов, между полюсами которых находится

измерительный преобразователь 3. При вращении маг-

нитного узла в измерительном преобразователе инду-

цируются вихревые токи. В результате их взаимодей-

ствия с магнитным полем узла 4 измерительный пре-

образователь получает вращающий момент, пропорци-

ональный

чгловой

скорости магнитного поля. Вращаю-

щему моменту измерительного преобразователя проти-

водействует момент скручивания спиральной

пружины-

2, и стрелка

измерительного прибора поворачивается

на угол,

пропорциональный

угловой скорости вала

дизеля.

Регулирование

показаний тахометра осущест-

вляют путем

изменения

длины спиральной пружи-

ны 2.

Тахометр

МЭТ8/30

состоит из генератора постоянно-

го тока, развивающего

напряжение

30 В, восьми изме-

рителей и соединительного кабеля. Генератор соединен

с помощью цепной передачи с валопроводом или при-

водным валом топливных насосов.

Магнитная система генератора представляет собой

четыре магнита, расположенных в статоре. Якорь набран

Рис 12. Электрический тахометр ТЭ204

из

отдельных пластин, в пазах которых уложена об-

мотка.

Ток, вырабатываемый генератором, пропорциональ-

ный угловой скорости якоря, со щеток коллектора посту-

пает к магнитоэлектрическим вольтметрам, шкала кото-

рых градуирована в радианах в секунду.

Работомеры.

Они бывают, как и тахометры, стацио-

нарными или переносными. Стационарный работомер

(счетчик оборотов) включается в работу с начала экс-

плуатации двигателя: по нему определяют ресурс уста-

новки. В счетчики оборотов входит несколько шестерен

с числом зубьев, кратным десяти. Шестерни приводятся

во вращение от вала двигателя. Одна

шестерня

показы-

вает единицы оборотов, вторая — десятки, третья —

сотни и т. д.

Кинематическая схема счетчика построена так, что

при повороте первой шестерни на десять оборотов вто-

рая

поворачивается

на

один

оборот, при повороте вто-

рой шестеренки на десять оборотов поворачивается

соответственно

на один оборот третья шестеренка

и т. д.

6. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ

И РАСХОДА

Измерение

уровня жидкости. Уровень жидкости (во-

ды, топлива, масла) в резервуарах определяется высо-

той от некоторой точки, принятой за начало отсчета, и

измеряется Б единицах длины. Приборы для измерения

уровня жидкости называют уровнемерами. Простейши-

ми из них являются метроштоки (металлические ли-

нейки), с помощью которых измеряют положение уров-

ня жидкости в отсеках корпуса судна, и мерные стекла.

Последние широко применяют на судах для измерения

уровня воды в котлах, топлива и масла в расходных

цистернах, баках и т. п. Мерные стекла (рис. 13, а)

представляют собой цилиндрическую трубку

смон-

тированную в специальном защищающем ее от повреж-

дений корпусе. Трубка сообщается с объектом контроля

через краны 2,

Количество жидкости в объекте

определяют по шкале 4.

Для более четкого изображения границы уровня в

мерном

стекле внутрь его вставляют капроновый ярко

Рис 13. Приборы для измерения уровней

жидкости-

окрашенный стержень. В результате этого контролируе-

мая жидкость становится также ярко окрашенной даже

при загрязнении мерного стекла.

Широкое применение на судах получили поплавковые

уровнемеры.

Поплавки в измерителях уровня выполняют в виде

пустотелого шара, либо пустотелого цилиндра 2

(рис. 13, б), нагруженного пружиной. Их располагают

как внутри цистерны, так и

выносной камере I, сое-

диненной с объектом контроля соответствующими труб-

ками. На шкале

уровнемеров

наносят

контрольные

от-

метки, соответствующие рабочему и предельно допусти-

мому уровням жидкости в контролируемом объекте.

