Контроль параметров движения

Для предотвращения аварий опасных технологических установок часто бывает необходимо контролировать параметры поступательного, вращательного и колебательного движения ее деталей и элементов конструкции. Методы контроля параметров движения по естественной входной величине делятся на две группы. К первой относятся методы, основанные на непосредственном контакте между движущимся объектом и системой, принятой за неподвижную. Контакт при этом может быть механическим, акустическим, оптическим, радио или другим. Входной величиной этих методов является перемещение. Ко второй группе относятся методы, не требующие непосредственного контакта с неподвижной системой отсчета. Они носят названия инерциальных методов. Входной величиной, в этом случае является сила инерции. При осуществлении контроля обычно измеряется параметр, наиболее легко поддающийся измерению. Все остальные параметры получают путем дифференцирования или интегрирования с использованием операционных звеньев.

В качестве последних используются дифференцирующие и интегрирующие электрические цепи (рис. 2.13а) и операционные усилители (рис. 2.13б), а также некоторые виды преобразователей. Так свойством интегрировать входную механическую величину обладают некоторые механические колебательные системы, дифференцировать – индукционные преобразователи. Интегрирующими свойствами обладают

также различные виды указателей: вибраторы, цифровые указатели и др.

Рис. 2.13. Пассивные и активные электрические операционные звенья

Измерение перемещения при взаимном движении различных узлов механизмов обычно осуществляют теми же методами, что и измерение линейных и угловых размеров. Измерение скорости поступательного движения производится как дифференцированием пути, так и интегрированием ускорения этого движения. Измерение пути и скорости поступательного движения при использовании инерциальных методов производится только путем интегрирования измеряемого ускорения.

Осуществление тех или иных технологических процессов может быть связанно с движением жидкостей или газов. Основными параметрами, которые контролируются при этом, являются расход и общее количество протекшего вещества. Иногда контролируется скорость потока. Расход измеряется непосредственно. Количество жидкости или газа определяется, как правило, путем интегрирования расхода. Приборы, предназначенные для измерения расхода, носят название расходомеров.

Расходомеры, чаще всего применяемые для контроля технологических процессов, могут быть с преобразованием в перепад давления, в скорость вращательного или возвратно-поступательного движения, со сносом излучения, тепловыми и индукционными.

Расходомеры с преобразованием в перепад давлений чаще всего состоят из некоторого сужающего устройства (диафрагма, сопло и др.) и дифференциального манометра, измеряющего перепад давления, создаваемый сужающим устройством. Объемный и массовый расходы при этом выражаются соответственно зависимостями:

и ,

где - коэффициент расхода; s - площадь сечения сужающего устройства; ρ - плотность вещества; Δρ - перепад давления. Подобные расходомеры находят применение для измерения расходов как жидкостей, так и газов при температурах до сотен градусов и давлениях до десятков мегапаскалей.

Наиболее распространенной разновидностью расходомеров с преобразованием в скорость вращательного или возвратно-поступательного движения являются тахометрические расходомеры с турбинными преобразователями (крыльчатками). Они находят применение в трубопроводах и в открытых каналах для измерения расходов различных жидкостей при давлениях до 50 МПа и температурах от –240 ^О до +500 ^ОС. Принцип действия расходомера основан на преобразовании линейного движения жидкости во вращательное движение крыльчатки и далее в э.д.с. обычно с помощью индукционных преобразователей. Кроме того, используются частотные, т.е. с преобразованием в частоту, и стробоскопические тахометры. Применяются также шариковые, поршневые и др. разновидности расходомеров.

Расходомеры со сносом излучения основаны на измерении интенсивности ультразвукового излучения или ионизационного тока, направляемого поперек потока. Для измерения используются, как правило, дифференциальные преобразователи с двумя приемниками излучения или ионизационного тока.

Ионизационный расходомер, принципиальная схема которого показана на рис. 2.14, состоит из помещенных в поток газа приемных электродов и дифференциальной измерительной цепи. На общий электрод (корпус) нанесен слой радиоактивного вещества, ионизирующего пространство между электродами. Электрическое поле, создаваемое между электродами, заставляет ионы двигаться поперек потока со скоростью пропорциональной подвижности ионов и напряженности поля. Измерительная цепь, создающая разность токов обоих приемных электродов, при отсутствии потока уравновешивается. При движении потока ионы приобретают дополнительную скорость в направлении потока, и ток левого на рисунке электрода уменьшается, а ток правого – возрастает.

Кроме рассмотренных расходомеров также применяются тепловые и индукционные расходомеры. Тепловые расходомеры по принципу действия делятся на калориметрические, которые величину расхода измеряют по изменению температуры потока, и термоанемометры, измеряющие величину скорости потока по изменению температуры подогреваемого тела, помещенного в поток.

Индукционные расходомеры основаны на возникновении между полюсами электромагнита, питаемого переменным током, э.д.с.,

пропорциональной скорости движения потока электропроводной жидкости в трубопроводе, из немагнитного материала.

Особое место в диагностике и контроле повреждений занимает контроль вибраций. При этом контролироваться могут как механические, так и гидродинамические вибрации, носящие периодический, случайный или импульсный характер.

В настоящее время разработаны высокочувствительные методы контроля вибраций всех типов.

Для измерений виброперемещений используют датчики с реостатными, тензорезисторными, индуктивными, фотоэлектрическими, индукционными и другими типами преобразователей.

Для измерения виброускорений применяются те же приборы, что и для измерения ускорений поступательного движения. Наиболее широкое

распространение получили пьезоэлектрические акселерометры, отличающиеся простотой и надежностью конструкции, высокой чувствительностью, малыми габаритами и массой. При контроле низкочастотных процессов применяются акселерометры с параметрическими преобразователями, снабженными цепями коррекции.

При контроле вибраций опасных технологических установок, как правило, используют несколько типов датчиков, устанавливаемых на их наружных поверхностях. Применение разных датчиков позволяет получить достоверную и полную информацию о состоянии установки. Информация снимается периодически и сопоставляется для правильной интерпретации результатов с начальными измерениями вибрационных характеристик.

Для контроля износа и крепления деталей применяются датчики детектирования слабо закрепленных и изношенных деталей.

Дата добавления: 2015-11-30