Организация ремонта судовых электроизмерительных приборов, рекомендации по использованию ремонтной аппаратуры, приспособлений, инструмента

В зависимости от характера повреждений различают капитальный, сред­ний и текущий виды ремонта электроизмерительных приборов. Ниже приводятся перечни работ, характерных для каждого вида ремонта.

Капитальный ремонт:

1) разобрать прибор полностью;

2) очистить корпус прибора от старой краски, очистить детали от грязи, коррозии и промыть в растворителе;

3) заменить стекло, изоляционные прокладки, корректор, уплотнительные прокладки, стрелку, спирали (волоски), камни (подпятники), керны;

4) отремонтировать клеммы на цоколе;

5) очистить кратеры камней от налета;

6) заправить керны;

7) перемотать катушки добавочных сопротивлений;

8) подогнать внутренний шунт;

9) собрать прибор, отрегулировать и отбалансировать подвижную часть измерителя;

10) проверить прибор;

11) сдать прибор ОТК;

12) сдать прибор госповерителю и запломбировать.

Средний ремонт:

1) вскрыть прибор;

2) разобрать прибор на отдельные узлы;

3) отремонтировать механическую часть;

4) отрегулировать электрическую часть;

5) собрать узлы прибора, отрегулировать и отбалансировать подвижную часть измерителя;

6) подогнать поверяемый прибор по контрольному;

7) сдать прибор ОТК;

8) сдать прибор госповерителю и запломбировать.

Текущий ремонт:

1) вскрыть прибор;

2) заменить поврежденные детали;

3) отрегулировать и отбалансировать подвижную часть измерителя;

4) собрать прибор, проверить изоляцию на пробой;

5) сдать прибор ОТК;

6) сдать прибор госповерителю и запломбировать.

Технология ремонта основных узлов судовых электроизмерительных приборов

Намотка катушек. Для намотки, осуществляемой на намоточном станке, конец обмоточного провода зачищают на длине 20—30 мм и припаивают к выводу при­поем ПОС-40 (для приборов классов точности 0,2 и 0,5 — припоем ПОС-90). Затем место пайки промывают спиртом, покрывают изоляционным лаком и изо­лируют лакотканыо. Намотка должна быть выполнена равномерно по всему кар­касу без набегов и чрезмерного натяжения провода во избежание обрывов и раз­рушения изоляции. По окончании намотки с помощью моста следует замерить электрическое сопротивление обмотки. Второй конец обмотки зачищают на длине 20—30 мм и припаивают к тоководу (после режимов старения и подгонки). Место пайки также промывают спиртом и тщательно изолируют лаком и лакотканью. Пайка должна быть аккуратной и прочной, без излишков припоя и флюса и обес­печивать надежный контакт.

При изготовлении катушек из манганина после намотки производится ис­кусственное старение их в сушильном шкафу.

После проведения режима старения осуществляется подгонка катушек, технология которой заключается в том, что катушку подключают к зажимам измерительного моста и измеряют ее сопротивление. Если сопротивление больше допускаемого, то часть проволоки отматывают, зачищают ее и вновь производят замер. Эти операции выполняют до тех пор, пока сопротивление катушки не будет в пределах плюсового допуска. Если при измерениях сопротивления окажется, что оно меньше допускаемого, необходимо припаять провод и домотать катушку. При этом припаиваемый провод должен обязательно пройти режимы искусствен­ного старения. После припайки второго конца обмотки к тоководу торцы катушки покрывают белой нитроэмалью и на ней черной тушью указывают номинальное сопротивление.

Пропитка катушек сопротивления производится изоляционным лаком КФ-95 или МЛ-92 (для приборов классов точности 0,5 и 0,2).

