Какие приборы используются для измерения температуры на судах

Обновлено: 28.03.2024

Судовые контрольно-измерительные приборы (КИП) служат для контроля за параметрами судовых энергетических установок (СЭУ), источников электрического тока и общесудовых систем.

На судах используются следующие КИП: электрические и электронные приборы постоянного и переменного тока, механические приборы, рабочей средой которых является жидкость или газ, приборы преобразующие неэлектрический параметр (давление, температуру, уровень жидкости, линейное перемещение, частоту вращения, и др.) в электрический (э. д. с., напряжение, ток, сопротивление), тепловые, электронные с электронно-лучевой трубкой, акустические и т. д.

  • показывающие: цифровые и аналоговые;
  • регистрирующие, автоматически записывающие на движущейся бумажной ленте или вращающемся бумажном диске в реальном времени значение контролируемого параметра (в соответствующем масштабе);
  • суммирующие (счетчики или интеграторы), служащие для определения суммарного количества проходящего через них вещества (водомер, газовый счетчик, счетчик электрической энергии, оборотов и т. п.);
  • комбинированные, в которых имеется шкала и стрелка, указывающая в каждый момент времени значение контролируемого параметра и соединенная с записывающим пером регистрирующей части прибора;
  • сигнализирующие, имеющие подвижный контакт на стрелке прибора и контактный ключ на шкале и служащие для включения световой или звуковой сигнализации при отклонении контрольного параметра за пределы уставки.

При любых измерениях неизбежно некоторое расхождение между измеренным и действительным значениями величины, которое называется погрешностью прибора.
Погрешности показаний прибора подразделяются на инструментальную, абсолютную, относительную, приведенную и основную.

Инструментальная погрешность - погрешность измерения, зависящая от качества изготовления прибора. Вследствие износа, остаточных деформаций, загрязнений прибора она увеличивается с течением времени.

Абсолютной погрешностью показаний прибора ΔАабс называется разность между показанием прибора Апр и действительным значением измеряемой величины Ад (определяется образцовым прибором), выраженная в единицах измерения:
ΔАабс = ±(Апр – Ад).

Абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком, называется поправкой. Ее определяют по графику поправок для данного прибора и алгебраически прибавляют к показаниям прибора для получения действительного значения измеряемой величины: Апр ± ΔАабс = Ад.

Относительной погрешностью показаний прибора ?Аотн называют выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины: ΔАотн = ΔАабс/Ад * 100%.

Приведенной погрешностью показаний прибора Априв называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к наибольшему значению, которое может быть измерено по шкале прибора: Априв = ΔАабс/Аш * 100%.

Установленный стандартами и нормами наибольший размер приведенной погрешности при определенных условиях работы прибора называется допустимой погрешностью.

Основной погрешностью прибора называется погрешность, определяемая при нормальных, неизменных условиях, точно соответствующих условиям градуировки прибора: температуре окружающей среды 20±5°С, давлению 1013 гПа (760 мм рт. ст.), нормальному положению прибора и т. д.

Величина основной погрешности определяет класс точности прибора. Например, приборы, приведенная погрешность измерения которых при нормальных условиях работы составляет ±0,2 %, ±0,5 %, ±2,5 %, ±4,0 %, имеют класс точности соответственно 0,2; 0,5; 2,5 и 4,0.

Обозначение класса точности ставится на шкале прибора в кружке.

С течением времени из-за износа подвижных частей, остаточных деформаций, загрязнений и механических повреждений погрешность приборов увеличивается. Поэтому периодически все КИП подлежат обязательной проверке.

  • технические (стационарные и переносные);
  • контрольно-эталонные;
  • образцовые.

Стационарные КИП могут быть местного отсчета (устанавливают в том месте системы, где контролируется параметр) и дистанционного. В местных приборах визуального отсчета чувствительный элемент (ЧЭ), передаточный механизм, стрелка со шкалой либо просто шкала находятся в общем корпусе, укрепленном с помощью штуцера на трубопроводе или в резервуаре в месте измерения. В приборах дистанционного измерения ЧЭ находится в датчике, установленном непосредственно в месте измерения, а показывающий прибор - в некотором отдалении на пульте или приборном щите. Датчик и показывающий (вторичный) прибор дистанционного измерения соединены линией связи (в электрических - проводами, в механических - трубками). Связи могут быть сложными с включением в них преобразователей, усилителей или счетных устройств.

