Тахометр электронный "ТЭ-1Л" НАЗНАЧЕНИЕ

Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро
автоматики"
Адрес: 644027, г. Омск-27, Космический проспект, 24а
Генеральный директор: Ивашкин Андрей Николаевич
Телефон: (3812) 53-98-30(приемная)
Факс: (3812) 53-66-57, 57-19-84
ckba.net
Тахометр электронный "ТЭ-1Л"
НАЗНАЧЕНИЕ
Предназначен для бесконтактного дистанционного измерения частоты вращения вала
турбин из хромоникелевых ферромагнитных сталей, частей машин и механизмов,
используемых в различных отраслях народного хозяйства.
ОПИСАНИЕ
Тахометр ТЭ-1Л преобразует измеренную частоту вращения вала в унифицированный
выходной сигнал постоянного тока, сигнализирует о достижении заданного значения
частоты вращения, выдает сигнал останова турбины, запоминает максимум частоты
вращения и измеряет зазор между датчиком и валом турбины. Измеренное значение
частоты вращения, максимальной частоты и зазора индицируются на четырехзначном
табло в зависимости от выбранного режима работы.
Тахометр имеет индикатор останова вращения и два сигнализатора уставок.
Тахометр измеряет зазор между поверхностью вала турбины и датчиком ДЛ. Начальный
зазор устанавливается равным (1000-1250) мкм. Значение измеренного зазора
индицируется на четырехзначное табло. По изменению величины зазора можно косвенно
определять биение вала установки. Диапазон измерения зазора от 1000 до 2500 мкм.
Абсолютная погрешность измерения зазора не превышает +200 мкм.
Тахометр формирует и выдает сигналы "П1" (предупреждение1) и "П2"
(предупреждение2) в виде замыкания контактов реле, если значение частоты вращения
вала превысило П1 и П2 соответственно с одновременной индикацией их на табло
прибора. Значения П1 и П2 задаются программно. Основная относительная погрешность
срабатывания сигнализации не превышает +0,5 %.
Тахометр формирует и выдает сигнал "К0" (контроль останова), если значение частоты
вращения вала турбины равно 0 об/мин, с одновременной индикацией его на табло
прибора. Абсолютная погрешность срабатывания сигнализации не превышает 1об/мин.
Коммутационная возможность реле, подключающих исполнительные устройства
сигналами "П1", "П2" и "К0":
2


при постоянном токе в диапазоне от 0,1 до 0,5 А при напряжении от 24 до 250 В;
при переменном токе частотой 50 Гц в диапазоне от 0,5 до 2,0 А при напряжении от 50 до
220 В.
В режиме "СМК" (самоконтроль) тахометр измеряет частоту питающей сети 50 Гц и
выдает на цифровое табло значение (3000 +63) об/мин.
Тахометр имеет физический интерфейс RS-485. Значение сетевого адреса из ряда 1-31
устанавливается программно.
Для использования тахометра в режиме "ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ" и выдачи
унифицированного токового сигнала "Iвых" необходимо задать нужные значения уставок
П1, П2 и конечное значение диапазона А.
Нужное конечное значение диапазона А задается из ряда 1000, 2000, 3000, 4000, 5000,
6000, 7000, 8000, 9000, 9999 об/мин. - это значение остается в памяти контролера.
Тахометр обеспечивает следующие режимы работы:









режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
"ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ";
"КОНТРОЛЬ МАКСИМУМА";
"УСТАНОВКА ЗАЗОРА";
"УСТАНОВКА П2";
"УСТАНОВКА АДРЕСА".
"ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗОРА";
"СМК";
"УСТАНОВКА П1";
"УСТАНОВКА А".
ОСНОВНЫЕ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ
Прибор имеет степень защиты IР20 по ГОСТ 14254.
По устойчивости к механическим воздействиям прибор относится к виброустойчивому и
вибропрочному исполнению группы 1 по ГОСТ 12997.