Намотка рамок. Рамки отличаются по форме и наличию каркаса. Наибольшее распространение получила прямоугольная рамка, на верхней и нижней сторонах которой удобно наклеивать буксы и стрелкодержатели. В приборах на растяжках применяют сводчатые (овальные) рамки, имеющие повышенную прочность на растяжение. Такая рамка имеет значительные радиусы закруглений, способ­ствующие уменьшению внутреннего замыкания и обрыва тонких проводов при изготовлении рамок и намотке обмоток, что особенно важно для приборов вы­сокой чувствительности, в которых используются многовитковые (до 1500 витков) рамки из провода диаметром 0,02 мм. В электродинамических приборах часто применяют круглые рамки. Рамки щитовых магнитоэлектрических приборов на­матываются на алюминиевые каркасы, обеспечивающие жесткость рамки и необ­ходимое успокоение подвижной части. Для удобства укладки обмотки каркасы изготовляются с отбортовкой. Для получения изоляционного слоя, предохраняю­щего от возможных замыканий обмотки на каркас, поверхность каркасов аноди­руют или фосфатируют.

Если жесткость рамки без каркаса недостаточна, а подвижная часть с кар­касной рамкой переуспокоена, то для увеличения электрического сопротивления каркаса его выполняют перфорированным, а иногда и разрезают в одном месте.

При намотке каркас рамки насаживают на деревянную оправку и укрепляют на намоточном станке. При этом каждый уложенный ряд витков смазывают 5%-ным жидким бакелитовым лаком (профильтрованным). По окончании намотки рамку проверяют на отсутствие обрыва, покрывают бакелитовым лаком и сушат сначала в термостате при температуре 60—70° С в течение 3—4 ч, а затем при ком­натной температуре.

Рамки приборов переменного тока и ряда переносных магнитоэлектриче­ских приборов наматываются без каркасов.

Бескаркасные рамки наматываются на шаблон, выполненный по размеру рамки. Для свободного снятия намотанной рамки с шаблона (после просушки) его рабочую часть перед намоткой покрывают тонким слоем парафина и оклеи­вают станиолем, поверх которого также наносят слой парафина.

Намотку каркасных и бескаркасных рамок следует выполнять аккуратно, с рядовой укладкой равномерно по всей площади рабочей поверхности.

Бакелизация. С целью повышения влагостойкости и диэлектрических свойств деталей из гетинакса и текстолита их пропитывают бакелитовым лаком. Техно­логия пропитки заключается в следующем: очищенную от пыли и грязи деталь загружают в сушильный шкаф и сушат при температуре 120 ± 10° С в течение 2 ч. После сушки детали на специальной подвеске, исключающей прикасание деталей друг к другу, погружают в ванну с бакелитовым лаком (температура лака 20—25° С, концентрация 25—30%, плотность 0,92—0,93) и выдерживают в ней до прекращения выделения пузырьков воздуха. Мелкие детали пропитывают в марлевых мешках, а детали, не имеющие отверстий,— на металлической сетке. Вынутые из ванны детали сушат сначала при комнатной температуре в течение 4 ч, а затем в сушильном шкафу при температуре 80 ± 10° С в течение 1 ч и при температуре 120 ± 10° С в течение 2 ч. Вынутые из сушильного шкафа детали должны иметь гладкую поверхность, без царапин, утолщений, пузырей и потеков лака.

К бакелизации не допускаются детали, имеющие глубокие царапины, тре­щины, расслоения и тому подобные дефекты.

Пайка пружин. У электроизмерительных приборов многих типов пружины служат для создания противодействующего момента и подвода тока к подвижной части приборов. Возникновение противодействующего момента в большинстве случаев основано на использовании упругих механических сил закрученной пружины, подвески или растяжки. Пружины для создания противодействую­щего момента имеют форму спирали Архимеда, которая отличается постоянным расстоянием между двумя соседними витками, что облегчает их изготовление. Противодействующий момент пружины зависит от геометрических размеров и упругих свойств материала.

Пружины представляют собой нормализованные детали и изготовляются с различными определенными значениями моментов.

Один, наружный, конец пружины крепится к неподвижной части прибора, а другой, внутренний,— к под­вижной. При повороте подвижной части пружина закручивается или раскру­чивается, создавая противодействующий момент, пропорциональный углу по­ворота подвижной части.

