Практически все мобильные машины и технологические комплексы содержат роторы или роторные системы, которые непосредственно влияют на качественные показатели и безопасность самой машины. В настоящее время к машинам и оборудованию в промышленности, транспорте, энергетике и бытовой технике предъявляются повышенные требования по эксплуатационной безопасности. Например, ко всем машинам, используемым на европейском рынке, применяется директива подтверждения общих требований по охране здоровья и безопасности ЕС 2006/42/ЕС. Разработаны гармонизированные стандарты уровня совокупной безопасности (SIL) EN ISO 13849-1 и EN IEC 62061, описывающие состояние техники в течение жизненного цикла оборудования и подтверждающие надёжность функционирования системы обеспечения эксплуатационной безопасности, которая включает датчики, устройства управления, исполнительные механизмы, аппаратно-программные и иные средства.
Частота вращения роторов, как физическая величина, повсеместно используется в системах управления, информационных системах и средствах технической диагностики для обеспечения работы машины по заданным показателям назначения и предотвращения аварийных состояний. Технические средства измерения и контроля частоты вращения представлены очень широко. Устройства и датчики используют различные принципы взаимодействия с вращающимся ротором и последующим преобразованием однозначно зависимой от частоты вращения физической величины в электрический сигнал. Большое распространение в производственных системах и мобильных машинах получили измерительные преобразователи, работа которых основана на электромагнитном взаимодействии с элементами вала ротора, называемыми отметками.
Основные разновидности электромагнитных преобразователей для импульсных датчиков частоты перечислены в таблице 1.
*Приведены усреднённые значения, характерные для типа физического преобразования
Такие преобразователи формируют на выходе последовательность импульсов, соответствующую прохождению отметок вала ротора через рабочую зону датчика. Частота вращения ротора связана с частотой следования импульсов от такого датчика выражением FВ = fимп/n, где n – число отметок на валу ротора.
На рисунке 1 приведены параметры частоты вращения, которые используются для контроля функционирования машины. Производные величины от частоты вращения роторов в переходных режимах, такие как ускорение и рывок, также являются важными параметрами для систем регулирования и диагностики, например, в мобильных и подъёмно-транспортных машинах.
Датчики частоты вращения, общий вид которых показан на рисунке 2, могут применяться в качестве генераторов импульсного сигнала, частота которого пропорциональна скорости вращения ротора. Затем выполняется обработка этого сигнала вторичным устройством, например программируемым контроллером, который по заданному алгоритму определяет параметры частоты вращения (см. рис.1) и использует их для обеспечения функционирования и безопасности работы машины.
Однако для предотвращения аварийных режимов целесообразно применение датчиков, непосредственно формирующих сигнал выхода заданного параметра (частоты вращения) за пределы предварительно установленного значения. Такие релейные датчики изготавливаются под частоту вращения конкретного ротора и обеспечивают высокую надёжность контроля при невысокой стоимости.
Показатели назначения типоряда датчиков частоты вращения, приведённые ниже, удовлетворяют требованиям к обеспечению безопасности и технологической надёжности работы машин и оборудования.
Датчик частоты вращения релейный ДРЧХ-8М
Датчики ДРЧХ-8М предназначены для независимой аварийной сигнализации функционального контроля вращающихся элементов силового и технологического оборудования. Основные параметры датчиков ДРЧХ-8М представлены в таблице 2.
Когда элемент (шестерня) находится в движении, лампа не горит; при остановке объекта относительно датчика в результате поломки лампа загорается. Схема подключения датчика ДРЧХ-8М показана на рисунке 3. Габаритный чертёж датчика ДРЧХ-8М приведён на рисунке 4.
По требованию заказчика поставка датчиков возможна:
- с напряжением питания 5, 9, 12, 24 В (бортовая сеть);
- с кабелем любой длины;
- с различными разъёмами;
- с двумя гайками;
- с уменьшением нижней границы измеряемой частоты;
- по техническим требованиям заказчика.
Преобразователь частоты ДЧХ-8М
Предназначен для контроля частоты вращения (тахометра), в том числе косвенного измерения скорости движения. Оснащён встроенным блоком электроники, обеспечивающим устойчивую работу при зазорах с ферромагнитным зубом шестерни до 5–7 мм и модуле зубчатого венца шестерни не менее 2. Основные параметры датчиков ДЧХ-8М представлены в таблице 3.
Принцип действия датчиков основан на измерении с помощью магниточувствительных ИС частоты изменения магнитного поля, создаваемого перемещающимися периодическими ферромагнитными элементами – шестернями, зубчатыми рейками и т.п. Конструктивно датчики выполнены в виде цилиндра из немагнитного материала со встроенной магнитной системой из сплава ЮНДК или КС-37 и микроплатой, на которой установлены магниточувствительный элемент, усилитель, формирователь импульсов и стабилизатор напряжения.
В отличие от индукционных аналогов, эти датчики обеспечивают выходной сигнал, амплитуда которого постоянна во всём рабочем диапазоне. Максимальный зазор между торцом датчика и ферромагнитным объектом может быть в два-три раза больше, чем у индукционных датчиков. Когда элемент (шестерня) находится в движении, лампа не горит; при остановке объекта относительно датчика в результате поломки лампа загорается. Габаритный чертёж датчика ДЧХ-8М показан на рисунке 4.
По требованию заказчика поставка датчиков возможна:
- с напряжением питания 5, 9, 12, 24 В (бортовая сеть);
- с кабелем любой длины;
- с различными разъёмами;
- с двумя гайками;
- с диапазонами измеряемой частоты 0,5-3000 Гц или 50-10000 Гц;
- по техническим требованиям заказчика.
Датчик частоты вращения комбинированный ДКЧХ-8М
Датчики ДКЧХ-8М предназначены для контроля частоты вращения (тахометра), в том числе для косвенного измерения скорости движения и для независимой аварийной сигнализации функционального контроля вращающихся элементов. Основные параметры датчиков ДКЧХ-8М приведены в таблице 4.
Схема подключения датчика ДКЧХ-8М показана на рисунке 5, а габаритный чертёж – на рисунке 4.
Когда элемент (шестерня) находится в движении, лампа не горит; при остановке объекта относительно датчика в результате поломки лампа загорается.
По требованию заказчика поставка датчиков возможна:
- с напряжением питания 5, 9, 12, 24 В (бортовая сеть);
- с кабелем любой длины;
- с различными разъёмами;
- с двумя гайками;
- с диапазонами измеряемой частоты 0,5–3000 Гц или 50–10 000 Гц;
- по техническим требованиям заказчика.
Литература
- Туричин А.М. Электрические измерения неэлектрических величин. Энергия, 2008.
- Прокошин В.И., Драпезо А.П., Ярмолович В.А. Новые методы контроля с помощью прецизионных механоэлектрических микропреобразователей. Наука и инновации, № 11, 2008, С. 69–71.
- Ишин Н.Н., Адашкевич В.И., Скороходов А.С. Методические подходы создания инструментальных средств диагностики узлов трансмиссионных систем автомобиля в условиях эксплуатации. Механика машин механизмов и материалов, № 1, 2010, С. 57–62
- http://www.mashin.ru/jurnal/.
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
