Вихретоковый измерительный преобразователь

Вихретоковый измерительный преобразователь относится к измерительной технике и может быть использован для бесконтактного измерения относительно перемещения валов роторных агрегатов, как самостоятельное устройство, так и в составе измерительного канала ИИС диагностики технического состояния агрегатов, с возможностью контроля его работоспособного состояния без демонтажа с объекта.
Известен широко применяемый вихретоковый измерительный преобразователь (ВТИП), содержащий вихретоковый датчик (далее ВТД или датчик), измерительная обмотка которого подключена соединительным кабелем к входу блока нормирующего измерительного преобразователя (НИП), включающего ВЧ генератор, тракт обработки и устройство нормирования сигнала с выходным соединителем для подключения внешних устройств. При этом измерительная обмотка ВТД входит в состав колебательного контура генератора и воспринимает воздействие (перемещение) электропроводного объекта контроля, которое вызывает параметрические изменения в контуре и соответствующую модуляцию ВЧ сигнала генератора. В тракте обработки модулированный сигнал генератора общеизвестными устройствами (демодуляторами) преобразовывается в измеряемый сигнал пропорциональный перемещению объекта, нормируется выходным устройством и выдается на выходной соединитель для передачи на внешние устройства измерения и контроля. (См., например, патент РФ №2131591, МПК G01B 7/14, 1999 г. и патент РФ №2281490, МПК G01N 27/90, а также серийно выпускаемый ВТИП, например Преобразователь линейных перемещений СИЭЛ-1661 (-1662, -1663), Руководство по эксплуатации ТПКЦ427671.006 РЭ (с.11-15), внесенный в Госреестр РФ №48506-11, ЗАО «СИЭЛ», г. Санкт-Петербург).
Положительным для ВТИП с генераторным методом преобразования линейных перемещений является то, что он надежно обеспечивает требуемый для практики коэффициент и диапазон преобразования линейных перемещений без настройки колебательного контура генератора на резонансную частоту, а это, в свою очередь, допускает беспроблемную замену ВТД и блока НИП в процессе производства и эксплуатации. Этим обусловлено его широкое применение в виде разных модификаций и маркировок многими ведущими отечественными и зарубежными производителя, как самостоятельные устройства, так и при формировании измерительных каналов ИИС контроля и диагностики технического состояния и в частности для контроля и диагностики вибрационного состояния мощных роторных агрегатов.
Недостаток известного ВТИП в том, что в нем не предоставлена возможность для осуществления контроля и оценки его работоспособного состояния в рабочих условиях без демонтажа с агрегата при возникновении необходимости в этом.
Известно, что поверку статических характеристик ВТИП и его динамических характеристик, зависимых от частоты синусоидального входного сигнала, осуществляют в лабораторных условиях посредством соответствующих перемещений электропроводного образца (ЭПО) относительно измерительной обмотки ВТД, задаваемых известными образцовыми средствами задания перемещения. При этом для поверки динамических характеристик ВТИП с широким рабочим диапазоном амплитуд и частот измерения виброперемещений, когда образцовая вибрационная установка не обеспечивает их воспроизведение, привлекают электрический имитатор перемещения (ЭИП) в виде устройства, реализующего известный способ имитации изменения параметров электропроводящей поверхности для испытания приборов с вихретоковым преобразователем по патенту SU 1599756 А1, МПК G01N 27/90 // G01B 5/02, Бюл. №38, 1990 г. Устройство включает имитационную обмотку, замкнутую на функционально управляемое комплексное сопротивление в виде преобразователя напряжение-сопротивление (ПНС), подключенного к формирователю сигнала управления, например к генератору сигналов.
В основу электрического имитирования перемещений токопроводящей поверхности положен принцип эквивалентности взаимодействия измерительной обмотки вихретокового датчика с электропроводным объектом и системы двух индуктивно связанных контуров, один из которых нагружен на сопротивление и изменением этого сопротивления имитируют перемещения электропроводного объекта. При этом для имитирования перемещений имитационную обмотку устанавливают вблизи (контактно) и соосно к измерительной обмотке ВТД и образуют систему индуктивно связанных контуров. При этом изменяют напряжение на входе ПНС и этим соответственно изменяют сопротивление в цепи имитационной обмотки и осуществляют соответствующую параметрическую модуляцию сигнала вихретокового датчика, который испытуемым ВТИП преобразуется в соответствующий информационный сигнал. Последнее интерпретируется как изменение либо величины зазора, либо амплитуды виброперемещения в соответствии с законом изменения напряжения на входе ПНС. На этом принципе построены применяемые для поверки динамических характеристик ВТИП промышленные образцы ЭИП известных разработчиков.