Рассмотренные уровнемеры просты по конструкции и

принципу

работы. Однако из-за трения в соединениях они

обладают малой чувствительностью, при качке судна

могут давать ложные показания, и не всегда обеспечи-

вают

дистанционный

контроль

измерений.

Из дистанционных указателей

уровня

наибольшее

распространение

на судах получили

пневматические

уровнемеры пневмеркаторного типа. Упрощенная схема

•такого измерителя представлена на рис. 13, в. В конт-

ролируемой цистерне 7 вертикально установлена труба

6. Для измерения уровня жидкости в цистерне через ре-

дукционный клапан 5 и распределительный коллектор 4

в трубу 6 подается воздух под давлением около 0,3

МПа.

Преодолевая гидростатическое давление Я измеряемого

столба жидкости воздух стравливается в цистерне и от-

водится через трубопровод

в атмосферу. В зависимо-

сти от уровня груза в цистерне будет изменяться при

этом и давление в измерительной трубке 2. Уровень

жидкости определяют по показаниям манометра 3, шка-

ла которого градуирована в сантиметрах или метрах во-

дяного столба.

При

'наличии

на судне центрального поста управле-

ния грузовыми операциями (ЦПУГО) манометры от

всех грузовых танков устанавливаются в помещении

этого поста на специальной панели так, чтобы они бы-

ли хорошо видны обслуживающему персоналу, осуще-

ствляющему дистанционное управление грузовыми опе-

рациями.

Измерение расхода жидкости. Для оценки работы

СЭУ

необходимо знать, какое количество топлива, мас-

ла, воды, пара и других веществ расходуется ею в еди-

ницу времени. Расход вещества определяют в кубиче-

ских метрах за секунду или килограммах за секунду.

Различают

мгновенный,

суммарный и средний расход

вещества.

Под мгновенным расходом понимают количество ве-

щества, протекающего через поперечное сечение трубо-

провода в единицу времени в момент

измерения.

Сум-

марный

расход за некоторый промежуток времени

(час,

вахту, сутки) определяют как общее количество веще-

ства, израсходованного за данный промежуток времени.

Если замеренный расход вещества за какое-то время

разделить на это время, то получится средний расход

вещества. Количество жидкости можно определить по

объему непосредственным измерением или по скорости

протекания ее через трубу заданного диаметра, а объем

газов — по скорости их протекания через трубопровод

или отверстие известного диаметра. Средний расход топ-

лива, воды и масла в цистернах можно установить, на-

пример, уровнемером по разности замеров в начале и

конце вахты.

При теплотехнических испытаниях установок для бо-

лее точных измерений расходов жидкости пользуются

специальными мерными баками (рис.

14).

Расход топли-

ва, например, определяют мерным баком, состоящим

из-

трех частей, соединенных трубками. Объем среднего ба-

ка заранее известен, он должен обеспечить двигатель

топливом

при работе на полной мощности в течение

—

мин.

Мерный бак заполняют топливом перед началом

испытаний через открытый кран 3. В момент испытаний

кран перекрывают, и, как только уровень топлива в из-

мерительной трубке

достигает верхней ее стрелки,

включают секундомер. Последний выключают при сни-

жении уровня топлива до нижней стрелки на измери-

тельной трубке

Зная объем мерного бака 2 и плот-

ность топлива, можно определить его средний расход

(кг/ч) по формуле

где V — объем среднего бака между стрелками,

дм

;

р — плот-

ность топлива,

кг/дм

;

— время

истечения

топлива, с.

Для определения мгновенного расхода жидкости при-

меняют дроссельные расходомеры и ротаметры. Дрос-

сельные расходомеры позволяют установить мгновен-

ные значения расхода в зависимости от перепада дав-

лений на участке трубопровода. Перепад давлений на

известной длине трубопровода зависит от средней ско-

рости потока и расхода жидкости.

