28. Датчики линейных, угловых отклонений и скоростей.

В качестве датчиков частоты вращения используют центробежные, гидродинамические и электрические датчики.

Центробежный датчик.

Центробежные датчики измеряют центробежную силу возникающую вследствии вращения какого либо груза вокруг оси проходящей на некотором расстоянии от центра тяжести груза. При изменении частоты вращения изменяется центробежная сила, развеваемая вращающимися грузами 2. Эта приводит к перемзщению муфты 3. Изменение центробежной силы компенсируется изменением натяжения пружины 1. Центробежные датчики имеют различное конструктивнее исполнение и широко применяются для регулирования частоты вращения дизелей, паровых и газовых турбин. При конструировании этих датчиков с целью обеспечения требуемой чувствительности необходимо обращать особое внимание на уменьшение сил трения в подвижных частях. При регулировании малоинерционных процессов центробежные датчики из-за своей инерционности не всегда обеспечивают необходимое быстродействие.

Гидродинамический датчик.

В качестве гидродинамических: датчиков используют объемные или центробежные насосы с приводом от вала, частоту вращения которого требуется измерить. При использовании объемных насосов отклонение частоты вращения вала определяет по изменению подачи насоса. Если датчиком служит центробежный насос, изменение части вращения вала находят по колебаниям напора, развиваемого насосом. Датчик состоит из крыльчатки 7, корпуса 8, сильфона 6, предназначенного для измерения давления дросселя 5, обеспечивающего спив жидкости в цистерну 4 датчика. Такие датчики имеют малую инерционность, высокую точность и нашли широкое применение в регуляторах частоты вращения дизель-генераторов, турбогенераторов, а также главных двигателей различных типов. Недостаток этих датчиков - нелинейность статических характеристик, что не позволяет использовать их при регулировании механизмов с большим диапазоном изменения частоты вращения.

Индуктивный датчик.

Электрическими датчиками частоты вращения служат импульсные генераторы. Чувствительный элемент такого датчика состоит из трансформатора 9, обмотки которого включены по схеме индукционного моста, и зубчатого диска 10, насаженного на вращающийся вал, скорость которого необходимо измерить. При прохождении зубцов диска мимо сердечника трансформатора нарушается балансировка моста и на его выходе появляются импульсы переменного напряжения, частота которых пропорциональна частоте вращения вала. Эти импульсы поступают в счетно-сравнивающее устройство, которое вырабатывает сигнал при отклонении частоты от заданной, наряду с импульсными тахогенераторами в системах автоматики применяют тахогенераторы постоянного тока.

29. Реле температуры, давления и уровня.

Термореле состоит из двух основных частей: датчика и исполнительного механизма, которые соединены капиллярной трубкой. Датчик представляет собой патрон, заполненный легкокипящей жидкостью. В качестве таких жидкостей используют ацетон, эфир, хлорметил и др. Датчик вводится в трубопровод с жидкостью, температура которой контролируется. По мере повышения температуры жидкости, протекающей по трубопроводу, легкокипящая жидкость в датчике испаряется и повышается давление образовавшегося насыщенного пара. Это давление по капиллярной трубке передается на сильфон исполнительного механизма. Сильфон сжимается, его шток, преодолевая усилие пружин, постепенно поворачивает рычаг реле против направления вращения часовой стрелки.

Следовательно, термореле преобразует температуру жидкости в давление насыщенного пара легкокипящей жидкости и далее действует по принципу манометра. Поэтому реле такого типа получили название термоманометрических.

Схема температурного реле.

В тот момент времени, когда температура воды дизеля достигнет предельной величины (превысит 90°С), правый конец рычага отходит от штифта (кнопки) микропереключателя. Микропереключатель срабатывает и разрывает электрическую цепь катушки контактора возбуждения тягового генератора. Контактор размыкает цепь питания током обмотки возбуждения генератора. Нагрузка с дизель-генератора снимается, и дальнейший интенсивный нагрев охлаждающей воды предупреждается. Чтобы после охлаждения воды вновь нагрузить дизель, необходимо обязательно перевести рукоятку в нулевое положение. Благодаря этому предотвращаются большие толчки тока тягового генератора и силы тяги локомотива. Настройка термореле ТРК-3 на заданную температуру срабатывания производится с помощью регулировочного винта.

На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и ТЭП80 широко используются температурные термоманометрические реле типа КРД-2 с двумя термобаллонами, вставленными в трубопроводы воды и масла. Термореле отключает возбуждение тягового генератора, снимая нагрузку с дизеля, если температура воды превысит 95°С, а масла дизеля 85°С.