Переносные приборы подключают на промежуток времени необходимый для снятия показаний, например индикаторы, пиметры, максиметры, газоанализаторы и т. д.
Контрольно-эталонные приборы применяются для периодического контроля работы технических приборов (в соответствии с графиком проверок), имеют класс точности - 0,5 и 1,0.

Образцовые приборы высокого класса точности используются при проведении испытаний и наладок энергетических установок и систем, имеют класс точности - 0,35 и выше.

Датчики температуры являются важным бортовым прибором, используемым для измерения процесса и обеспечения удовлетворительной работы механизмов.

В этой статье мы обсудим различные типы датчиков температуры, используемые на судах, а так же их применение.

ТЕРМИСТОР.

Термистор - это чувствительный преобразователь, чьи электрические свойства, такие как сопротивление, изменяются в зависимости от температуры, другими словами, это терморегулируемый резистор . Термистор представляет собой чувствительный полупроводник из оксидов металлов, сопротивление которого увеличивается или уменьшается при повышении или понижении температуры.

В зависимости от увеличения и уменьшения сопротивления термистора классифицируется как:

  • PTC или термисторы с положительным температурным коэффициентом - это термисторы, сопротивления которых увеличивается с повышением температуры.
  • NTC или термистор с отрицательным температурным коэффициентом - это термисторы, сопротивление которых уменьшается с повышением температуры.

Для измерения температуры термистор помещается в цепь моста, в средней точки цепи, т.е. Р1 и Р2, ток отсутствует, поскольку падение потенциала одинаково на двух концах. При дальнейшем повышении/понижении температуры происходит изменение сопротивления моста разбалансируется, происходит падения напряжения на Р1 и Р2, это напряжение дополнительно усиливается и преобразуется в цифровые данные с помощью АЦП ( аналоговый цифровой преобразователь).

Термистор используются на борту судна для измерения температуры обмотки двигателя. В системе пожарной сигнализации используется в некоторых тепловых сенсорах.

RTD ( РЕЗИСТЕНТНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДЕТЕКТОР)

RTD подобен термистору. Вместо полупроводника в качестве чувствительного элемента используется металлическая резистивная проволока. Чувствительный элемент представляет собой небольшие витки резистивной проволоки, образующей катушку, расположенную внутри керамического корпуса. Провод сопротивления может расширяться и сжиматься при изменении температуры, сводя к минимуму ошибки, вызванные механическим трением. Воздушный зазор заполнен порошком оксида магния, который обеспечивает лучшую передачу тепла от керамики (защитной гильзы) к змеевику.

Обычно используемым компонентом в качестве резистивного провода (чувствительного элемента) является платина (Pt) никель (Ni)и медь (Cu).

платина широко используется потому что она имеет самый высокий температурный диапазон, стабильность и устойчивость к коррозии. Популярно используемые платиновые RTD : Pt100, Pt1000. Название Pt100 связано с тем, что при нулевой температуре сопротивления составляет 100 Ом.

Датчик температуры Pt100 обычно используется на борту судна и почти во всех механизмах, такие как главный двигатель, генераторы, система мониторинга и т.д.

Чувствительное сопротивление элемента, используемого в датчике Pt100, увеличивается с повышением температуры, диаграмма ниже, описывающую зависимость температуры от сопротивления.

В диаграмме видно, что при повышении температуры на каждые 10 градусов сопротивление увеличивается примерно на 3,6 - 4 Ом.

ТЕРМОПАРА.

Термопара представляет собой двухпроводное измерительное устройство, состоящее из двух разнородных металлов, которые используются вместе, образуя соединение, которое представляет собой точку сварки, эта точка известна как горячий спай. Горячий спай - это конец, чувствительный теплу. Другой конец, на котором генерируется небольшая ЭДС, известен как холодный спай, который подключен к клеммам. Генерируется ЭДС имеет постоянный ток, а выводы +ve и -ve зависят от типа используемого элемента. Рисунок ниже.

Термопара используется в высокотемпературных измерениях, в таком оборудовании, цилиндры главного двигателя и вспомогательных двигателей и т.д.

КАК ПРОВЕРИТЬ ТЕРМИСТОР?

