УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различных объектов, оборудования и сооружений.
Известен индуктивный датчик вибраций (Патент на полезную модель RU №162517, МПК G01H 11/02, 2016 г.), содержащий выполненный из магнитомягкого материала корпус с крышкой с расположенным внутри него изоляционным каркасом, подвижный постоянный кольцевой магнит, установленный по скользящей посадке на помещенном внутри каркаса стержне из немагнитного материала с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных неподвижных кольцевых магнитов, расположенных в торцах изоляционного каркаса и ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, и две намотанные на каркас включенные встречно катушки индуктивности.
Недостатком рассматриваемого устройства является низкие чувствительность и быстродействие измерений.
Известно устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU №184838, МПК G01H 11/02, 2018 г.), содержащее корпус с крышкой, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, через которые проходит стержень, отличающееся тем, что на внешней поверхности немагнитопроводного корпуса установлена измерительная обмотка, при этом крышка, с неподвижно закрепленным в ней кольцевым постоянным магнитом, выполнена со сквозным отверстием, и на обращенных друг к другу поверхностях крышки, и корпуса выполнена резьба, а подвижный кольцевой постоянный магнит образует зазоры с корпусом и немагнитопроводным стержнем, заполненные магнитной жидкостью, при этом немагнитопроводный стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно отверстие, расположенное между подвижным магнитом и магнитом, установленным в корпусе.
Недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие возможности настройки пределов измерений амплитуды вибраций.
Техническим результатом предлагаемого устройства является обеспечение настройки пределов диапазона измерений амплитуды вибраций Технический результат достигается тем, что устройство для измерения вибраций, содержащее цилиндрический немагнитный корпус с крышкой, на котором размещена измерительная обмотка, на помещенном внутри корпуса стержне из немагнитного материала размещены подвижный постоянный кольцевой магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, один из кольцевых магнитов размещен на дне корпуса, второй кольцевой магнит закреплен на крышке, снабженной отверстием, ориентированным по оси, и установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, цилиндрические поверхности подвижного кольцевого постоянного магнита образует с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью, содержит две дополнительные обмотки, выполненные с возможностью изменения количества витков и установленные симметрично относительно измерительной обмотки через сменные проставки, выполненные в форме полуколец из немагнитопроводного материала, при этом измерительная обмотка и дополнительные обмотки установлены на каркасе из полимерного материала, выполненном в виде двух полуколец п-образного сечения, размещенном на корпусе.
На чертеже представлено устройство для измерения вибраций.
Устройство для измерения вибраций содержит цилиндрический немагнитный корпус 1 с торцевой крышкой 2. На помещенном внутри корпуса 1 стержне 3 из немагнитного материала размещены подвижный постоянный кольцевой магнит 4 с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов 5 и 6, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита 4. Первый кольцевой магнит 5 размещен на дне корпуса 1. Второй кольцевой магнит 6 закреплен на крышке 2, снабженной отверстием 7, ориентированным по оси, и установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения.
Силы отталкивания, создаваемые кольцевыми магнитами 5 и 6, не допускают соприкосновения с ними подвижного кольцевого постоянного магнита 4. За счет перемещения торцевой крышки 2 по резьбе изменяют расстояние между кольцевыми магнитами 5 и 6, регулируя чувствительность и диапазон измеряемых вибраций. При уменьшении этого расстояния возрастают силы отталкивания, действующие на подвижный кольцевой постоянный магнит 4, снижается чувствительность измерений, а контролируемый диапазон частот переходит в низкочастотную область. При увеличении этого расстояния силы отталкивания, действующие на подвижный кольцевой постоянный магнит 4, уменьшаются, что приводит к повышению чувствительности измерений вибраций в области высоких частот. Стержень 3 выполнен полым и имеет хотя бы одно радиальное отверстие 8, расположенное ниже подвижного кольцевого постоянного магнита 4. Сквозное отверстие 7 в крышке 2 и отверстие 8 в немагнитопроводном стержне 3 обеспечивают равенство перепада давлений во внутренних объемах корпуса 1 и внешней среде, что способствует повышению чувствительности измерений.
Цилиндрические поверхности подвижного кольцевого постоянного магнита 4 образуют с корпусом 1 и стержнем 3 кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью 9, которая обеспечивает удержание кольцевого постоянного магнита 4 без касания поверхностей корпуса 1 и стержня 3. При этом кольцевой постоянный магнит 4 может перемещаться внутри корпуса 1 с минимальной величиной трения, что повышает чувствительность измерений при вибрации оборудования. На корпусе 1 установлен каркас 10 из полимерного материала, выполненный в виде двух полуколец п-образного сечения. Выполнение каркаса 10 из двух полуколец обеспечивает его легкую установку на корпус. В центральной части каркаса 10 размещена измерительная обмотка 11. Две дополнительные обмотки 12 и 13, установлены симметрично относительно измерительной обмотки 11 через сменные проставки 14 и 15, выполненные в форме полуколец из немагнитопроводного материала. Количество витков в обмотках 12 и 13 меньше количества витков измерительной обмотки 11. Выполнение каркаса 10 из полимерного материала исключает скольжение измерительной обмотки 11 при ее монтаже и настройке пределов измерений, обеспечивает точную фиксацию измерительной обмотки 11 в заданном положении.
Работа устройства для измерения вибраций состоит в следующем.
Немагнитный корпус 1 жестко крепят к оборудованию. При возникновении вибраций происходят колебания подвижного постоянного кольцевого магнита 4, который является чувствительным элементом.
Постоянный кольцевой магнит 4 перемещается вдоль корпуса 1 и немагнитопроводного полого стержня 3. В измерительной обмотке 11 наводится ЭДС, частота изменения которой пропорциональна частоте вибраций. Она обрабатывается электронным блоком и отражает параметры вибраций машин и механизмов. Когда амплитуда вибраций превышает допустимую норму и подвижный постоянный кольцевой магнит 4 перемещается к дополнительным обмоткам 12 и 13, в них наводится ЭДС.
Это предаварийный режим работы оборудования. Электронный блок подает сигнал устройству автоматики на аварийное отключение оборудования. Настройку пределов измерений осуществляют за счет установки сменных проставок 14 и 15 и изменения числа витков дополнительных обмоток 12 и 13. Чем меньше высота проставок 14 и 15, тем больше число витков дополнительных обмоток 12 и 13, в этом случае устройство более чувствительно к малым изменениям амплитуды вибраций. Чем больше высота проставок 14 и 15, тем меньше число витков дополнительных обмоток 12 и 13, расстояние между ними больше, в этом случае устройство более чувствительно к большим изменениям амплитуды вибраций, близким к критическим. Применение сменных проставок 14 и 15 позволяет использовать устройство для измерения расширенного диапазона амплитуд вибраций и изменять его пределы в процессе эксплуатации устройства. Обмотки 12 и 13 имеют меньшее количество витков по сравнению с измерительной обмоткой 11, что позволяет производить изменение количества их витков с меньшими затратами времени, облегчает и ускоряет процесс настройки пределов измерений.
Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для диагностики и измерения уровня вибраций технических объектов, в частности агрегатов атомных, тепловых и гидроэлектростанций, железнодорожного полотна, мостов, авиационных двигателей, а также использовать для диагностики сейсмической активности земной коры.