В целях повышения точности определения перепада

давлений в трубопроводе устанавливают дроссельное

устройство в виде диафрагмы или сопла. При протека-

нии жидкости через узкое отверстие в дроссельном уст-

ройстве скорость потока возрастает, а статическое

давление падает. За счет подпора жидкости давление

перед дроссельным устройством несколько повы-

шается.

Перепад давлений в дроссельных расходомерах за-

меряют, как правило, ртутными дифференциальными ма-

нометрами (см. рис. 1). Расход жидкости или газа

(м^/ч)

в этом случае определяют по формуле

где

!г

—

коэффициент,

зависящий

от диаметра трубопровода, фор-

мы и сечения дросселя; Р — площадь проходного сечения дрос-

селя,

— перепад давлении по манометру, Па, р — тот

ность

замеряемой жидкости (газа),

кг/м

Действие ротаметров основано на изменении проход-

ного

сечения прибора

пропорционально

расходу жидко-

сти Простейший ротаметр (рис 15) состоит из кониче-

ской трубки (втулки) 3, внутри которой на

направляю-

щем стержне 4 установлен ротор 2

Жидкость,

расход

которой измеряют, протекая через прибор снизу вверх,

поднимает ротор, увеличивая кольцевой зазор

межд>

ним и конической трубой 3 Ротор поднимается до тех

пор, пока масса его не уравновешивается силами взаи-

модействия потока Расход жидкости определяют визу-

ально по положению верхней кромки ротора относи-

тельно стеклянной шкалы 1 Ротаметры имеют ряд пре-

имуществ

по сравнению с дроссельными расходомерами

схемы включения их не требуют внешних соединитель-

ных линий; они имеют простую шкалу отсчета местных

показаний,

дистанционная передача сигналов в таких

лриборах осуществляется простейшей

телеметрической

системой с индуктивным преобразователем

Рис 14 Бак для оп-

ределения

расхода

топлива

Рис 15 Простей-

ший ротаметр

Рис 16 Ротаметр с

индуктивным преоб-

разователем

Чувствительным элементом ротаметра с индуктивным

преобразователем (рис. 16) является поплавок 4,

соеди-

ненный через шток с сердечником 2 катушки индуктив-

ности 1. Жидкость, расход которой

измеряют,

поступает

в конусную трубку 3 через нижний патрубок 5 При дви-

жении ее кольцевой зазор между конусной трубой и

поплавком увеличивается до тех пор, пока динамическое

действие потока не уравновешивается массой поплавка

Каждому значению расхода жидкости (в зависимости от

ее плотности и кинематической вязкости) соответствует

определенное положение поплавка, а следовательно,

и определенное положение сердечника

катушки,

вклю-

ченной в электрическую схему измерений.

7 ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

Способы определения мощности. Одним из основных

показателей правильности использования

судовых

дизелей является мощность СЭУ

Мощностные

характе-

ристики двигателей устанавливают на заводских стен-

дах и в процессе ходовых испытаний судна Эффектив-

ную мощность дизелей в заводских условиях (после

постройки или капитального ремонта) определяют с

помощью гидравлических тормозов различной

конструк-

ции. Гидравлический тормоз состоит из одного или нес-

кольких закрепленных на роторе дисков, которые вра-

щаются вместе с ротором от вала дизеля. При вращении

ротора вода, заполняющая рабочую полость тормоза,

вращается вместе с ним и стремится увлечь за собой

балансирно подвешенный статор. Соединенное со ста-

тором

балансирное

устройство удерживает его от вра-

щения и одновременно обеспечивает возможность из-

мерения тормозного момента

М,.

Эффективная мощность

где

Л]

— постоянная гидротормоза для испытуемого дизеля;

— угловая скорость коленчатого вала.

В судовых условиях эффективную мощность дизелей

чаще всего находят косвенным методом по расходу топ-

лива. В зависимости от условной величины

О/со

(отно-

шения расхода топлива к угловой

скорости

коленчатого

вала дизеля) по соответствующему графику определяют