Недостаток устройства в том, что оно не может быть использовано для контроля и оценки работоспособного состояния ВТИП после установки ВТД на объекте контроля, а также и в процессе эксплуатации, когда доступ и демонтаж датчика не возможен без остановки объекта и разборки узлов.
Ближайшим устройством к заявляемому техническому решению является вихретоковый измерительный преобразователь (ВТИП), содержащий ВТД, включающий измерительную обмотку и имитационную обмотку, измерительная обмотка которого подключена на вход блока НИП, включающего последовательно соединенные ВЧ генератор, тракт обработки сигнала и устройство нормирования сигнала с выходном на внешний соединитель, при этом имитационная обмотка размещена в корпусе ВТД неподвижно относительно измерительной обмотки и образует с ней индуктивно связанную цепь с неизменным коэффициентом связи в виде трансформатора связи, и соединительным кабелем подключена на дополнительный вход блока НИП, который через тумблер выведен на дополнительный блочный разъем блока НИП. При этом для осуществления поверки динамических характеристик ВТИП и контроля его работоспособного состояния на дополнительный блочный разъем блока НИП соответствующим кабелем подключают имитационный выход блока электроники (БЭ) внешнего ЭИП и перед осуществлением поверки динамических характеристик его градуируют по методике, включающей использование образцовых средств задания перемещений предпочтительно с использованием стенда статических калибровок в качестве рабочего эталона перемещений (см. патент RU №172091 U1, МКП G01B 7/14, G01N 27/90, опубликован 28.06.2017 Бюл. №19).
Недостаток прототипа в том, что оперативный контроль работоспособного состояния (метрологической исправности) ВТИП возможно осуществить на работающем агрегате без демонтажа датчика только посредством того конкретного БЭ внешнего ЭИП, который был отградуирован в процессе поверки динамических характеристик ВТИП в лабораторных условиях и указан в его эксплуатационной документации (ЭД). Причем на объекте контроля должен быть установлен тот же ВТД, с которым БЭ был отградуирован. Это создает неудобства потребителю в процессе эксплуатации ВТИП и ставит оперативность контроля работоспособного состояния ВТИП и безопасность эксплуатации агрегата в зависимость наличия у обслуживающего персонала соответствующего градуированного БЭ внешнего ЭИП. При этом использование любого другого БЭ внешнего ЭИП не представляется возможным (исключено), так он может быть использован только после демонтажа ВТД и его градуировки по известной методике с использованием статического или динамического рабочего эталона перемещений электропроводного образца, что неосуществимо на работающем агрегате. В целом все это ухудшает потребительские показатели ВТИП и снижает его автономность оперативного контроля работоспособного состояния.
Техническое решение задачи полезной модели направлено на достижение технического результата заключающегося в улучшении потребительских характеристик ВТИП, способствующих повышению его автономности (удобства) по осуществлению оперативного контроля и оценки его работоспособного состояния (метрологической исправности) без демонтажа ВТД в рабочих условиях и обеспечения поверки его динамических характеристик с гарантированной точностью в лабораторных условиях.
Техническое решение задачи достигается тем, что вихретоковый измерительный преобразователь, содержащий вихретоковый датчик, включающий измерительную и имитационную обмотки, измерительная обмотка которого подключена на вход блока НИП, включающий последовательно соединенные ВЧ генератор, тракт обработки и устройство нормирования сигнала с выходном на внешний соединитель, при этом имитационная обмотка размещена в корпусе ВТД неподвижно относительно измерительной обмотки и образует с ней индуктивно связанную цепь с неизменным коэффициентом связи в виде трансформатора связи и соединительным кабелем подключена на дополнительный вход блока НИП, который через тумблер выведен на дополнительный разъем блока НИП, согласно техническому решению в нем в блок НИП введен функционально управляемый преобразователь напряжения в сопротивление (ФУПНС) и включен в разрыв цепи между тумблером и дополнительным разъемом блока НИП, при этом его вход соединен с дополнительным разъемом блока НИП, а его выход через тумблер (в положении «выключено») соединен с дополнительным входом блока НИП и образованный таким образом встроенный имитатор электропроводного объекта (ИЭПО) используют для имитирования перемещения объекта при осуществлении оперативного контроля работоспособного состояния ВТИП в рабочих условиях и поверки его динамических характеристик в лабораторных условиях посредством подключения внешних стандартных средств измеренной техники (СИТ) на дополнительный вход НИП.
