ЕРВ

При експлуатації обладнання виникає необхідність вимірювання різних фізичних величин, які можна віднести до механічних:

• невеликі переміщення (наприклад, переміщення центра вала турбіни або турбогенератора відносно центра підшипника — це десятки мікрон);
• великі переміщення рівнів речовин у ємностях, де вони зберігаються (наприклад, рівнів реактивів у ємностях хімічних цехів електричних станцій,або мазуту у ємностях паливнотранспортних цехів — це 0,5... 15 м);
• дуже великі відстані (наприклад, до місць пошкодження кабельних ліній — це від десятків і сотень метрів до багатьох кілометрів).

Використання електричних засобів і методів вимірювання таких величин у більшості випадків є найдоцільнішим через невелику складність засобів одержання необхідної інформації і перетворення неелектричних величин у електричні, та через нескладність транспортування і відображення одержаної інформації.

При визначенні величин невеликих переміщень, що виникають при деформаціях, зносі чи вібраціях технічних засобів, користуються перетворювачами переміщень у прирощення опору, індуктивності чи ємності. Ці прирощення викликають зміну струмів чи напруг, які після належного підсилювання надходять до вольтметрів або міліамперметрів, шкали яких Електрорадіовимірювання (обслуговування комп’ютерних систем та мереж, 2-ий курс) проградуйовано в одиницях довжини, а покажчики на цих шкалах показують виміряні відстані чи переміщення.

Перетворювачі часто вмикають у схеми з електровимірювальними незрівноваженими мостами. Для цього краще користуватись підсилювачами змінного струму, які стійкіші за підсилювачі постійного струму та не потребують періодичного підстроювання.

Вібрації, тобто періодичні переміщення окремих частин обладнання, вимірюють віброметрами, акселерометрами чи вібрографами.

Найпоширенішими приладами, що вимірюють вібрації, є прилади з п’єзоелектричними перетворювачами, а саме п'єзоелектричні акселерометри, тобто прилади, що вимірюють віброприскорення.

Після першого інтегрування віброприскорення, одержують сигнал, пропорційний віброшвидкості, а після другого — одержують сигнал, пропорційний вібропереміщенню.

Будову п’єзокерамічного акселерометра показано на рис. 1. У цього акселерометра основа 1, п’єзокерамічні кільця 2 та вимірна маса 3 послідовно приклеєні одне до одного. Основа 1 і вимірна маса 3 електрично з’єднані між собою та з екраном кабелю 6. Жилу цього кабелю приєднано до контактного диска 4.

Диск, п’єзокерамічні кільця і основа з вимірною масою складають п’єзокерамічний конденсатор, величина напруги на якому (та, що виводиться кабелем) залежить від величини сили, котра стискає п’єзокерамічні кільця. Ця сила залежить від величини прискорення основи, закріпленої на поверхні, що вібрує. Величина напруги на перетворювачі значною мірою залежить від величини електричного опору, до якого буде приєднано кабель. Тому безпосередньо приєднувати цей кабель до вимірювальних приладів не можна. Доцільніше приєднати його до електронного підсилювача, що має великий вхідний опір, чи до емітерного повторювача, який також має значний вхідний опір, а вже після цього використати підсилювач.

Рисунок 1. П’єзоелектричний акселерометр: 1 – основа; 2 – п’єзокерамічні кільця; 3 – вимірна маса; 4 – контактний диск; 5 – захисний кожух; 6 – екранований кабель

Водночас з підсиленням сигналу, що надходить з акселерометра, доцільно його інтегрувати, щоб визначити величину віброшвидкості, а потім — і віброперемщення.

Відстань від кінців кабелю до місця його пошкодження визначають за допомогою виміру величини опору струмо- провідних жил до місця замикання між ними або між жилою та металевою оболонкою і порівнянням одержаної величини опору з величиною опору його жил на всій довжині кабелю. Ту саму відстань можна визначити за часом між посиланням та поверненням від місця пошкодження електричного імпульсу.

Відстань до місця розриву жили кабелю визначають вимірюванням та порівнянням величин електричної ємності між пошкодженою жилою й оболонкою кабелю, та ємності, що виміряна між непошкодженою жилою та оболонкою на всій відомій довжині кабелю. Ту саму відстань можна визначити, порівнюючи величини ємностей, виміряні між пошкодженою і непошкодженою жилами та між двома непо- шкодженими. Після таких (дистанційних) вимірів місце пошкодження уточнюється акустичними чи електромагнітними (трасовими) методами у безпосередній близькості від розрахованого за величинами опорів чи ємностей місця пошкодження.