Используя цифровой мультиметр, измерьте сопротивление, чтобы узнать его PTC или NTC, поместите термистор в холодную воду или нагрейте поверхность, слегка увеличьте или уменьшите температуру, чтобы узнать тип термистора NTC будет в приделах 15 кОм , поскольку сопротивление PTC очень мало (2-250 Ом), но большинство датчиков PTC менее 1 кОм при комнатной температуре. Проверьте диаграмму сопротивления в зависимости от температуры в руководстве производителя, сравните показания. Замените термистор, если он неисправен.

КАК ПРОВЕРИТЬ Pt 100?

Датчик Pt100 легко проверить , для двухпроводного датчика измерьте сопротивление и проверьте сопротивление по таблице, приведенной выше. Для исправного датчика показания будут примерно совпадать, в противном случаен датчик неисправен.

Для трех проводной клеммы датчика R1 и R2 являются чувствительным элементом, а клеммы R2 и R3 являются компенсационным резистором (для компенсации сопротивления подводящего провода трех проводные термометры сопротивления имеют третий провод, который обеспечивает измерения сопротивления подводящего провода и вычитает это сопротивление от считаного значения). Процедура аналогична двух проводному датчику, фактическое значение сопротивления находится путем вычитания считанного значением компенсации, т.е. (R1 и R2) - (R2 и R3).

КАК ПРОВЕРИТЬ ТЕРМОПАРУ?

Первый шаг, проверьте непрерывность, потому что в большинстве случаев горячий спай термопары размыкается.

Второй шаг, установите цифровой мультиметр в мВ или минимально возможный диапазон напряжения постоянного тока и измерьте мВ. Поместите термопару в калибратор температуры и медленно повышайте температуру, запишите показания мВ и сравните чувствительность с таблицей, в зависимости от типа термопары.

Жидкостные манометры используются для измерения небольших давлений и разрежений. Простейший жидкостный манометр (рис. 157) состоит из U-образной стеклянной трубки 1, закрепленной на корпусе 2 со шкалой 3. Трубка залита ртутью или подкрашенной водой. Один конец трубки сообщается с измеряемой средой, другой — с атмосферой. Разность уровней h показывает давление в миллиметрах ртутного или водяного столба.

Напоромеры и тягонапоромеры применяются для измерения давлений и разрежений до 100—1200 мм вод. ст. На рис. 158, а показан мембранный тягонапоромер и схема его измерительного механизма. Давление измеряемой среды подводится внутрь мембранной коробки 2, размещенной вместе с передаточным механизмом 1 в корпусе 3. Движение мембраны передается сектору 6, сцепленному с зубчаткой 7, которая находится на оси стрелки 5. Отсчет производится по шкале 4.

Тягонапоромер и схема его измерительного устройства (а) и пружинный манометр (б)

Пружинный манометр (рис. 158, б) состоит из трубки Бурдона 5, которая через штуцер 1 сообщается с измеряемой средой. Под давлением внутри трубки ее свободный конец разгибается и через сектор 2 и зубчатку 4 поворачивает стрелку 6. Пружина 3 служит для устранения влияния на стрелку зазора в зубчатом сцеплении. Трубка Бурдона для давлений до 150 бар изготовляется из латуни, выше 150 бар — из стали. Манометры показывают избыточное давление. Нулевая отметка соответствует атмосферному давлению.

При эксплуатационном контроле работы установки применяют технические манометры с классом точности 1,5 и 2,5. Класс точности показывает допустимую погрешность в процентах от предельного значения шкалы прибора. Контрольные манометры имеют класс точности 0,5 и 1,0 и применяются для периодического контроля работы штатных технических Манометров.

Дифференциальные манометры (рис. 159, а) используются для измерения разности или перепада давлений. В корпусе расположены две трубки Бурдона с отдельным подводом давления к каждой. Трубки имеют независимые передаточные механизмы секторного типа. Механизм меньшего давления (—) имеет трубчатую ось и указатель в виде диска 1, а большего давления (+) — внутреннюю ось и стрелочный указатель 2. Отсчет давления ведется по общей шкале 3, а разности давлений — по шкале на диске 1.

Дифференциальный манометр (а) и датчик электронно-механического манометра (б)

Вакуумметры применяются для измерения глубокого разрежения и градуируются в мм рт. ст. Устройство вакуумметра аналогично устройству манометра. Прибор показывает разность давлений между измеряемой средой и атмосферой. Для получения абсолютного давления необходимо знать барометрическое (атмосферное) давление, из которого вычитается давление, показываемое мановакуумметром.