Причем возможно то, что для имитирования перемещения объекта имитационную обмотку посредством тумблера подключают к выходу ФУПНС и на дополнительный разъем блока НИП, который является входом управления ИЭПО, подключают для управления и контроля необходимые (рекомендуемые нормативными документами) стандартные средства измеренной техники (СИТ). Обычно это лабораторный источник питания постоянного тока, измерительный НЧ генератор синусоидального сигнала, универсальный цифровой вольтметр.
Причем возможно то, что встроенный ИЭПО градуируют по методике с использованием стенда статических калибровок с привлечением экспериментальных данных, полученных в ходе поверки его статических MX, определяют действительное значение коэффициента функции имитации перемещения и вносят его в эксплуатационную документацию (ЭД).
Причем возможно то, что для осуществления оперативного контроля работоспособного состояния (метрологической исправности) ВТИП без демонтажа датчика на дополнительный блочный разъем блока НИП, по меньшей мере, подключают высокоточный лабораторный источник питания и универсальный цифровой вольтметр на выход блока НИП.
По существу, в заявленной полезной модели вихретоковый измерительный преобразователь (ВТИП), содержащий ВТД, включающий измерительную и имитационную обмотки, и блок НИП, для достигается заявленного технического результата в блок НИП введен функционально управляемый преобразователь напряжения в сопротивление (ФУПНС) для образования совместно с имитационную обмотки встроенного имитатора электропроводного объекта (ИЭПО). Это обеспечивается соответствующим подключением ФУПНС к элементам блока НИП и к имитационной обмотке в полном соответствии с существенными признаками формулы полезной модели. Образованный ИЭПО позволяет осуществлять имитирование перемещения объекта для оперативного контроля работоспособного состояния ВТИП и поверку его динамических характеристик без привлечения внешнего ЭИП. Это достигается путем подключения рекомендуемых нормативными документами стандартных СИТ на его вход управления, выведенный на соединитель блока НИП, и подключением имитационной обмотки посредством тумблера в блоке НИП. Достижению технического результата также способствует и градуировка ИЭПО, которую осуществляют в процессе первичной поверки ВТИП по методике включающей использование стенда статических калибровок в качестве рабочего эталона задания перемещения и экспериментальных данных, полученных в ходе поверки статических MX. При этом определяют действительное значение коэффициента функции имитации перемещения и вносят его в ЭД. А это в свою очередь позволяет в последующем прямо использовать градуированный ИЭПО во всех случаях возникновения в необходимости оперативного контроля и оценки работоспособного состояния ВТИП без демонтажа ВТД в рабочих условиях. Причем это позволяет осуществить и поверку его динамических характеристик с гарантированной точностью в лабораторных условиях и без привлечения внешнего ЭИП и вибоустановки. А потребителю для их осуществления достаточно иметь стандартные СИТ, которые всегда доступны для обслуживающего персонала в любых штатных и не штатных ситуациях на работающем агрегате, что способствует улучшению удобства эксплуатации. Это дает возможность для осуществления контроля метрологической исправности ВТИП на работающем агрегате в межремонтный период агрегата, когда он превышает поверочный период ВТИП, а также и при возникновении сомнения в его метрологической исправности, в том числе, и в процессе монтажа и пуско-наладочных работ на агрегате. Кроме того это позволит своевременно выявить и учесть влияние воздействия эксплуатационных факторов на точность измерения линейных перемещений, например, высокой температуры и паромасляной среды паротурбинного агрегата на ВТД. Это осуществимо при использовании ВТИП как в виде самостоятельного устройства, так и в составе измерительных каналов ИИС, что будет способствовать повышению безопасности эксплуатации контролируемого агрегата.