Температура окружающего воздуха:



измеритель - от -10 до + 50°С;
первичный преобразователь - от -10 до + 60°С;
датчик ДЛ - от -10 до + 100°С.
Относительная влажность 98% при + 25°С
Межповерочный интервал - 12 месяцев.
Срок службы - 12 лет.
Гарантийный срок эксплуатации - 18 месяцев.
Тип корпуса - щитовой.
3
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Диапазон измерения частоты вращения
об/мин 1:9999
Унифицированный выходной сигнал постоянного тока,
пропорциональный измеренной частоте вращения
%
+0,05
Основная приведенная погрешность унифицированного сигнала %
+1,0
Диапазон измерения зазора
(мкм)
1000:2500
Абсолютная погрешность измерения зазора
мкм
+ 200
Напряжение питания
В/Гц
220/50
Потребляемая мощность
ВА
10
Среднее время наработки на отказ
час
75000
Масса прибора:
кг
измеритель
2,2
первичный преобразователь
0,3
датчик ДЛ
0,2
Габаритные размеры
мм
измеритель
90 x 165 x 275
первичный преобразователь
25 x 60 x 100
датчик ДЛ
М15 x 100
СЕРТИФИКАТЫ
Регистрация в Госреестре № 24077-02
ДОКУМЕНТАЦИЯ
Тахометр измеряет частоту вращения вала турбины и индицирует ее на цифровое
четырехзначное табло.
Диапазон измерения частоты вращения от 1 до 9999 об/мин. Цикл измерения тахометра
соответствует таблице.
Измеряемая частота, об/мин
Цикл измерения, с
1 - 60
120
60 - 600
15
600 - 9999
5
4
Предел допускаемой основной погрешности измерения частоты вращения вычисляется по
формуле
(1)
где ΔА - Предел допускаемой основной погрешности измерения частоты вращения,
об/мин;
α - основная относительная погрешность (класс точности) равная 0,05 %;
Ак - измеряемое значение частоты вращения, об/мин;
М - погрешность, обусловленная дискретностью измерения, равная 1 об/мин.
Тахометр преобразует значение измеренной частоты вращения вала турбины в
унифицированный выходной сигнал постоянного тока в диапазоне от 0 до 5мА, или от 4
до 20мА на нагрузку RН ≤ 1кОм или RН ≤ 250 Ом соответственно.
Величина унифицированного выходного сигнала в зависимости от диапазона
рассчитывается по формулам
(2)
(3)
где IВЫХ - выходной ток, мА;
Ак - измеряемая частота вращения, об/мин.
А - конечное значение диапазона измерения, об/мин, программируемое из ряда 1000, 2000,
3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 9999 об/мин.
Основная приведенная погрешность унифицированного сигнала должна быть не более
+1,0 %.
Тахометр измеряет зазор между поверхностью вала турбины и датчиком ДЛ. Начальный
зазор устанавливается равным (1000-1250) мкм. Значение измеренного зазора
индицируется на четырехзначное табло.
Диапазон измерения зазора от 1000 до 2500 мкм. Абсолютная погрешность измерения
зазора не должна превышать +200 мкм.
Тахометр запоминает значение максимальной частоты вращения вала турбины и выдает
его на цифровое табло.
Тахометр формирует и выдает сигналы "П1" (предупреждение 1) и "П2" (предупреждение
2) в виде замыкания контактов реле, если значение частоты вращения вала превысило П1
и П2 соответственно с одновременной индикацией их на табло прибора. Значения П1 и П2
задаются программно. Основная относительная погрешность срабатывания сигнализации
не должна превышать +0,5 %.
5
Коммутационная возможность реле, подключающих исполнительные устройства
сигналами "П1" и "П2" должна быть:


при постоянном токе в диапазоне от 0,1 до 0,5 А при напряжении от 24 до 250 В;
при переменном токе частотой 50 Гц в диапазоне от 0,5 до 2,0 А при напряжении от 50 до
220 В.