Электронно-механические манометры позволяют контролировать давление (разрежение) измеряемой среды на практически любом расстоянии от объекта. Они находят применение в системах дистанционного контроля. Манометр состоит из датчика (рис. 159, б), электронного усилителя и показывающего прибора. Питание осуществляется переменным током напряжением 127 или 220 В.

Во внутреннюю полость трубки Бурдона 2 через штуцер 7 и держатель 1 подается давление, под действием которого свободный конец трубки перемещается. Через присоединенную к нему скобу 4 и регулировочный винт 3 перемещение передается сердечнику 5 дифференциального трансформатора 6.

При изменении давления сердечник изменяет свое положение, что приводит к появлению небаланса напряжений на входе в усилитель. Усиленное напряжение небаланса поступает на показывающий прибор и перемещает указательную стрелку до тех пор, пока электрическая обратная связь не приведет небаланс к нулю.

Жидкостные термометры, ртутные и спиртовые, получили широкое распространение при измерении температуры. На рис. 160 показан ртутный термометр и схема его установки на трубопроводе. Хвостовая часть термометра должна быть полностью погружена в оправу 1. Для улучшения теплопередачи между измеряемой средой и термометром в оправу заливается масло 2 или, для высоких температур, засыпается мелкая красномедная стружка. Затем накладывается изоляция 3.

Ртутный термометр: а – общий вид, б – схема установки на трубопроводе

В системах сигнализации и защиты применяются контактные термометры, в которых ртутный столбик при достижении заданного значения температуры замыкает электрическую цепь.

Биметаллические термометры работают на принципе деформации биметаллической винтовой пружины пропорционально изменению окружающей температуры. Схема термометра приведена на рис. 161, а. Один конец биметаллической пружины 1 жестко прикреплен к корпусу, а другой — к оси 2, на которой закреплена стрелка 3. При изменении температуры пружина деформируется и поворачивает в соответствующем направлении стрелку. Отсчет показаний производится по шкале 4.

Биметаллическими термометрами обычно измеряют температуру от —30 до +120° С.

Манометрический термометр (рис. 161, б) состоит из термобаллона 1, капилляра 2 и манометра 3 со шкалой, градуированной в единицах температуры. Термобаллон может заполняться жидкостью (ртуть, метиловый спирт и др.) или инертным газом (азот и др.). При увеличении температуры давление жидкости или газа разгибает трубку Бурдона в манометре, которая связана со стрелкой прибора.

Рис. 161. Биметаллический (а) и манометрический (б) термометры

Манометрические термометры применяются для измерения температур от —130 до +550° С.

Термоэлектрический термометр (пирометр) состоит (рис. 162, а) из термопары 1, проводников 2, компенсационного сопротивления 3 и милливольтметра 4. В корпусе термопары находятся два стержня из разнородных металлов или сплавов, концы которых спаяны между собой. Работа термометра основана на возникновении термоэлектродвижущей силы (термоэ. д. с.) в термопаре при нагреве ее рабочего конца (горячий спай). Измерение термоэ. д. с. производится милливольтметром 4, шкала которого отградуирована в °С. Сопротивление 3 подбирается при тарировании прибора.

Схемы термометров: а – термоэлектрического, б – электрического термометра сопротивления

Термоэлектрические термометры обычно объединяют в комплект с общим показывающим прибором, расположенным на щите поста управления дизелем.

Диапазон температур, измеряемых термоэлектрическими термометрами, составляет от —50 до +1300° С и выше.

Электрический термометр сопротивления работает на принципе изменения электрического сопротивления проводника при изменении температуры. На рис. 162, б показана схема такого термометра. Датчик 1 и милливольтметр 3 включены в цепь источника питания 2. Датчик представляет собой катушку, на которую намотана медная или платиновая проволока, или полупроводниковый резистор (термистор). При изменении температуры датчика изменяется его электрическое сопротивление, что приводит к отклонению стрелки показывающего прибора 5, градуированного в °С. Чаще термометр сопротивления включают в уравновешенный электрический мост, одним из плеч которого является термосопротивление.

Электрические термометры сопротивления применяются в системах дистанционного контроля.

Термометрами сопротивления измеряют температуру в диапазоне от —120 до +600° С.

Тахометр показывает частоту вращения вала. Счетчик оборотов измеряет количество оборотов, совершенное валом с момента установки прибора или его включения.

По конструктивному исполнению тахометры делятся на стационарные и переносные, а по принципу действия — на механические, магнитоиндукционные и вольтметровые.