При этом следует дополнить, что наличие градуированного ИЭПО 9 непосредственно в составе ВТИП позволяет в последующем при необходимости осуществить его поверку по полной программе на рабочем месте без его демонтажа с агрегата. Для этого достаточно будет демонтировать ВТД с агрегата, и установить его на стенд статических калибровок. Это может быть особенно существенно и полезно для потребителя, для поверки ВТИП линейных перемещений в составе многоканальной ИИС, как по оперативности, так и по стоимости.
В целом введением ФУПНС в блок НИП обеспечивается сохранение положительных показателей прототипа и достигается устранение отмеченных его недостатков. А именно, все этого улучшает потребительские характеристики и повышает автономность (удобство) осуществления оперативного контроля и оценки работоспособного состояния ВТИП без демонтажа его ВТД с агрегата и при этом обеспечивается поверки его динамических характеристик с гарантированной точностью в лабораторных и рабочих условиях. Следовательно, при осуществлении полезной модели в том виде, как она характеризуется в формуле, достигается заявленный технический результат, а заявляемая полезная модель соответствует требованию «уровень».
Полезная модель поясняется чертежами, которые иллюстрируют возможность ее осуществления и использования, для этого отображены:
на Фиг. 1 - функциональная блок-схема ВТИП с ИЭПО;
на Фиг. 2 - функциональная блок-схема поверки ВТИП при градуировке ИЭПО;
на Фиг. 3 - функциональная блок-схема контроля ВТИП в рабочих условиях.
Вихретоковый измерительный преобразователь, отображенный на Фиг. 1, содержит вихретоковый датчик 1, включающий измерительную обмотку L1 и имитационную обмотку L2, которые образуют трансформатор 2 связи, и подключены на соответствующие входы блока 3 НИП. Измерительная обмотка L1 датчика 1 подключена кабелем через соединитель X1 на вход блока 3 НИП, в котором размещены последовательно соединенные ВЧ генератор 4, тракт обработки 5, выходное устройство 6 нормирования сигнала с выходном на соединитель Х2 для подключения линии связи к внешним устройств. Имитационная обмотка L2 подключена кабелем на дополнительный вход с соединителем (разъемом) Х3 и через тумблер 7 в положении «отключено» соединен с входом введенного функционально управляемого преобразователя напряжения в сопротивление (ФУПНС) 8, который своим входом управления соединен с дополнительным разъемом Х4 блока 3 НИП. 8, который своим входом управления соединен с дополнительным разъемом Х4 блока 3 НИП. И образованный таким образом встроенный имитатор электропроводного объекта 9 (далее - ИЭПО 9) используется для имитирования перемещения при осуществлении оперативного контроля работоспособного состояния ВТИП и его поверки динамических характеристик посредством подключения внешних стандартных СИТ, рекомендуемых нормативными документами. При поверке динамических характеристик ВТИП необходим полный комплект СИТ, который должен включать лабораторный источник питания постоянного тока, измерительный НЧ генератор синусоидального сигнала и универсальные цифровые вольтметры. При этом введенный ФУПНС 8, входящий в состав ИЭПО 9, может быть выполнен в виде электронного функционально управляемого сопротивления, например на базе известной схемотехники полевых транзисторов, по которой в настоящее время реализованы блоки электроники известных современных образцов ЭИП. Причем трансформатор 2 связи, размещенный в датчике 1 может быть выполнен известным способом, в котором имитационная обмотка L2 выполнена в виде отдельной обмотки либо в виде бифилярной намотки с L1 или в виде таблетки с чередованием слоев обмоток L1 и L2 с фиксированием их взаимного положения высокотемпературным компаундом или клеем. Все это технически и технологически доступно и осуществимо при практической реализации заявленной полезной модели ВТИП.
уст
Вихретоковый измерительный преобразователь в режиме измерения относительных линейных перемещений работает следующим образом. Для этого вихретоковый датчик 1 закрепляют на неподвижной части корпуса опорного подшипника агрегата (на чертеже не отображено) с установочным зазором S до электропроводной поверхности перемещающейся и вращающейся в расточке опорного подшипника шейки 10 ротора агрегата. Измерительную обмотку L1 датчик 1 подключают кабелем на входной соединитель X1 блока 3 НИП, установленный в близи турбоагрегата, а на его выходной соединитель Х2 подключают линию связи к внешним устройствам измерения и контроля. При этом имитационная обмотка L2 в режиме измерения не задействуется, а тумблер 7 должен быть установлен в положение «отключено» и защищен от случайного включения, чтобы исключить влияние ИЭПО 9 на процесс измерения перемещения. При использовании ВТИП в составе измерительного канала ИИС диагностики турбоагрегата, на каждом опорном подшипнике так их устанавливают, как минимум два, при этом в целом на турбоагрегате, например типа Т250/300-240, по полной программе контроля устанавливают, по меньшей мере, 22 ВТИП.