В большинстве приборов (кроме электромагнитных приборов и магнитоэлек­трических приборов с подвижным магнитом, в которых к подвижной части не требуется подводить напряжение) пружины используются также и для подвода напряжения или тока к подвижной части. В этом случае предусматриваются две пружины. Качество пружин во многом определяет свойства прибора в целом, поэтому выбор материала пружин и технология их изготовления имеют большое значение. Пружины изготовляются из различных бронз, обладают значительной механической прочностью, имеют высокие упругие свойства, малое электриче­ское сопротивление, стойки к коррозии, легко паяются. Технологический про­цесс пайки моментных пружин состоит из двух этапов: травления и собственно пайки.

Травление пружин осуществляется следующим образом. Промытую в спирте пружину сушат в термостате при температуре 50° С в течение 10 мин, после чего погружают в 20%-ный раствор щавелевой кислоты и кипятят в нем в течение 6—9 мин. Вынутую из раствора с помощью пинцета пружину промывают в двух ваннах с водой, в ванне с дистиллированной водой и, наконец, в спирте. В каче­стве ванночек могут быть использованы фарфоровые чашки. Промытые пружины сушат в термостате при температуре 30—40° С в течение 3—4 мин. Травление пру­жин рекомендуется производить за один день до пайки.

Перед пайкой необходимо подрезать внутренний конец пружины, залудить его и припаять с помощью легкоплавкого припоя и флюса ЛТИ к подвижной части прибора. Пайка наружного конца моментной пружины к тоководу корректора осуществляется аналогично. При пайке необходимо следить за тем, чтобы не было наплывов припоя и флюса на рабочую часть пружины.

Контроль качества пая­ных соединений следует производить при помощи лупы с 20-кратным увеличе­нием. Места пайки тщательно промывают спиртом посредством кисточки.

Измерение противодействующего момента. Противодействующий момент отдельных спиральных пружин и пружин, установленных в испытуемых прибо­рах, измеряют с помощью специального прибора, называемого моментомером. При измерении момента отдельной спиральной пружины ее закре­пляют на моментомере: наружный конец — неподвижно, а внутренний вместе с двумя стрелками прикрепляют к оси моментомера. Измерение производится вращением рукоятки моментомера до тех пор, пока одна из стрелок не повернется по шкале градусов на 90° (так обычно определяют момент пружины, отнесенный к углу закручивания 90°). При этом вторая стрелка на шкале моментов укажет значение момента испытываемой пружины в миллиграммсантиметрах.

При измерении момента пружины у собранного прибора предварительно необходимо добиться совпадения осей подвижной части испытуемого прибора и моментомера. После этого поводком моментомера зацепляют указательную стрелку испытуемого прибора и производят измерение, вращая рукоятку момен­томера до конечного отклонения стрелки. В случае отсутствия специального прибора момент пружин можно измерять более простым и менее точным методом с использованием грузиков-разновесов с массой от 0,5 до 100 мг. Сняв крышку с отбалансированного прибора, устанавливают его так, чтобы стрелка находи­лась у нулевой отметки и занимала вертикальное положение. Навесив на стрелку разновес и передвигая его вдоль стрелки, добиваются отклонения последней от первоначального положения на 90°. Значение противодействующего момента пружины определяется как произведение массы грузика (разновеса) на расстоя­ние от центра подвижной части прибора до центра грузика.

Ремонт осей приборов. Оси приборов (цельные или состоящие из двух поло­вин) изготовляются из кобальто-вольфрамового сплава и служат для установки подвижной части прибора. Концы оси, запиленные на конус, называются кернами. Подвижная часть приборов чаще всего устанавливается на кернах и подпятниках. Керн упирается в углубление подпятника, называемое кратером.

Применение растяжек для крепления подвижной части приборов зна­чительно повышает их чувствительность, исключает необходимость использова­ния в приборах кернов, подпятников и спиральных пружин для создания проти­водействующего момента. Растяжки изготовляются из нити круглого сечения или из плоской ленты. Растяжки круглого сечения широкого распространения не получили, так как их прочность при равных условиях значительно меньше проч­ности растяжек прямоугольного сечения. Растяжки круглого сечения применя­ются в приборах, где при небольшом натяжении требуется четкое возвращение указателя к нулю. Противодействующий момент растяжек и подвесов зависит от геометрических размеров ленты, упругих свойств материала и пропорциона­лен углу их закручивания.