Тахометр формирует и выдает сигнал "К0" (контроль останова), если значение частоты
вращения вала турбины равно 0 об/мин с одновременной индикацией его на табло
прибора. Абсолютная погрешность срабатывания сигнализации не должна превышать 1
об/мин.
Коммутационная возможность реле, подключающего исполнительное устройство
сигналом "К0" должна быть:


при постоянном токе в диапазоне от 0,1 до 0,5 А при напряжении от 24 до 250 В;
при переменном токе частотой 50 Гц в диапазоне от 0,5 до 2,0 А при напряжении от 50 до
220 В.
В режиме "СМК" тахометр измеряет частоту питающей сети 50 Гц и выдает на цифровое
табло значение (3000+63) об/мин.
Тахометр обеспечивает следующие режимы работы:








режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
"ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ";
"ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗОРА";
"КОНТРОЛЬ МАКСИМУМА";
"СМК";
"УСТАНОВКА ЗАЗОРА";
"УСТАНОВКА П1";
"УСТАНОВКА П2";
"УСТАНОВКА А".
Питание тахометра осуществляется от сети переменного тока частотой (50+1) Гц
напряжением от 187 до 242 В.
Мощность, потребляемая тахометром от сети, не более 10 В А.
Средняя наработка на отказ не менее 75000 ч.
Средний срок службы до списания не менее 12 лет.
Масса составных частей тахометра:



измеритель - 2,2 кг, не более;
первичный преобразователь - 0,3 кг, не более;
датчик ДЛ - 0,3 кг, не более.
Габаритные размеры:
6



измеритель - 90х165х275 мм, не более;
первичный преобразователь - 25х60х100 мм, не более;
датчик ДЛ - М15х100 мм, не более.
Устройство и работа
Работа тахометра происходит следующим образом.
Датчик ДЛ совместно с первичным преобразователем ПП преобразует вращение вала
турбины в импульсное напряжение с постоянной составляющей, где частота импульсов
соответствует частоте вращения вала турбины, а постоянная составляющая - зазору между
валом турбины и датчиком ДЛ. Датчик ДЛ состоит из обмотки возбуждения, которая
входит в состав генератора ВЧ, собранного по трехточечной емкостной схеме.
Генератор предназначен для создания высокочастотных колебаний. Обмотка возбуждения
входит в состав резонансного контура генератора. Электрическое поле обмотки
возбуждения взаимодействует с металлом вала турбины. Величина этого взаимодействия
определяется зазором между обмоткой и металлом. Меньшему воздушному зазору между
обмоткой возбуждения и валом соответствует меньшее по величине сопротивление
обмотки возбуждения и наоборот. При этом амплитуда высокочастотных колебаний с
выхода генератора будет изменяться в зависимости от величины зазора: при зазоре 0 мкм
амплитуда будет минимальной, а при величине зазора равной 2500 мкм - максимальной.
На валу турбины расположена контрольная площадка, которая представляет собой паз
(см. рисунок 1), длиной L ≤ 50 мм, глубиной Н от 1 до 1,5 мм и шириной B ≥ 10 мм.
При прохождении контрольной площадки под обмоткой возбуждения зазор между
обмоткой возбуждения и металлом возрастает и соответственно возрастает амплитуда
выходного сигнала генератора. Следовательно, на выходе генератора будет
формироваться сигнал высокочастотных колебаний синусоидальной формы,
промодулированный импульсами, длительность которых определяется временем
прохождения лыски под обмоткой возбуждения, а частота соответствует числу оборотов
вала турбины.
7
Выходной сигнал с генератора поступает на однополупериодный детектор, который
пропускает только отрицательную составляющую сигнала.
С детектора сигнал подается на фильтр, где он инвертируется и преобразуется в
импульсное напряжение Uи с постоянной составляющей, пропорциональной зазору, и
частотой следования импульсов, равной частоте вращения вала турбины.
