Автоматизация судовых дизельных энергетических установок, страница 10

В тензорезисторных датчиках используется тензоэффект, заключающийся в изменении электрического сопротивления проводника при его механическом удлинении. Основной характеристикой тензорезистора является коэффициент тензочувствительности

,

где  – относительное изменение сопротивления проводника;  – относительное изменение длины проводника.

Для серийно выпускаемых тензорезисторов .

Измерительное устройство этих датчиков давления представляет собой упругий элемент с наклеенными на него тензорезисторами. От конструкции упругого элемента (преобразователя замеряемого давления в механическую деформацию) существенно зависит чувствительность датчика. Самый простой упругий элемент – это плоская или гофрированная мембрана, а наименьшую погрешность дает упругий элемент в виде стакана с двойными стенками, рис. 9.14.

Работа пьезоэлектрических датчиков основана на возникновении электрических зарядов в кристаллах под действием механических деформаций. В качестве пьезоматериала используют кристаллы кварца и керамики (титаната бария, ниобат свинца и др.). Конструкция типового кварцевого пьезодатчика приведена на рис. 9.15. В нем две кварцевые пластины 1 соединены между собой токосъемной прокладкой 2. Прокладка изолирована относительно корпуса 3 самим кварцем, имеющим сопротивление 10¹⁵¸10¹⁶ Ом. Наружные обкладки пластин заземлены: в верху с корпусом, в низу с мембраной 4. При действии давления мембрана вызывает сжатие кварцевых пластин, благодаря чему на прокладке возникают электрические сигналы, которые снимаются через кабель 5. Так как выходная мощность пьезодатчиков мала, то в измерительную цепь включают усилитель.

Для контроля уровня наибольшее распространение получили реостатные датчики поплавкового типа, рис. 9.16. Их чувствительным элементом является поплавок с двуплечевым рычагом, один конец которого кинематически связан с реостатом. В зависимости от уровня жидкости поплавок, поворачивая рычаг, изменяет сопротивление реостата. Это, в соответствии с законом Ома, приводит к изменению силы тока – выходному сигналу датчика. Значительно реже применяются емкостные уровнемеры, у которых выходное напряжение зависит от диэлектрической проницаемости среды, уровень которой измеряется.

В приборах для измерения расхода используется чаще всего принцип дифференциального манометра, измеряющего перепад давления в специальном суживающем устройстве (диафрагме), рис. 9.17. Перепад давления  и расходы (объемный  и массовый ) связаны формулами

;    ,

где  – постоянная расхода диафрагмы,  – площадь проходного сечения диафрагмы,  – плотность вещества.

Погрешность замера расхода такими датчиками не превышает 2%.

Частота вращения замеряется электрическими, индуктивными и фотоэлектрическими тахометрами. Электрические тахометры генерируют напряжение, величина которого зависит от частоты вращения. В индуктивных тахометрах датчиком служит магнитная катушка, инициирующая импульсы напряжений. Источником импульсов служит вращающийся вместе с валом диск с зубьями. Измерение фотоэлектрическим тахометром основано на считывании световых импульсов фотоэлементом.

Система защиты состоит из независимых от АПС каналов контроля параметров, выход которых за установленные границы приводит к аварийному состоянию механизма. Параметры, по которым осуществляется аварийная защита, определены Правилами классификационных обществ и заводами изготовителями судовых машин и механизмов. Для главного ДВС такими параметрами являются: максимальная частота вращения коленчатого вала и минимальное давление масла на входе в двигатель. Если указанные параметры выходят за допустимые значения, система автоматической защиты останавливает двигатель. По другим параметрам, например, максимальная температура охлаждающей жидкости и высокая концентрация масляного тумана в картере система защиты автоматически снижает нагрузку на двигатель.