Измерение частоты вращения гребных валов

Точное измерение частоты вращения гребных валов имеет важное значение для получения достоверных данных о ходовых качествах судна. Учитывая это, штатные судовые тахометры, имеющие приведенную погрешность ±2÷З%, не могут быть рекомендованы для измерения частоты вращения вала в процессе проведения скоростных испытаний.

Исключение составляют суммирующие механические счетчики оборотов, устанавливаемые на двигателях внутреннего сгорания и на турбозубчатых агрегатах. Применение этих счетчиков позволяет регистрировать частоту вращения валов в течение фиксированного отрезка времени и получать отсчет с приемлемой точностью. Некоторые суммирующие счетчики имеют встроенный редуктор, понижающий частоту вращения. В этом случае счетчик регистрирует частоту вращения, кратную действительной.

Высокую точность измерения частоты вращения можно обеспечить, применяя импульсные схемы измерения. В настоящее время ряд зарубежных фирм, в частности «Филипс», «Хотингер», выпускают такие измерители в виде отдельных приборов, не связанных с другими измерительными комплексами. В Советском Союзе импульсные измерители обычно входят в комплект торсиометрической аппаратуры, разрабатываемой для конкретных судов, например измеритель частоты вращения вала в аппаратуре ДКА-22-45. Блок-схема такого измерителя оборотов приведена на рис. 10. Измерительный преобразователь 1 частоты вращения работает на принципе срыва колебаний высокочастотного генератора 3 при прохождении между катушками связи прибора 2 металлической пластинки, закрепленной на валу. Срыв колебаний происходит вследствие резкого ослабления коэффициентов взаимосвязи между катушками. Результаты измерений фиксируются, цифровым регистратором 4. Погрешность измерений составляет ±0,2%.

Рис. 10. Блок-схема преобразователя частоты вращения вала в аппаратуре ДКА-22-45.

Рис. 11. Преобразователь частоты вращения гребного вала фирмы «Филипс».

Фирма «Филипс» выпускает несколько модификаций измерителей частоты вращения гребных валов. Преобразователь типа PT1418/03 представляет собой индуктивный измерительный блок, работающий в комплекте со специальной лентой, на которой наклеены металлические полоски (рис. 11). Эту ленту крепят на гребном валу, а преобразователь — на неподвижном оснований. При вращении вала во вторичной обмотке индуктивного преобразователя при прохождении мимо полюсов преобразователя магнитной полоски появляется напряжение, которое затем поступает на вход схемы. Погрешность измерителя частоты вращения равна ±0,3%. К недостаткам этого измерителя следует отнести необходимость каждый раз изготовлять ленту с наклеенными на ней металлическими полосками для конкретного вала, на котором проводят испытания.

Рис. 12. Фотоэлектрический измеритель частоты вращения вала.

Рис. 13. Блок-схема фотоэлектрического преобразователя частоты вращения вала.

Более удобен в эксплуатации фотоэлектрический измеритель частоты вращения вала (рис. 12). Блок-схема такого прибора приведена на рис. 13. Световой поток, излучаемый источником света 1, отражается от черно-белой ленты, наклеенной на вал, модулируется по амплитуде и попадает на светоприемник 2. Электрические импульсы с фотодиода, являющегося чувствительным элементом преобразователя, подаются на формирователь 3. Излучатель, светоприемник и формирователь выполнены в виде единого блока, размещаемого на расстояний ~ 1 см от вала. Сигнал с формирователя поступает на входной преобразователь 4, генерирующий прямоугольные импульсы стабильной длительности. Сформированные по амплитуде и длительности импульсы обрабатываются в выходном фильтре 5. Выходное напряжение пропорционально частоте следования импульсов, а также частоте вращения вала. Для повышения точности измерения в приборе применяется схема градуировки измерителя частоты. Калибратор 6 преобразует 50 Гц входного напряжения в последовательные однополярные отрицательные импульсы фиксированной амплитуды с частотой 200 Гц. Калибровочный сигнал подается на входной преобразователь прибора. Сопоставляя измеряемое напряжение с напряжением калибратора, можно определить частоту следования черно-белых полос маркерной ленты и соответственно частоту вращения  гребного вала. В приборе предусмотрена возможность компенсации напряжения, соответствующего средней частоте вращения вала на данном режиме, что обеспечивает возможность измерения пульсаций скорости вращения гребного вала 7. Питание прибора производится от выпрямителей 8. Сформированный сигнал подается на цифровой регистратор 9, транскриптор 10 и цифропечатающее устройство 11. Погрешность измерения в случае регистрации на самописец составляет ±0,5%; при регистрации на цифровом приборе ±0,2%.