раб
0paб
0paб
0paб
0paб
mk
k
k
раб
вых
S
0раб
0paб
S
0paб
S
S
вых
S
В рабочем состоянии турбоагрегата при вращении шейки 10 ротора в подшипнике скольжения на масляном клине устанавливается рабочий зазор в виде S(t)=S+S(t), включающий статическую составляющую S и динамическую составляющую S(t) в виде колебаний шейки 10 относительно рабочего зазора S. Статическая составляющая рабочего зазора S при работе турбоагрегата на стационарном (установившемся номинальном) режиме практически неизменна (медленно изменяется во времени). А динамическая составляющая рабочего зазора S(t) это быстрые его изменения во времени под воздействием дестабилизирующих сил и моментов, обусловленных дисбалансом (механическим и тепловым), прогибом вала и прочих дефектов и эксплуатационных факторов. Динамическая составляющая рабочего зазора S(t) представляет собой сумму гармонических колебаний в виде  где S - амплитуда, ω - частота и ϕ - фазы соответственно k составляющей колебания шейки 10. Эти составляющие колебания шейки 10 ротора несут информацию о наличии и развитии возможных технологических и эксплуатационных дефектов турбоагрегата. При этом изменения зазора S(t) шейки 10 ротора относительно измерительной обмоткой L1, которая входит в состав колебательного контура ВЧ генератора 4, вызывают изменения параметров его колебательного контура и соответствующие изменения сигнала на выходе ВЧ генератора 4. Этот сигнал посредством тракта 5 обработки и выходного устройства 6 преобразуется в нормированный информационный сигнал пропорциональный изменению зазора, например в виде напряжения U(t)=K(S+S(t)). Полученный сигнал содержит информацию о статической составляющей рабочего зазора (о статическом перемещении и смещении шейки 10 ротора в опорном подшипнике) в виде постоянного напряжения U=K S и о динамической составляющей (о колебаниях шейки 10 ротора в опорном подшипнике) в виде переменного напряжения U(t)=K S(t). При этом статические и динамические изменения зазора преобразуются в нормированный информационный сигнал с одним и тем же действительным значением коэффициента преобразования перемещений K. Выходной сигнал U(t) выдается на соединитель Х2 в виде пульсирующего напряжения без изменения знака, так как переменная составляющая U(t) много меньше установочного зазора и равного по крайней мере половине рабочего диапазона преобразования зазора блока 3 НИП, и передается по линии связи на внешние устройства, например, в ИИС диагностирования вибрационного состояния турбоагрегата. При этом важно, чтобы параметры колебаний S(t) шейки 10 ротора в опорном подшипнике скольжения преобразовывались в информационный сигнал U(t)=K S(t) с минимально допустимым амплитудно-частотным искажением в широком диапазоне. Это достигается посредством обеспечения гарантированной точности контроля динамических характеристик ВТИП, именно тех, которые зависят от частоты воздействующего входного сигнала, и этому будет способствовать ввод ФУПНС 8 и его применение в сочетании с тумблером 7 и имитационной обмоткой L2 датчика 1 в качестве встроенного ИЭПО 9.