С выхода фильтра сигнал подается на вход усилителя мощности, который обеспечивает
передачу сигнала на вход измерителя через кабель длиной 20 м. Этот каскад усиливает и
нормализует сигнал "ПП" до необходимого уровня.
Входной сигнал (переменная составляющая) усиливается на входном каскаде и передается
на ключ. Управление ключом осуществляется микроконтроллером, который в зависимости от режима измерения коммутирует на вход компаратора входной сигнал или сигнал
"СМК". Компаратор формирует импульсы, которые поступают на вход "RB0"
микроконтроллера.
Синхронизация работы микроконтроллера производится встроенным кварцевым
генератором.
Счетчик, входящий в состав микроконтроллера, считает тактовые импульсы генератора.
Он запускается в момент прихода переднего фронта первого импульса на вход "RB0", а
прекращает счет по переднему фронту следующего импульса. Так измеряется период Т
вращения вала турбины. АЛУ (арифметически логическое устройство) микропроцессора
это значение преобразует в значение частоты Ак, которое записывается в выходной
регистр микроконтроллера (для индикации).
АЛУ микроконтроллера сравнивает измеренное значение частоты Ак c уставками "П1" и
"П2", а также с нулевым значением. При частоте вращения вала Ак более П1, выдается
сигнал "П1" и светится индикатор "П1". При превышении частоты Ак значения П2,
выдается сигнал "П2" и светится индикатор "П2". При Ак=0 выдается сигнал "КО" и
светится индикатор "КО".
Значение частоты Ак поступает на вход ШИМ, входящего в состав микроконтроллера.
ШИМ формирует импульсный сигнал "UШИМ", частота следования импульсов которого
равна 10 кГц, а длительность пропорциональна измеряемой частоте Ак. Эти импульсы с
выхода контроллера поступают на ПШТ, входной каскад которого преобразует
импульсное напряжение в постоянное. Далее это напряжение поступает на
преобразователь напряжение - ток ПНТ, реализованный на базе классической схемы
стабилизатора тока. С выхода ПНТ выдается унифицированный сигнал постоянного тока
от 0 до 5 мА или от 4 до 20 мА, пропорциональный частоте вращения вала турбины.
Сигнал с выхода ПП также поступает на выход "RА0" АЦП, входящего в состав
микроконтроллера, для осуществления операции измерения зазора между датчиком и
валом турбины.
Для того чтобы правильно измерить зазор между датчиком и валом турбины, измерение
производится в момент отсутствия импульса на входе "RB0" (см. рисунок 2). Для этого,
измеренный счетчиком период T АЛУ делит на два, затем микроконтроллер пересылает
полученное значение в таймер Т2 (входящий в состав микропроцессора).
8
В момент прихода следующего импульса на вход "RB0", микроконтроллер включает
таймер Т2, а в момент обнуления таймера АЦП производит выборку сигнала Uзаз и
преобразует его в цифровой код.
Рисунок 2
В ПЗУ микроконтроллера хранится таблица соответствия цифрового кода значению
зазора. Микроконтроллер выбирает из таблицы значение зазора, соответствующее коду
АЦП и пересылает его в выходной регистр.
Режим индикации микроконтроллера задает управляющее устройство. В зависимости от
выбранного режима на индикатор пересылается значение из выходного регистра
микроконтроллера.
Конструкция измерителя предусматривает возможность использования его в качестве, как
настольного, так и щитового прибора. Тахометр может быть установлен в щиты, стойки,
шкафы приборные и т.п.
Крепление измерителя в щите осуществляется с помощью скобы охватывающей прибор
по периметру и крепящейся винтами к щиту и задней панели прибора, на которой
завальцованы крепежные гайки.
Подключение первичного преобразователя осуществляется со стороны задней панели
измерителя к разъему ПП. На задней панели измерителя расположены так же:
выключатель сетевого питания, предохранитель, разъем для подключения кабеля "220В
50Гц", разъем "ВЫХОД", а так же клемма "⊥ ". На лицевой панели измерителя
расположено четырехзначное табло, для индикации результатов измерения, кнопки
управления, индикаторы режима, контроля останова турбины КО и уставок П1, П2.