Механический, тахометр. Принцип его действия (рис. 163, а) основан на явлении центробежных сил. На валике 1 имеется поперечная ось 3, на которой свободно крепится кольцевой груз 4, эластично соединенный при помощи спиральной пружины 2 с поперечной осью. С помощью тяги 5 груз соединен с муфтой 6, свободно сидящей на валике 1. Муфта через зубчатую рейку 7 и шестерню 8 связана со стрелкой 9. При вращении валика 1 кольцевой груз стремится занять положение, перпендикулярное оси вращения, перемещая при этом стрелку по шкале. Положение кольцевого груза относительно оси вращения устанавливается такое, которое отвечает равновесию центробежных сил, действующих на кольцо, и усилию пружины 2.

Тахометры: а – механический, б – переносный, в – магнитоиндукционный

Переносные тахометры (рис. 163, б) используют во время испытаний и для контроля за работой стационарных тахометров. Прибор снабжен комплектом наконечников и удлинителей, чтобы его можно было соединить с валами разной формы. С помощью переключающего устройства тахометр можно использовать для измерения от 25 до 10 000 об/мин. Следует иметь в виду, что если измеряемая частота вращения превышает установленную переключающим устройством, то тахометр может выйти из строя.

Механические тахометры не показывают направление вращения вала.

Магнитоиндукционный тахометр (рис. 163, в) состоит из постоянного магнита 4, который охватывается медной или алюминиевой чашкой 3. При вращении магнита в чашке возникают вихревые токи (токи Фуко) и образуется собственное магнитное поле . В результате взаимодействия магнитных полей чашка увлекается в направлении вращения магнита. Пружина 2 допускает поворот чашки на угол, соответствующий частоте вращения постоянного магнита. Через передаточный механизм 1 поворот чашки передается стрелке прибора.

Эти тахометры обычно используют в дистанционном исполнении. Тахогенератор, приводимый во вращение от вала, частота которого измеряется, вырабатывает ток соответствующей частоты. Питаемый этим током синхронный двигатель, расположенный в показывающем приборе, вращает постоянный магнит. Таким образом частота вращения магнита всегда соответствует измеряемой частоте вращения.

Магнитоиндукционные тахометры устанавливаются на нереверсивных двигателях.

Вольтметровый тахометр (рис. 164) предназначен как для измерения частоты вращения, так и для указания направления вращения вала. В связи с этим вольтметровые тахометры широко применяются на главных двигателях.

Вольтметровый тахометр

Якорь тахогенератора 4 приводится во вращение от гребного вала 6 с помощью втулочно-роликовой цепи 5. Напряжение вырабатываемого тахогенератором постоянного тока пропорционально частоте вращения вала. Через переходную коробку 3 напряжение поступает на показывающий прибор 1, представляющий собой магнитоэлектрический вольтметр, градуированный в об/мин. По кабелю 2 подается питание на освещение шкалы прибора.

Обычно от одного тахогенератора работают три показывающих прибора, которые устанавливаются в машинном отделении, на мостике и в каюте старшего механика.

Счетчик оборотов служит для подсчета количества оборотов, наработанных со времени постройки, ремонта, моточистки и т. п. Он может иметь качающийся или вращающийся привод. На рис. 165, а показан суммирующий счетчик оборотов с вращающимся приводом. Счетный механизм 3 роликового типа размещен в остове 2, который закрыт никелированным кожухом 4 с боковыми окнами для отсчета оборотов и торцовым окном для ключа возвратного устройства, надеваемого на ось 5. С остовом счетчика соединен корпус приводного узла 1. Роликовый счетный механизм состоит из цифровых барабанчиков. Каждый барабанчик поворачивается на 1/10 оборота после поворота предшествующего барабанчика на один оборот.

Тахоскоп (см. рис. 165, б) состоит из суммирующего счетчика оборотов 1 и секундомера 2, закрепленных в общем корпусе. Приводной валик 3 получает вращение при прижатии насаженного на него наконечника к центровому конусу на торце вала. Секундомер и счетчик включаются одной кнопкой. Другая кнопка возвращает стрелки обоих приборов на нуль. Частное от деления показания счетчика на показания секундомера (в мин) дает среднюю частоту вращения в минуту за период замера.