Для поверки метрологических характеристик (MX) ВТИП и градуировки ИЭПО 9 собирают схему испытаний в соответствии с функциональной схемой на Фиг. 2. Для этого на дополнительный блочный разъем Х4 блока 3 НИП, который является входом управления ИЭПО 9, подключают внешнее стандартные (рекомендуемые) СИТ, а именно: измерительный НЧ генератор 11 синусоидального сигнала, например типа Г3-122, лабораторный источник питания постоянного тока 12, например типа Б5-71/1У и универсальный цифровой вольтметр 13, например типа В7-78/1, а на соединитель Х2 выхода блока 3 НИП подключают универсальный цифровой вольтметр 14, например типа В7-78/1. Эти СИТ обеспечивают задание и контроль управляющего напряжения при имитировании перемещения (смещения, зазора), а также и виброперемещения в рабочем диапазоне амплитуд и частот испытуемого ВТИП. При этом датчик 1 устанавливают на стенде статических калибровок в узле механического крепления так, как того требует методика поверки статических характеристик (на Фиг. 2 это не отображено). Причем для этого может быть применен любой известный стенд статических калибровок, прежде всего, обеспечивающий необходимую точность задания и отсчета перемещения. Стенд статических калибровок на схеме Фиг. 2 отображен только микрометрическим узлом задания перемещения (МУЗП) 15 с электропроводным образцом объекта (ЭПО) 16, перемещаемый микрометрической головкой (МГ) 17, например типа МГН25 ГОСТ 6507-90 с отсчетом по нониусу 0.001 мм.
Поверку и контроль статических MX ВТИП осуществляют стандартно по методике с использованием стенда статических калибровок по прямому назначению, как того требует методика в каждом конкретном случае. При этом имитационную обмотку L2 задействуют при первичной поверке ВТИП для градуировки ИЭПО 9 по известной методике с использование экспериментальных данных, полученных в процессе контроля его статических MX, а градуированный ИЭПО 9 в последующем применяют при поверке его динамических MX и при оперативном контроле работоспособного состояния.
S
H
зад
k
kmin
k0
уст
kmax
k
k
kmin
k0
kmax
S
H
к
S
H
H
В процессе контроля статических MX ВТИП, прежде всего, определяют действительное значение коэффициента преобразования перемещения K, как основную его метрологическую характеристику, влияющую на точность измерения параметров перемещения, и контролируют его отклонения от номинального значения K в рабочем диапазоне измерения перемещения. Для этого посредство МУЗП 15 с ЭПО 16, перемещаемого МГ 17, задают значения зазора S в виде ряд значений зазора S между датчиком 1 и ЭПО 16 в рабочем диапазоне измерения перемещения (зазора). При этом, по меньшей мере, задают значения зазора вначале диапазона S, мкм, в середине диапазона S, мкм, равного установочному зазору S согласно паспорта, и зазор S, мкм в конце рабочего диапазона. При каждом задании зазора S фиксируют на выходе блока 3 НИП напряжения U по показаниям цифрового вольтметра 14 в режиме измерения постоянного напряжения в виде U, U и U, В, соответственно. По полученным экспериментальным данным оценивают линейность статической характеристики и вычисляют действительное значение коэффициента преобразования перемещения по выражению  В/мкм. Определяют отклонение К от номинального значения К по выражению в виде Δ=(K-К)/К 100%. Обычно допуск на отклонение (1-2)%, а при превышении этого допуска осуществляют подстройку в соответствии с методикой настройки ВТИП конкретной модификации.
S
S
S
H
После завершения статических метрологических испытаний ВТИП осуществляют градуировку ИЭПО 9, при этом удаляют ЭПО 16 от торца датчика 1 на расстояние, превышающее диапазон измерения статического перемещения (зазора) либо просто снимают датчик 1 со стенда статических калибровок. При градуировке ИЭПО 9 определяют действительное значение коэффициента N функции имитации перемещения, причем для этого используются экспериментальные данные, полученные в ходе определения коэффициента K. Следует отметить, что такая методика градуировки ИЭПО 9 метрологически допустима только в том случае, если действительное значение коэффициента преобразования перемещения K поверяемого ВТИП не превышает допуск его отклонения от номинального коэффициента К. Для градуировки ИЭПО 9 последовательно выполняют следующие возможные операции:
- подключают имитационную обмотку L2 к выходу ФУПНС 8 посредством установки тумблера 7 в положение включено;
S
kmax
Smax
kmax
- подают на вход управления ИЭПО 9 напряжение U, В от лабораторного источника постоянного тока 12 и плавно его изменяют. Наблюдают за изменением показания цифрового вольтметра 14 на выходе блока 3 НИП и, когда его показание станет равным напряжению U, В, которое было зарегистрировано при определении Ks, регистрируют величину напряжения U, В на входе управления ИЭПО 9 по показанию вольтметра 13, а это означает, что имитируемое значение зазора соответствует заданному физическому значению зазора S, мкм, зарегистрированному при определении Ks;.
