Измерение частоты вращения

Частота вращения измеряется тахометрами, в комплект которых входят первичный преобразователь и указатель. Первичный преобразователь представляет собой миниатюрный генератор трехфазного тока 5 (рис. 3.20), который приводит во вращение якорь 4 электродвигателя указателя. Вместе с якорем

Рис. 3.20. Схема магнито-индукционного тахометра:

1 - спиральная пружина; 2 – диск (чувствительный элемент); 3 - магнитный узел; 4 – якорь синхронного электродвигателя указателя; 5 - якорь первичного преобразователя тахометра

вращается узел постоянных магнитов 3, из-за чего, в диске 2 возникают вихревые токи. При их взаимодействии с магнитным полем узла 3 создается крутящий момент, пропорциональный частоте вращения, который преодолевает противодействующий момент спиральной пружины 1 и отслоняет стрелку указателя.

Информативным сигналом первичного преобразователя может также являться частота переменного тока, которая измеряется частотомером. Такого типа средства измерений частоты вращения обеспечивают высокую точность - погрешность не более 0,5...0,2 %.

Измерение вибраций

Уровень вибраций может характеризоваться амплитудой, частотой, а также средними значениями вибрационной скорости и ускорения. Эти величины взаимосвязаны. Если представить процесс колебаний в виде зависимости от времени смешения элемента поверхности s=f(t), то вибрационная скорость n=ds/dt, а вибрационное ускорение а=d²s/dt². Для измерения вибраций обычно используются первичные преобразователи сейсмического типа (см. рис. 3.21). Их чувствительным элементом является небольшая инерционная масса 1, прикрепленная упруго к корпусу 2.

Рис. 3.21. Схема индукционного вибропреобразователя:

1 – постоянный магнит (инерционная масса); 2 - корпус; 3 - пружина; 4 - катушка

При вибрациях возникают колебания инерционной массы относительно корпуса, которые преобразуются в электрические сигналы с помощью различных преобразователей (индукционных, пьезоэлектрических, тензометрических и т.д.). Обычно диапазон измерений виброскорости лежит в пределах 10...300 мм/с, виброускорения – 0,5...10g, частоты - 30...300 Гц; основная погрешность измерений ±10 %.

Измерение радиальных зазоров в элементах турбомашин

Проблема определения и поддержания минимальных значений радиальных зазоров в лопаточных машинах является весьма актуальной вследствие повышения степеней сжатия, уменьшения высоты проточной части и возрастания потерь в зазорах.

Существует большое число методов измерения радиальных зазоров. Простейшими являются метод срабатываемых (срезаемых) штифтов и метод подводимых щупов (щуп подводится до появления электрического контакта между ним и вращающимся элементом турбомашины). Эти методы позволяют измерить зазор только по самой длинной лопатке.

Применение емкостных, индуктивных и индукционных преобразователей основано на изменении характеристик электрической цепи при прохождении вблизи их вращающихся элементов. Они в принципе позволяют измерить зазоры по каждой лопатке. Недостатком является то, что они чувствительны к внешним условиям, таким, как температура и свойства газа, форма лопаток, индивидуальные особенности преобразователей.

От указанных недостатков свободны оптические преобразователи, действие которых основано на изменении параметров светового луча при прохождении лопатки. В качестве источников света используются лазеры, свет подводится к месту измерений с помощью световодов. Однако оптические системы громоздки и сложны, что затрудняет их использование в эксплуатационных условиях.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение принципу и методу измерений.

2. Чем отличаются прямые и косвенные измерения?

3. Дайте характеристику основным средствам измерений.

4. Что собой представляют основные метрологические характеристики средств измерений?

5. Как подразделяются погрешности измерений по характеру проявления?

6. Как рассчитывается погрешность косвенного измерения?

7. Чем отличаются приемники полного и статического давлений?

8. Какие средства применяются для измерений температур?

9. Как методические погрешности могут иметь место при измерениях температур газовых потоков термопарами? Как их уменьшить?

10. На каких принципах основаны газодинамические методы измерения скоростей потока?

11. На каких физических явлениях базируется работа лазерных доплеровских измерительных систем?

12. Охарактеризуйте методы измерения расходов газов и жидкостей.

13. Как можно измерять усилия и крутящие моменты?

14. Какие первичные преобразователи используются для измерения вибраций?

15. На каких принципах основано действие резистивных. пьезокристаллических емкостных, электромагнитных преобразователей?

16. В чем состоят преимущества и недостатки частотных преобразователей?

17. Как работают фотоэлектрические преобразователи?

Глава 4.
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СТАНЦИИ И УСТАНОВКИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