Суммирующий счетчик (а) и тахоскоп (б)

Специальные теплотехнические приборы. Индикатор служит для снятия индикаторной диаграммы, после обработки которой определяется среднее индикаторное давление pt и подсчитывается индикаторная мощность цилиндра дизеля. Сумма индикаторных мощностей всех цилиндров дает индикаторную мощность двигателя.

На рис. 166 показана схема индикатора с цилиндрической пружиной, установленного на цилиндре дизеля. Корпус индикатора устанавливают и закрепляют на индикаторном кране. На корпусе расположен барабан с возвратной пружиной внутри и пишущий механизм. Барабан 8 через гибкий шнур 9 присоединяется к индикаторному приводу 10, правое плечо которого с помощью тяги соединено с поршнем двигателя. Барабан воспроизводит движение поршня и, следовательно, в определенном масштабе, величину объема цилиндра при каждом положении поршня двигателя.

Кинематическая схема индикатора с цилиндрической пружиной

При открытии индикаторного крана газы из цилиндра 1 двигателя поступают в цилиндр 2 индикатора и воздействуют на поршень 3. Под действием давления газов поршень перемещается вверх и через шток 5 растягивает цилиндрическую пружину 6 до момента достижения равновесного состояния. Через систему шарнирных рычагов пишущего устройства 4 движение поршенька передается на карандаш 7, который может перемещаться строго по вертикали. На барабан 8 надевается бумажный бланк, где карандашом вычерчивается диаграмма цикла.

Пиметр показывает среднее давление в цилиндре по времени рт. С его помощью осуществляется контроль за равномерностью распределения нагрузки между цилиндрами двигателя. Однако определить мощность с помощью пиметра нельзя, так как он не показывает pi

На рис. 167, а изображена схема пиметра инерционного типа. Он устанавливается на индикаторном кране и закрепляется гайкой 1. Под давлением газов поршенек 2, находящийся в цилиндре 3, перемещается вверх и через рычажный механизм 4 и сектор 5 поворачивает ось 6. Перемещению поршенька противодействует пружина 5, а повороту оси 6 — закрепленная на ней масса, выполненная в виде диска. Несмотря на колебания давления, стрелка 7, сидящая на общей с массой оси 6, устанавливается в определенном положении, соответствующем упругости пружины 8. Отсчет показаний прибора производится по шкале 9.

Максиметр предназначен для определения максимального давления в цилиндре рz. При выключении топливного насоса прибор показывает давление конца сжатия рс.

Манометрический максиметр (рис. 167, б) состоит из корпуса 2, соединенного с манометром 7. С помощью гайки 1 прибор закрепляют на индикаторном кране. Газы из цилиндра двигателя проходят через сетчатый фильтр 3, невозвратный клапан 4, дроссельную шайбу 5 и поступают в манометр. После нескольких колебаний стрелка манометра устанавливается в положении, соответствующем давлению в цилиндре. Клапан 6 служит для выпуска газов из максиметра после его отключения от цилиндра.

Пиметр (а), максиметр (б) и индукционный торсиометр (в)

Торсиометр служит для определения эффективной мощности двигателя и устанавливается на валопроводе. Принцип работы прибора основан на скручивании вала при передаче им мощности.

Индуктивный торсиометр (рис. 167, в) состоит из закрепленных на валу 3 железного якоря 1 и, на некотором расстоянии от него двух катушек 2. Каждая катушка имеет две обмотки. В первичную обмотку катушек подается переменный ток. При скручивании вала изменяются зазоры между якорем и катушками, в результате чего напряжение во вторичных обмотках становится неодинаковым. Изменение напряжения в обмотках пропорционально скручиванию вала и, следовательно, величине крутящего момента, передаваемого валом. После установки торсиометра производится его тарировка и составляются таблицы, по которым определяется эффективная мощность двигателя — в зависимости от напряжения электрического тока вторичных обмоток.

Погодой называется физическое состояние атмосферы в данном месте, в данное время в ограниченном промежутке времени (сутки, месяц, год).

Метеорологическая информация, представляющая фактическое состояние погоды и прогнозы, в том числе и о циклонах, имеет решающее значение для обеспечения безопасности мореплавания. Прогноз погоды делается как на основании показаний судовых приборов, так и информации, передаваемой береговыми метеорологическими службами.

Основной элемент при прогнозировании погоды – атмосферное давление. Нормальное атмосферное давление – это масса ртутного столба высотой 760 мм на площади 1 см 2 . Для измерения давления в судовых условиях применяют барометр-анероид и барограф .