Гарантии изготовителя (поставщика)
Изготовитель гарантирует соответствие тахометра техническим условиям
МИАВ.468162.009ТУ.
Гарантийный срок эксплуатации 18 месяцев с момента ввода тахометра в эксплуатацию.
Гарантийный срок хранения 6 месяцев.
Если тахометр вводится в эксплуатацию до истечения 6 месяцев, гарантийный срок
хранения заканчивается в момент ввода тахометра в эксплуатацию. Если тахометр не был
9
введен в эксплуатацию до истечения гарантийного срока хранения, началом гарантийного
срока эксплуатации считается момент истечения гарантийного срока хранения.
Предприятие-изготовитель устраняет обнаруженные в период гарантийного срока
недостатки в тахометре ТЭ-1Л или заменяет забракованный тахометр на годный, если
недостатки возникли по вине предприятия-изготовителя.
Эксплуатационные ограничения
Эксплуатация измерителя возможна при температуре от -10 до +50°С, первичного
преобразователя от -10 до +60 °С, а датчика от -10 до +100°С.
Измеритель выдерживает воздействие вибрации с частотой от 5 до 1000 Гц с ускорением
до 40 м/с2, а первичный преобразователь и датчик до 100 м/с2. Тахометр нельзя
эксплуатировать без заземления. Категорически запрещается подключать какие-либо
напряжения к разъемам датчика, первичного преобразователя и измерителя.
Использование изделия
Тахометр обеспечивает возможность работы в следующих режимах:








режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
режим
"СМК";
"ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ";
"ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗОРА";
"КОНТРОЛЬ МАКСИМУМА";
"УСТАНОВКА ЗАЗОРА";
"УСТАНОВКА П1";
"УСТАНОВКА П2";
"УСТАНОВКА А";
Перед началом работы необходимо убедиться в работоспособности прибора, для этого
установить режим "СМК", для чего нажимать кнопку "ВР" до тех пор, пока не засветится
индикатор "СМК". В данном режиме прибор измеряет частоту питающей сети 50 Гц, при
этом на табло индицируется значение (3000+63) об/мин, что является признаком
исправной работы тахометра. В случае отклонения показаний прибора за пределы
указанного допуска прибор считается неисправным и подлежит ремонту с последующей
проверкой.
Для использования тахометра в режиме "ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ" и выдачи
унифицированного сигнала "Iвых"необходимо задать нужные значения уставок П1, П2 и
конечное значение диапазона А.
Признаком работы тахометра в режиме "УСТАНОВКА П1" является свечение
индикатора "П1", для работы в этом режиме необходимо нажимать кнопку "ВР" до тех
пор пока засветится индикатор "П1", после чего нажать кнопку " ", при этом появляется
" ", после цифры младшего разряда и далее нажатием кнопки " " установить нужную
10
цифру младшего разряда.
Аналогично поочередно установить цифры остальных разрядов. Это выставленное
значение П1 остается в памяти контроллера.
Признаком работы тахометра в режиме "УСТАНОВКА П2" является свечение
индикатора "П2", для работы в этом режиме необходимо нажимать кнопку "ВР" до тех
пор пока засветится индикатор "П2", после чего нажать кнопку " ", при этом появляется
" " после цифры младшего разряда и далее нажатием кнопки " " установить нужную
цифру младшего разряда.
Аналогично поочередно установить цифры остальных разрядов. Это выставленное
значение П2 остается в памяти контроллера.
Нажимать кнопку "ВР" до тех пор пока не будет светиться ни один индикатор, что
является признаком работы тахометра в режиме "УСТАНОВКА А", затем нажатием
кнопки " " установить нужное конечное значение диапазона А из ряда 1000, 2000, 3000,
4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 9999 об/мин. Это значение А остается в памяти
контролера.