S
k0
S0
k0
- продолжают плавно изменять напряжение U В и когда показание на выходе блока 3 НИП по цифровому вольтметру 14 станет равным напряжению U В, соответствующее зарегистрированному при определении Ks, регистрируют величину напряжения в виде U, В на входе управления ИЭПО 9 от лабораторного источника постоянного тока 12 по показанию вольтметра 13, а это означает, что имитируемое значение зазора соответствует заданному физическому значению зазора S, зарегистрированному при определении Ks;
S
kmin
S
Smin
kmin
- продолжают плавно изменять напряжение U, В и когда показание на выходе блока 3 НИП по цифровому вольтметру 14 станет равным напряжению U В, соответствующее зарегистрированному при определении K, регистрируют величину напряжения на входе управления ИЭПО 9 от лабораторного источника постоянного тока 12 по показанию вольтметра 13 напряжение в виде U В, а это означает, что имитируемое значение зазора соответствует заданному физическому значению зазора S мкм, зарегистрированному при определении Ks.
S
S
Smax
Smin
kmax
kmin
S
S
S
S
S
S
По полученным экспериментальным данным вычисляют действительное значение коэффициента N функции имитации перемещения ИЭПО 9. Для этого определяют величину напряжения U в виде модуля разности (|U-U|) В, которое необходимо для воспроизведения (имитации) перемещения (зазора) эквивалентного заданному физическому значению зазора S в виде модуля разности (|S-S|) мкм, и вычисляют действительное значение коэффициента N=U/S, В/мкм. Функция имитации перемещения (функция преобразования напряжения в перемещение) описывается выражением U=S N, где U - величина функционального напряжения, задаваемого на входе управления ИЭПО 9 для имитирования перемещения S. Действительное значение коэффициента N функции имитации перемещения заносится в ЭД ВТИП для использования в последующем отградуированного ИЭПО 9 для поверки динамических характеристик ВТИП и оценке его работоспособного состояния без демонтажа датчика с агрегата.
S0
уст
S
уст
Гk
Гmk
Гk
mГk
Для осуществления поверки динамических характеристик ВТИП в начале путем изменения напряжения лабораторного источника 12 устанавливают на входе управления ИЭПО 9 по показаниям вольтметра 13 напряжение U=S N и контролируют его на выходе блока 3 НИП по показаниям вольтметра 14, что эквивалентно механическому заданию установочного зазора S испытуемого ВТИП. Затем в соответствии с требованиями методики поверки динамических характеристик задают посредством измерительного генератора 11 синусоидальное напряжение U(t)=U SinΩt в рабочем диапазоне частот и амплитуд, амплитудные значения U которого контролируют по вольтметру 13 в режиме измерения переменного напряжения.
mГk
Гmk
mk
S
mk
Гk
Гmk
mk
mk
При этом значения амплитуд U задают в соответствии с функцией имитации перемещений U=S⋅N, а ряд значений амплитуд Sзадают в пределах всего рабочего диапазон измерения амплитуд ВТИП, как того требует методика поверки. А для каждого заданного значении синусоидального напряжения U(t) с амплитудой U на входе управления ИЭПО 9 по показаниям вольтметра 13 в режиме измерения переменного напряжения контролируют и фиксируют на выходе блока 3 НИП по показаниям вольтметра 14 в режиме измерения переменного напряжения значения амплитуд U соответствующие значения амплитуд S. Устанавливают тумблер 7 в положение выключено. Полученные данные обрабатывают и оформляют результаты поверки динамических характеристик испытуемого ВТИП как того требует методика его поверки.
S
H
В рабочих условиях при выполнении контроля работоспособного состояния ВТИП выявляют и устраняют отклонение действительного коэффициента K преобразования перемещений от номинального К, и при этом фактически калибруют ВТИП по его основной метрологической характеристике, влияющей на точность измерения. В тех случаях, когда возникает необходимость в оперативном контроле работоспособного состояния ВТИП, применяют его градуированный ИЭПО 9. По существу для этого, как это отображено на схеме Фиг. 3, по меньшей мере, на соединитель Х4 блока 3 НИП подключают высокоточный лабораторный источник питания постоянного тока 12, например типа Б5-71/1У, а если применен другой менее точный источник питания 12, то возможно будет необходимо подключить и цифровой вольтметр 13, при этом на соединитель Х2 блока 3 НИП после отключения линии связи подключают универсальный цифровой вольтметр 14 типа В7-78/1 в режиме измерения постоянного напряжения.