Барометр-анероид / Aneroid barometers

Барограф – прибор, ведущий непрерывную запись атмосферного давления на специальной бумажной ленте-барограмме. Это позволяет судить об изменении атмосферного давления во времени и делать соответствующие прогнозы.

Для измерения скорости и направления истинного ветра служат анемометр, секундомер и круг СМО (рис. 4.13).

Анемометр служит для измерения средней скорости ветра за определенный промежуток времени. Счетчик анемометра имеет три циферблата: большой, разделенный на сто частей, дающий единицы и десятки делений, и два малых – для счета сотен и тысяч делений. Перед определением скорости ветра необходимо записать отсчет шкал. Затем встать на верхнем мостике с наветренного борта в таком месте, где ветровой поток не искажается судовыми конструкциями. Держа анемометр в вытянутой руке, одновременно включить его с секундомером. По истечении 100 секунд анемометр выключить и записать новый отсчет. Найти разность отсчетов и разделить на 100. Получен- ный результат – скорость ветра, измеренная в метрах в секунду (м/с).

Приборы для определения скорости и направления ветра

Если судно на ходу, то измеряется кажущееся (наблюдаемое) направление и скорость ветра, т. е. результирующая скоростей истинного ветра и судна. При определении кажущегося направления ветра следует помнить, что ветер всегда «дует в компас».

Для определения истинного направления и скорости ветра на движущемся судне применяется круг СМО (Севастопольская морская обсерватория). Порядок расчета приведен на обратной стороне круга.

На современных судах устанавливаются автоматические метеостанции. На верхнем мостике крепится измерительная аппаратура, на мостик выведены индикаторы, показывающие направление и скорость истинного ветра в данный момент.

Для измерения влажности на судах применяют аспирационный психрометр (рис. 4.14), состоящий из двух термометров, вставленных в металлическую никелированную оправу, сверху которой навинчен аспиратор (вентилятор). При заведенном аспираторе воздух всасывается снизу через двойные трубки, которыми защищены резервуары термометров. Обтекая резервуары термометров, воздух сообщает им свою температуру. Правый резервуар обертывают батистом, который при помощи пипетки смачивают за 4 минуты до пуска вентилятора. Измерения производят на крыле мостика с наветренной стороны. Отсчеты снимают сначала с сухого термометра, потом с мокрого.

Влажность воздуха характеризуется содержанием водяного пара в воздухе. Количество водяного пара в граммах, приходящееся на один кубический метр влажного воздуха, называется абсолютной влажностью.

Относительная влажность – отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству пара, необходимого для насыщения воздуха при данной температуре, выражается в процентах. При понижении температуры относительная влажность увеличивается, при повышении – уменьшается.

При охлаждении воздуха, содержащего водяной пар, до некоторой температуры он окажется настолько насыщенным водяным паром, что дальнейшее охлаждение вызовет конденсацию, т. е. образование влаги, или сублимацию – непосредственное образование кристаллов льда из водяного пара. Температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения, называется точкой росы.

Для измерения температуры атмосферного воздуха применяется термометр (рис. 4.15).

Аспирационный психрометр и Термометр

Для приема навигационной и метеорологической информации с целью обеспечения безопасности мореплавания разработана мировая служба предупреждений, обеспечивающая передачу навигационных и метеорологических предупреждений по радио всеми морскими странами.

Этой службой предусмотрено деление Мирового океана на 16 навигационных районов – NAVAREA. За каждым районом закреплен координатор – страна, осуществляющая сбор, анализ и передачу информации по данному району в виде предупреждений. Россия является координатором района NAVAREA-XIII.

Для приема информации на судне используются следующие системы:

  • NAVTEX – система для приема прибрежных предупреждений;
  • спутниковая система INMARSAT-С.

Использование терморезисторов для измерения температур основано на свойстве полупроводниковых и проводниковых материалов изменять сопротивление в зависимости от температуры.

Для проводниковых материалов эта зависимость может быть определена так:

где Rо - сопротивление при 0 °С, Ом.
t - температура, °С;
α - температурный коэффициент сопротивления (ТКС), °С -1 .

C помощью этого коэффициента определяется чувствительность терморезистора к изменению температуры.

Рассмотрим измерительный преобразователь ПС-052М, который получил широкое распространение на судах отечественной постройки (в ИИС «Шипка») для измерения температуры. Он предназначен для преобразования сигналов термометров сопротивления в унифицированный сигнал постоянного напряжения.