Признаком работы тахометра в режиме "ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ" является свечение
индикатора "ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ, ОБ/МИН".
Для работы прибора в этом режиме необходимо нажимать кнопку "ВР" до тех пор пока не
засветится индикатор "ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ, ОБ/МИН".
В данном режиме тахометр измеряет и индицирует на табло значение частоты вращения
вала турбины в об/мин, а на разъем "ПП" выдается унифицированный сигнал "IВЫХ",
пропорциональный частоте вращения вала турбины. При этом на исполнительные
устройства при превышении частоты вращения вала турбины значения П1 выдается
сигнал "П1" (предупреждение 1), а при превышении частоты вращения значения П2 сигнал "П2" (предупреждение 2) с одновременной индикацией их на табло прибора
соответственно.
При частоте вращения вала турбины 0 об/мин выдается сигнал "КО" (контроль
останова) на исполнительное устройство и светится индикатор "КО" на табло прибора.
Признаком работы тахометра в режиме "ИЗМЕРЕНИЕ ЗАЗОРА" является свечение
индикатора "ЗАЗОР, МКМ".
Для переключения в этот режим необходимо нажимать кнопку "ВР" до тех пор, пока
засветится индикатор "ЗАЗОР, МКМ".
В данном режиме на цифровой индикатор выдается значение зазора между датчиком ДЛ и
валом турбины в мкм. Диапазон измерения зазора от 1000 до 2500 мкм. Номинальным
считается величина зазора от 1000 до 1250 мкм.
Признаком работы тахометра в режиме "УСТАНОВКА ЗАЗОРА" является свечение
индикаторов "ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ, ОБ/МИН" и "ЗАЗОР, МКМ".
Для переключения в этот режим необходимо нажимать кнопку "ВР" до тех пор пока не
засветятся индикаторы "ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ, ОБ/МИН" и "ЗАЗОР,МКМ".
Данный режим можно использовать как для проверки правильности установленного
зазора в режиме останова турбины, так и для установки номинального зазора.
Признаком работы тахометра в режиме "КОНТРОЛЬ МАКСИМУМА" является
свечение индикатора "КМ".
Для переключения тахометра в режим "КОНТРОЛЬ МАКСИМУМА" необходимо
нажимать кнопку "ВР" до тех пор пока, засветится индикатор "КМ".
В данном режиме тахометр выдает на цифровое табло максимальное значение частоты
11
вращения вала турбины с момента предыдущего переключения в данный режим.
Для выключения тахометра нужно переключить тумблер "220 В 50 Гц - ОТКЛ" в
положение "ОТКЛ".
КОМПЛЕКТАЦИЯ
Комплект поставки прибора должен соответствовать таблице:
Наименование и индекс
Обозначение
Кол-во
1. Измеритель
МИАВ.468162.008
1
2. Первичный преобразователь (ПП)*
МИАВ.468151.057
1
3. Датчик (ДЛ)*
МИАВ.406929.001
1
4. Вставка плавкая ВП1-1-0,25А 250В
АГО.481.303 ТУ
1
5. Вставка плавкая ВП1-2В-0,5А 250В
АГО.481.303 ТУ
1
6. Розетка 2РМ14КПН4Г1В1
ГЕО.364.126.ТУ
1
7. Вилка 2РМ22КПН10Ш1В1
ГЕО.364.126.ТУ
1
8. Розетка 2РМ18КПН7Г1В1
ГЕО.364.126.ТУ
1
9. Паспорт на тахометр ТЭ-1Л
МИАВ.468162.009ПС 1
10.** Руководство по эксплуатации на тахометр ТЭ-1Л МИАВ.468162.009РЭ
1
* При эксплуатации ТЭ-1Л использовать первичный преобразователь и датчик ДЛ в
комплекте, указанном в паспорте на конкретный прибор.
** При поставке в один адрес партии приборов ТЭ-1Л указанный документ поставляется
по одному экземпляру на десять приборов.