0paб
paб
0раб
H
H
Sим
paб
S
S
0им
Sтек
раб
Sтек
S
H
0раб
0им
H
Sтек
раб
H
Sтек
H
Причем для осуществления контроля и оценки исправного состояния ВТИП без демонтажа датчика с агрегата ВТИП на турбоагрегате, работающем в стационарном (установившемся номинальном) режиме, выполняют следующие операции. Измеряют постоянную составляющую напряжения на выходе блока 3 НИП вольтметром 14 и фиксируют по его показаниям напряжение в виде U. Вычисляют текущее значение рабочего зазора S=U/К, где К - номинальный коэффициент преобразования по паспорту контролируемого ВТИП. Устанавливают тумблер 7 в положение включено, и устанавливают высокоточным лабораторным источником питания постоянного тока 12 на входе управления ИЭПО 9 напряжение U=S⋅N, где N - действительное значение коэффициента имитации перемещения, внесенное при первичной поверке в паспорт контролируемого ВТИП. Фиксируют по показанию вольтметра 14 на выходе блока 3 НИП напряжения U=K⋅S, где K - текущее значение коэффициента преобразования. Устанавливают тумблер 7 в положение выключено. Вычисляют отклонение текущего значения коэффициента K от его номинального значения К по разности зафиксированных напряжений на выходе блока 3 НИП в виде ΔU=(|U-U|). При этом в абсолютной величине по выражению ΔК=(|К-К|), где ΔК=ΔU/S, а в относительной величине по выражению λ=(|К-K|)/К 100%. По величине этого отклонения оценивают работоспособность (метрологическую исправность) ВТИП и принимают соответствующие меры по устранению в случае превышении допуска.
ост
ост
ост
H
H
Sим
ост
S
S
0им
Sтек
ост
Sтек
S
H
0ост
0им
H
Sтек
ост
H
Sтек
H
А при осуществлении контроля ВТИП на турбоагрегате в режиме «останов» выполняют следующие операции. Измеряют постоянное напряжение на выходе блока 3 НИП вольтметром 14 и фиксируют по его показанию значение напряжения U. Вычисляют соответствующую ему величину зазора в виде S=U/К, где К - номинальный коэффициент преобразования по паспорту контролируемого ВТИП. Устанавливают тумблер 7 в положение включено, а высокоточным лабораторным источником питания постоянного тока 12 устанавливают на входе управления ИЭПО 9 напряжение U=S⋅N, где N - действительное значение коэффициента имитации перемещения, внесенное в паспорт при первичной поверке контролируемого ВТИП. Фиксируют по показанию вольтметра 14 на выходе блока 3 НИП напряжения U=K⋅S, где K - текущее значение коэффициента преобразования. Устанавливают тумблер 7 в положение выключено. Вычисляют отклонение текущего значения коэффициента K от его номинального значения К по разности зафиксированных напряжений на выходе блока 3 НИП в виде ΔU=(|U-U|). При этом в абсолютной величине по выражению ΔК=(|К-K|), где ΔК=ΔU/S, а в относительной величине по выражению λ=(|К-К|)/К 100%. По величине этого отклонения оценивают работоспособность (метрологическую исправность) ВТИП и принимают соответствующие меры по устранению.
Следовательно, встроенный и градуированный ИЭПО позволяет посредством известных стандартных СИТ без привлечения внешнего ЭИП и вибоустановки при возникновении неотложной необходимости использовать его для получения достоверной информации необходимой для контроля и оценки метрологической исправности ВТИП без демонтажа датчика с агрегата и осуществить корректировку коэффициента преобразования ВТИП. При этом потребителю для этого достаточно иметь минимум стандартных СИТ. Все это способствует улучшению потребительских показателей ВТИП и повышению его автономности при испытании и в процессе его эксплуатации.
Таким образом, выше изложенные технические и технологические сведения свидетельствуют о том, что техническое устройство, воплощенное в заявленной полезной модели, в том виде, как оно охарактеризовано в формуле, осуществимо посредством доступных известных средств и технологий производства вихретоковых преобразователей и средств их испытания и способно при его осуществлении обеспечить достижение технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию "промышленная применимость".