Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала
Saved in:
| Published in: | Гідроенергетика України |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141418 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала / А.С. Левицкий // Гідроенергетика України. — 2012. — № 3. — С. 46-47. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141418 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Левицкий, А.С. 2018-09-01T11:44:19Z 2018-09-01T11:44:19Z 2012 Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала / А.С. Левицкий // Гідроенергетика України. — 2012. — № 3. — С. 46-47. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1812-9277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141418 621.313.32; 681.7.068 ru Інститут електродинаміки НАН України Гідроенергетика України Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала |
| spellingShingle |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала Левицкий, А.С. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| title_short |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала |
| title_full |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала |
| title_fullStr |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала |
| title_full_unstemmed |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала |
| title_sort |
измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала |
| author |
Левицкий, А.С. |
| author_facet |
Левицкий, А.С. |
| topic |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| topic_facet |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Гідроенергетика України |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| issn |
1812-9277 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141418 |
| citation_txt |
Измеритель биений вала гидрогенератора с помехозащищенным трактом передачи сигнала / А.С. Левицкий // Гідроенергетика України. — 2012. — № 3. — С. 46-47. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT levickiias izmeritelʹbieniivalagidrogeneratoraspomehozaŝiŝennymtraktomperedačisignala |
| first_indexed |
2025-11-26T22:57:01Z |
| last_indexed |
2025-11-26T22:57:01Z |
| _version_ |
1850779268125032448 |
| fulltext |
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 3/2012, ISSN 1812�92774646
ИЗМЕРИТЕЛЬ БИЕНИЙ ВАЛА ГИДРОГЕНЕРАТОРА С
ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫМ ТРАКТОМ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА
УДК 621.313.32; 681.7.068. ЛЕВИЦКИЙ А.С., канд. техн. наук,
Ин�т электродинамики НАН Украины, г. Киев
ИИ
нформационно�из -
ме рительные сис те -
мы (ИИС) явля ют -
ся одной из главных составных частей систем
контроля и диагностики мощных гидро� и
турбогенераторов. В ИИС измеренная инфор ма -
ция с помощью линий связи от сенсоров пере да -
ет ся к устройствам обработки сигналов. Эти
линии связи в основном представляют собой
экранированные кабели из металлических про -
водников, которые собираются во время монтажа
на машине в многопроводные жгуты. В этих же
жгутах присутствуют проводники, обеспе чи ва ю -
щие работу устройств управления, аварийной
защиты и т.д. Все это вносит помехи в каналы
измерения, способствует электромагнитным на -
вод кам в экранах и приводит к необходимости
создания специальных контуров заземления.
Использование волоконно�оптических ин -
фор ма ционно�измерительных систем (ВОИИС)
для измерения физических величин, в которых
параметр измеряется и преобразуется в оп ти чес -
кий сигнал с помощью волоконно�оптического
сен сора (ВОС) и передается для регистрации и
обработки с помощью волоконно�оптического
кабеля (ВОК), позволит устранить выше ука зан -
ные недостатки. Кроме этого, применение ВОК
позволит значительно увеличить длину линий
связи между сенсорами и вторичными преоб ра зо -
ва телями [3].
В данной работе предлагается новый воло -
кон но�оптический измеритель биений вала мощ -
но го гидрогенератора.
В основе принципа действия волоконно�оп -
ти ческого измерителя биений положена за ви си -
мость коэффициента отражения света в сен сор -
ном элементе от величины биений вала (Рис.1).
Оптическая схема сенсорного элемента вклю -
ча ет в себя: трубчатый корпус 1, один из торцов
ко торого жестко соединен с неподвижной частью
ге нератора; световод 2, служащий для приема и
пе редачи излучения; зеркало 3, рас по ло женное
на расстоянии z от торца световода; пос тоянный
магнит 4, жестко связанный с кор пу сом 1 и
зеркалом 3. Магнит 4 расположен на не ко то ром
расстоянии d от вала 5, биение которого кон -
тролируется. Так как магнит 4 неподвижен, то
вра щение вала 5, имеющего биение, вызовет из -
ме нение расстояния d. Разница между наи боль -
шим и наименьшим расстоянием, измеренным за
один оборот вала 5, определит величину биения.
Магнит 4 притягивается к валу 5 с некоторым
уси лием P, величина которого зависит от рас сто -
я ния d между торцом магнита и валом
P = kd, (1)
где k – коэффициент пропорциональности.
Коэффициент k зависит от материала и
намагниченности самого магнита, его
геометрических размеров.
В свою очередь, усилие P, приложенное к
корпусу 1, вызовет растяжение трубчатого участ -
ка корпуса длиной l на величину Δl
Δl = Pl/ES, (2)
где E –модуль упругости материала корпуса 1; S –
площадь поперечного сечения трубчатого участка
корпуса.
Так как корпус 1, зеркало 3 и магнит 4 жестко
соединены между собой, то на такую же величину
Δl изменится и расстояние z.
Как известно [1], при допущении, что ко эф -
фи циент отражения от зеркала равен 100%, а
отражением от торца световода можно пре неб -
речь, доля оптической мощности r (Рис. 1, b), пос -
ту пающая обратно в световод после отражения от
зеркала, равна Рис. 1. Схема волоконно�оптического сенсора биений (а) и
оптическая мощность отраженного света (б).
Гідроенергетика України, 3/2012, ISSN 1812�9277 4747
Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
© Левицкий А.C., 2012
�
r = 2/π [1/p2 arcsin(p/2) + 2arccos{(p +
2)1/2/2} −
− {(p2 + 2) (4 − p 2)}/8 p] , (3)
где p = 2⋅NA⋅z/a; NA – числовая апертура,
хара к те ризующая расходимость света на
выходе из све товода; a – радиус
сердцевины световода (Рис. 1).
Числовая апертура NA волокна —
это синус максимального угла падения
луча по отношению к оси волокна
(синус максимального входного угла
оптоволокна), при котором свет входит
в сердцевину и далее распространяется по
волокну [2]. NA определяется как разница
показателей преломления сердцевины и
оболочки,
, (4)
где η0 – показатель преломления ок ру жа ю щей
сре ды (для воздуха η0 = 1); η1 – показатель пре -
лом ления волокна сердцевины; η2 – по ка за тель
преломления волокна оболочки.
Для одномодового волокна значение NA, как
правило, порядка 0,1, но может варьироваться в
пределах примерно от 0,05 до 0,4. Многомодовые
волокна обычно имеют более высокую числовую
апертуру, например, 0.3. Более высокие значения
NA возможны для фотоннокристаллических во -
ло кон.
Уравнения (1)–(4) определяют функцию
преобразования оптического сенсора.
В работе [1] показано, что зависимость
оптической мощности отраженного света r от
расстояния z между торцом световода и зеркалом
r = f(z) в интервале значений a < r < 3a, где a –
радиус сердцевины оптического волокна, близка
к линейной. Это обстоятельство необходимо
учитывать при проектировании сенсора.
На Рис. 2 показана структурная схема всего
измерителя, который состоит из волоконно�оп ти -
че ского сенсора 1, волоконно�оптического ка беля
2, волоконно�оптического разветвителя 3, све то -
из лучающего диода 4, фотоприемного уст рой ства
5, индикатора 6 и контролируемого вала 7.
Устройство работает следующим образом:
От лазерного светоизлучающего диода 4 че -
рез волоконно�оптический разветвитель 3 и во -
ло конно�оптический кабель 2 на вход
волоконно�оп тического сенсора 1 поступает
световой сигнал. Сиг нал отраженного света,
пропорциональный рас стоянию z и,
соответственно, расстоянию d ме жу сенсором 1 и
валом 7, с выхода сенсора 1 через ка бель 2,
разветвитель 3 поступает на фо то при е м ное
устройство 5. Преобразованный в элект ри чес кое
напряжение этот сигнал усиливается и по да ется
на вход индикатора 6.
Все компоненты схемы измерителя являются
ти повыми (кроме сенсора) и серийно выпус ка -
ют ся различными фирмами.
Выводы
Предложенный измеритель может найти при -
ме нение для контроля биений валов в мощных
гид рогенераторах при воздействии сильных элек -
т ромагнитных полей, загрязнении среды парами
масла и воды, а также пылью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Неугодников А., Поспелов В. Волоконно�оптический
датчик деформации // Электроника. Наука. Технология.
Бизнес. – 2006. – № 1. – С. 74–75.
2. Числовая апертура оптоволокна.
http://laser�portal.ru/�content_626/.
3. Левицкий А.С., Федоренко Г.М. Повышение на деж нос -
ти, безопасности эксплуатации мощных гидрогенераторов
пу тем использования волоконно�оптических информа цион -
но�изме рительных систем./Гидороэнергетика Украины. —
2011. — №3�4. — С. 18�22.
Рис. 2. Схема волоконно�оптического измерителя биений
|