На електричних станціях встановлено багато ємностей для зберігання запасу води, рідких реактивів, мазуту або вугільного пилу. Запаси ці необхідно періодично поповнювати. Персонал станції має бути проінформований про величину рівня речовини у кожній ємності. Бажано, щоб інформація про це концентрувалася у тих місцях, звідки ведеться керування відповідними ємностями (наприклад, на щиті управління обладнанням цеху хімводопідготовки, на щитах котлів, на щиті паливного цеху тощо). Звичайно, інформацію про величини рівнів речовин найдоцільніше передавати по електричних лініях зв’язку, бо лише ці лінії можуть забезпечити передавання інформації практично на необмежену відстань і незалежно від стану довкілля. Саме тому більшість вимірювачів рівня мають перетворювачі механічної величини висоти рівня в електричний сигнал, пропорційний цій висоті й відображуваний вимірювальними приладами, градуйованими в одиницях довжини (тобто висоти рівня).

Рівнеміри з електричним сигналом, що їх використовують на електричних станціях, можуть бути: поплавцеві; буйкові; гідростатичні; ємнісні; іонізаційні; акустичні.

Поплавцеві рівнеміри, чутливими органами яких є металеві чи полімерні порожнисті поплавці, закріплені на тонких тросах чи дротах, майже завжди споряджені противагами, що врівноважують більшу частину ваги поплавців. Противаги закріплюють на іншому кінці троса чи дроту, перекинутого через блок (а то й через два блоки). Залежно від ступеня агресивності рідини, рівень якої вимірюють, противаги можуть бути розміщені як усередині контрольованої ємності, так і зовні. Противаги розміщують зовні, якщо рівнемір застосовано на ємності з агресивною рідиною.

Рисунок 2. Поплавцевий рівнемір з реостатним перетворювачем

Принципову схему пристрою поплавцевого рівнеміра з реостатним датчиком, розташованим вздовж ходу противаги, зображено на рис. 2. Реостат виконують у вигляді прямого реохорда 3, змонтованого на ізоляційній штабі 4 й закритого з боків разом з противагою 1 і тросом 2 захисним кожухом. При підвищенні рівня рідини в ємності рухомий контакт 5 опускається донизу разом з противагою 1. При цьому зменшується величина опору тієї частини реохорду r, котру послідовно ввімкнено з рамкою Р₁ логометра Л, яка створює діючий обертовий момент і сприяє збільшенню показання рівня на шкалі логометра.

Частіш за все на електричних станціях використовують поплавцевосельсинні рівнеміри, у яких трос, що з’єднує поплавець з противагою, перекинуто через шків, закріплений на валу сельсина. Ротор з обмоткою сельсина при зміні величини рівня повертається і тим самим змінює фазу напруги на вихідних кінцях цієї обмотки, що з’єднана з аналогічними кінцями обмотки сельсина-приймача. Це призводить до повороту ротора сельсина, встановленого на щиті управління ємностями й приєднаного обмоткою збудження до тієї самої мережі змінного струму, що й обмотка збудження сельсина, встановленого на контрольованій ємності. З валом сельсинаприймача механічно зв’язана стрілка- покажчик рівня, яка на шкалі вказує величину рівня.

Рівень можна вимірювати без механічного контакту з поверхнею речовини, що є у ємностях, якщо користуватися акустичними рівнемірами. Дія їх базується на вимірюванні часу між моментом відправлення короткого акустичного сигналу у напрямі поверхні, рівень якої визначається, і моментом повернення відбитого акустичного сигналу до місця, з якого його було відправлено.

Акустичні рівнеміри складаються з трьох частин, з’єднаних між собою кабелем. Одна з частин рівнеміра — це акустичний перетворювач, що встановлюється на невеликій надбудові над люком, у стелі ємності. Друга — електронний блок, який встановлюється у приміщенні, куди заведено проводи мережі змінного струму (220 В, 50 Гц). Третя частина — це прилад, що показує чи реєструє рівень речовини в ємності (міліамперметр або вольтметр). Його встановлюють на щитовій панелі в тому цеху, де знаходиться ємність з речовиною, рівень якої вимірюється.

Ці рівнеміри непридатні для вимірювань рівнів дрібно- сипких речовин; рідин, вкритих шаром піни завтовшки більше 50 мм; рідин, що випаровуються, якщо акустичні перетворювачі знаходяться при низьких температурах і на них конденсується пара; в умовах, коли температура повітря навколо акустичних перетворювачів перевищує 50 °С; за наявності зверху контрольованої поверхні розрідженого повітря; при наявності хвиль на контрольованій поверхні.