Чувствительный элемент термометров сопротивления представляет собой спираль из платиновой проволоки, помещенную в каналы керамического каркаса, которые засыпаны термостойким порошком. Термометр сопротивления ТСП 371 имеет два электрически не связанных один с другим чувствительных элемента, расположенных в одном керамическом каркасе. На рис. 1 показан термометр сопротивления ТСП в разрезе.


На рис. 2 показана принципиальная электрическая схема функционального устройства измерительного преобразователя ПС-052М.


В схеме можно выделить основные узлы: измерительный мост, источник стабилизированного питания в цепь подстроечных резисторов.

Мостовая схема питается напряжением постоянного тока двухкаскадного стабилизатора. Стабилизатор напряжения питается от вторичной обмотки трансформатора ТУ через схему выпрямления, собранную на диодах УО1, МО2 и имеющую сглаживающий фильтр С1.

Для различных пределов измерения температуры принципиальная схема функционального устройства одинакова, а изменяются только номиналы резисторов КЗ—К12.

Для проверки исправности преобразователя существует устройство «Контроль».
Аналоговый сигнал в виде тока постоянного напряжения 0—50 мВ поступает по вызову оператора или устройства обегающего контроля автоматически к пульту управления информационно-измерительной системы «Шипка», где с помощью аналого-цифрового преобразователя превращается в числовой код. Таким образом, оператор из ЦПУ может проконтролировать температуру любой точки, где установлен датчик вместе с групповым вторичным преобразователем ПС-052М. Количество первичных датчиков (терморезисторов) на один вторичный преобразователь ПС-052М может быть до десяти.

Для другого способа измерения температур с помощью терморезисторов применяется электротермометрическая установка тип УЭ-06.

Основными элементами установки УЭ-06, показанной на рис. 3, являются логометр типа ЛМП-06 и термометры сопротивления типа ТСМ или ТСП. Схема представляет собой измерительный мост с логометром.

При изменении измеряемой температуры изменяется сопротивление терморезистора, вследствие чего нарушается равновесие схемы моста.


Установки измерения температуры с помощью термопар

Для измерения высоких температур выпускных газов по цилиндрам главных двигателей и перегретого пара для котлов применяются термоэлектрические установки, в которых датчиком служит термопара, а в качестве измерителя используется магнитоэлектрический гальванометр.

Использование термопар основано на том, что изменение температуры одного из разнородных металлов, составляющих термопару, вызывает появление в цепи термоэлектродвижущей силы.

Эта э. д. с. является функцией разности температур места спая и свободных концов. Чем больше разность температур, тем больше термо э. д. с..

На судах применяются термоэлектрические установки трех типов: с нормальными (медными) соединительными проводами и корректором, с компенсационными соединительными проводами, с переключателем.

Установка с нормальными соединительными проводами применяется в том случае, когда свободные концы термопары и измерительный прибор находятся в зоне одинаковых температур или когда растояние между ними невелико.

Установка с компенсационными проводами применяется в тех случаях, когда свободные концы термопары и измерительный прибор находятся в зонах с неодинаковыми температурами.


На рис. 4 показана принципиальная схема автоматического потенциометра со следящей системой уравновешивания для измерения температуры, преобразованной термопарой в э. д. с.

На многих судах получила распространение система «Аутроника» фирмы «Трондхейм» (Норвегия) для измерения и контроля температуры выпускных газов главного двигателя.

С помощью системы «Аутроника» обеспечивается:

а)постоянное измерение средней температуры выпускных газов всех цилиндров на общем выходе газов;
б)выборочное поочередное измерение температуры отдельных цилиндров по выбору оператора с помощью кнопок-клавиш;
в)постоянный автоматический контроль за температурой выпускных газов отдельных цилиндров и выдача сигнала для местной и внешней сигнализации в случае превышения температуры газов установленного верхнего предела или в случае разброса температур по цилиндрам сверх установленного значения.

Контактные и манометрические термометры

Контактные термометры выполняют обычно из специального стекла. В стенку рабочего объема впаивается вывод, чаще из платины. Рабочий объем заполняется ртутью. Второй вывод, размещаемый в верхней части капилляра, выполнен подвижным. При изменении температуры происходит размыкание или замыкание цепи через ртуть.

Широко применяются также манометрические термометры, в которых используется зависимость давления газа от температуры вещества, помещенного в замкнутом пространстве.

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также: