Глава 8 измерение скоростей

В целлюлозно-бумажном производстве широко представлено технологиче­ское оборудование, в состав которого входят устройства гидро-, пневмо- и электропривода. В подобных устройствах необходимо измерять скорость вра­щения подвижных частей с целью контроля и управления. Скорость вращения различных приводов контролируется в размольных, промывных, сортировоч­ных, варочных и многих других цехах. Для привода бумагоделательных ма­шин требуется стабилизация скорости вращения привода цилиндров каждой сушильной секции. Кроме того, необходимо жесткое программное управление отношением скоростей цилиндров соседних сушильных секций для исключе­ния обрыва полотна при его высушивании по определенному графику. Последние задачи оказываются достаточно трудными, так как точность кон­троля и управления требуется очень высокая. Это связано с незначитель­ными деформациями полотна в процессе сушки, что предопределяет неболь шие различия скоростей соседних секций сушильных цилиндров, для выявле­ния которых следует их измерять с малыми погрешностями.

Измерение и управление скоростью поступательного движения материа­лов, сырья, изделий при их переработке, устройств при их производстве, как правило, также сводятся к измерению и управлению скоростью вращатель­ного движения. Например, скорость перемещения кип бумажного полотна по упаковочным конвейерам определяется по скорости вращения нх прпвода.

Для учета производимой бумагоделательными машинами продукции, ко­торая оценивается в квадратных метрах, используется определение скорости полотна для вычисления его площади. Скорость полотна находится по ско­рости вращения привода машин. Следовательно, измерение скоростей враще­ния как технологического параметра и экономического показателя имеет важное значение именно для целлюлозно-бумажного производства.

8.1. Общие сведения

Для измерения скорости вращения используются приборы, называемые тахометрами. Все тахометры по принципу действия можно разделить на две группы: механические и электрические.

Механические тахометры, к которым относятся механические счетчики числа оборотов, центробежные и резонансные измерители скорости, в произ­водственных задачах контроля и, тем более, управления скоростью исполь­зуются чрезвычайно редко и поэтому здесь не рассматриваются.

По используемому методу измерительного преобразования электрические тахометры могут быть выполнены устройствами прямого и уравновешенного преобразования.

К электрическим тахометрам прямого преобразования относятся индук­ционные и электроимпульсные тахометры. Примером электрических тахо­метров с уравновешивающим преобразованием являются стробоскопические тахометры.

По принципу действия электрические тахометры делятся на индукцион­ные, электроимпульсные и стобоскопические.

Индукционные тахометры имеют следующие модификации:

1. Индукционные генераторные тахометры с аналоговым выходным сиг­налом (тахогенераторы) преобразуют непосредственно скорость вращения в электрический выходной сигнал в виде напряжения постоянного или пере­менного тока. Они представляют собой маломощные генераторы постоянного или переменного тока, значение выходного напряжения которых пропорцио­нально измеряемой скорости вращения валов; с последними они сочленяются непосредственно или через редукторы.

2. Индукционные генераторные тахометры с частотным выходным сиг­налом это электрические маломощные генераторы (с зубчатым ротором или магнитной записью импульсов ротора), преобразующие скорость вращения ротора в частоту электрических импульсов выходного сигнала. Выходная частота электрических импульсов пропорциональна скорости и числу пар полюсов или импульсов на роторе.

3. Индукционные тахометры с вращающимся магнитным полем с анало­говым выходным сигналом, принцип действия которых основан на взаимо­действии магнитного поля постоянного магнита, вращающегося с измеряе­мой скоростью, и токов, возникающих в металлическом теле за счет враще­ния поля. Угол закручивания пружины, связанной с металлическим телом и со стрелкой, пропорционален скорости вращения магнита.

4. Индукционные бесконтактные тахометры с частотным выходным сиг­налом (см. табл. 8-1) занимают промежуточное положение. По принципу действия они относятся к индукционным тахометрам, а по виду измерения — к электроимпульсным (косвенным) тахометрам.

Электро импульсными тахометрами определяют скорости не непосредственно, а косвенно, по измерению отрезка пути AS и промежутка времени А/, в течение которого тело проходит путь AS. Пропорциональный скорости сигнал можно получить путем формирования электрических импуль­сов, пропорциональных AS или обратно пропорциональных At в соответствии с отношением v~AS/At. Удобно принять AS=const, a At измерять с помощью

	МО
-0	<ъ 75
■V	"2 50
	15
	0

электрических преобразователей (редко поступают наоборот). Если учесть что f='l/Ar, то частотные измерительные преобразователи являются наиболее желательными для измерения скорости.

В электроимпульсных тахометрах значение AS задается устройствами отмечающими полные обороты вала или доли оборота. А частота электриче­ских импульсов, получаемых при прохождении этих устройств относительно неподвижных контактных или бесконтактных преобразователей, измеряется аналоговыми (конденсаторными) или цифровыми частотомерами.

Из первичных измерительных преобразователей наибольшее распростра­нение в электроимпульсных тахометрах получили контактные и бесконтакт­ные емкостные и индуктивные преобразователи с аналоговыми и частотными выходными сигналами; бесконтактные индукционные, фотоэлектрические (оп­тические) преобразователи с частотными выходными сигналами и ряд других.

Стробоскопические тахометры, действие которых основано на стробоскопическом эффекте, наибольшее распространение получили с об­ратными уравновешивающими преобразователями в виде специальных безы­нерционных газосветных ламп. Частота вспышек ламп задается и регулиру­ется специальными генераторами. Диск, связанный с валом, скорость ко­торого необходимо измерить, освещается источником прерывистого света. Оператор вручную изменяет частоту вспышек, добиваясь их совпадения с час­тотой вращения вала до тех пор, пока диск будет казаться неподвижным. Ско­рость вращения вала может изменяться в пределах от 1000 до 50 000 об/мин; погрешность измерения стробоскопическими тахометрами достигает ±0,5 °/о-Однако из-за ручного уравновешивания такие тахометры не нашли распро­странения для технических измерений скорости.