В коробке реле на оси установлен якорь (рис. 212). На якоре крепятся подвижный контакт и ограничитель хода. Пружина реле сжата и стремится повернуть якорь так, чтобы контакты реле замкнулись. Этому препятствует текстолитовый сухарь датчика давления масла. Сухарь может поворачиваться на своей оси и связан стержнем с гофрированной трубкой (сильфоном) датчика. Полость между корпусом датчика и сильфоном соединена трубкой с масляной системой двигателя. Сильфон сверху нагружен сжатой пружиной. В верхней части реле против ограничителя хода якоря размещен небольшой постоянный магнит.

Реле давления.

При отсутствии давления масла пружина растягивает сильфон, стержень через сухарь поворачивает якорь, удерживая контакты реле разомкнутыми. По мере повышения давления масла сильфон сжимается, преодолевая нажатие пружины. Стержень поднимает сухарь, который освобождает якорь реле. Пружина поворачивает якорь, и при заданном давлении масла контакты реле замыкаются. Ограничитель хода притягивается постоянным магнитом. Когда давление масла падает, пружина растягивает сильфон, стержень через сухарь поворачивает якорь реле, размыкая контакты.

Постоянный магнит создает дополнительное усилие, удерживающее якорь реле, поэтому давление масла в момент отключения примерно на 0,0098—0,0196 МПа (0,1—0,2 кгс/см2) ниже, чем при срабатывании реле. В результате предотвращаются частые повторные срабатывания реле при давлении масла, близком к давлению включения реле (звонковая работа реле).

На тепловозах ТЭЗ, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В установлено на каждом дизеле по два реле давления масла. Блокировочные контакты первого реле включены в цепь блокировочного магнита центробежного регулятора дизеля. Реле выключается при снижении давления масла до 0,049—0,059 МПа (0,5—0,6 кгс/см2). Контакты реле размыкаются и разрывают цепь питания блокировочного магнита. Центробежный регулятор заставляет топливные насосы прекратить подачу топлива в цилиндры, и дизель останавливается. Это реле при работе дизеля действует постоянно. Второе реле давления масла выключается при снижении давления до 0,098— 0,108 МПа (1—1,1 кгс/см2) на тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и до 0,118 МПа (1,2 кгс/см2) на тепловозе ТЭЗ. Контакты реле размыкают цепь питания током катушки контактора возбуждения тягового генератора, контактор выключается и снимает возбуждение генератора. Нагрузка с генератора и дизеля снимается. Благодаря этому предупреждается перегрев деталей дизеля из-за недостаточной подачи масла.

Второе реле давления масла на тепловозах ТЭЗ действует при работе дизеля на 9—16-й позициях контроллера, а на тепловозах 2ТЭ10Л и 2ТЭ10В — лишь на 12—15-й позициях контроллера. Ограничение диапазона действия этого реле объясняется невозможностью поддерживать достаточно высокие давления масла при работе дизеля с пониженной частотой вращения коленчатого вала, так как при этом производительность масляного насоса также уменьшается.

Настройка реле производится с помощью регулировочного болта. Так, при ввертывании болта он поворачивает рычаг против часовой стрелки, сжимая пружину. Потребуется более высокое давление масла, чтобы преодолеть усилие пружины и обеспечить срабатывание реле.

Для упрощения конструкции и технологии изготовления контактной системы реле давления масла ее в последние годы заменили типовым микропереключателем, что не изменило принципа работы нового реле РДК-3. При этом достигается также унификация деталей с температурным реле типа ТРК-3.

Измерение уровня жидкости в судовых резервуарах усложняется из-за влияния качки и изменения давления в резервуаре. В судовых регуляторах уровня используют поплавковые и мембранные датчики. При изменении уровня поплавок, перемещаясь, сдвигает рычаг, который соединен с усилительным устройством или непосредственно с регулирующим клапаном. Такие датчики просты по конструкции, их обычно используют в тех случаях, когда не требуется высокой точности поддержания уровня. Поплавковые датчики широко распространены в регуляторах уровня прямого действия. При необходимости более точного поддержания уровня применяют датчик мембраного типа, которые измеряют разность уровней Н = Н₁ — Н₂ в конденсационном сосуде (где поддерживается постоянный уровень и в резервуаре. На одну сторону мембраны действует постоянный гидростатический столб воды Н₁ а на другую сторону - столб воды Н₂ определяющий высоту уровня воды в резервуаре. Изменение давления в резервуаре действует на мембрану одновременно с обеих ее cтopoн и не сказывается на работе датчика. Для устранения влияния качки гидростатическое давление столба воды Н уравновешивается в основ ном при помощи груза 5, а пружина 2 служит только как задатчик, обеспечивающий подстройку требуемого уровня.

Датчики уровня мембранного (а) и поплавкогого (б) типов.