Заточку и шлифование кернов выполняют на часовом токарном станке. Концы керна затачивают па конус (с углом 45—55°), после чего конец конуса закругляют (радиусом от 20 до 100 мк). Угол конуса и радиус закругления зави­сят от конструкции прибора.

Ремонт подпятников. Подпятники точных приборов изготовляют из твердых камней (синтетический корунд, рубин, сапфир, агат), менее точных — из твер­дой стали, фосфористой бронзы или стекла. Поверхности кратера и керна для уменьшения трения тщательно полируют. Ось прибора крепится в подпятниках с небольшим зазором, чтобы при нагревании она могла свободно расширяться. Следует, однако, учитывать, что при большом зазоре ось прибора может распо­ложиться не вертикально, а наклонно, и тогда при одинаковых вращающих мо­ментах подвижная часть прибора получит различные отклонения (погрешность от опрокидывания). Подпятники крепятся в специальных упорных винтах. При этом устанавливается необходимый зазор. Упорный винт с подпятником удер­живается от вывинчивания стопорным винтом. Следует иметь в виду, что во избе­жание дополнительных вариаций и смещений подпятник должен сидеть в своем гнезде плотно.

Ремонт указательных стрелок. Указательные стрелки изготовляются из легкого и прочного материала, обеспечивающего необходимую жесткость стрелки при малой ее массе. Чаще всего для стрелок используется листовой дюралюми­ний толщиной 0,1—0,15 мм, а также дюралюминиевые или стеклянные трубки диаметром 0,5—0.8 мм с копьями-стержнями диаметром 0,2—0,3 мм. Стрелки могут быть сплошными (изготовляемыми совместно с держателями рамок и про­тивовесов) и сборными. Стрелкодержатели обычно изготовляются совместно с дер­жателями противовесов или сектором успокоителя.

Ремонт постоянных магнитов. Постоянные магниты должны создавать магнитный поток определенной плотности, не изменяющийся во времени от внеш­них воздействий (температуры, сотрясений и пр.). Выполнение этих требований зависит от материала, из которого изготовлен магнит, технологии его обработки (стабилизации) и 4зормы. Магнитные материалы характеризуются двумя основ­ными величинами: коэрцитивной силой и остаточной индукцией. Магнитная энергия, которая может быть получена в рабочем воздушном зазоре магнитной системы, увеличивается по мере роста произведения коэрцитивной силы на оста­точную индукцию.

Для изготовления магнитов в основном применяются литые сплавы алюми­ния с никелем и железом с большой удельной магнитной энергией. К числу не­достатков никель-алюминиевых магнитов относится то, что они очень тверды и в отличие от магнитных сталей трудно поддаются обычной механической обра­ботке резанием, вследствие чего их отливают в форме готовых изделий и обраба­тывают шлифованием или подвергают электроискровой или ультразвуковой обработке. Небольшие магниты могут быть изготовлены прессованием смеси порошков металлов-компонентов (металлокерамические магниты). Форма таких магнитов получается более точной, чем литых, что требует меньших усилий на их шлифование. Форма магнитов зависит от материала. Чем меньше удельная магнитная энергия, тем больший объем всей магнитной цепи приходится на долю постоянного магнита.

Изготовленные магниты подвергаются длительной выдержке при повышен­ной температуре (структурной стабилизации), способствующей магнитной ста­бильности, а затем намагничиваются. Намагничивание магнита обычно осуще­ствляется в собранном виде в магнитной системе. Индукция в воздушном зазоре при этом получается несколько большей, чем при намагничивании до сборки. Для намагничивания магниты помещают в сильное магнитное поле. Каждая раз­борка прибора (например, для ремонта) сопровождается некоторым ослаблением магнита, что требует повторного его намагничивания. Намагничивание выпол­няется на переменном или постоянном токе.

На переменном токе намагничивание производится с помощью медных стерж­ней, помещаемых внутри магнитной системы. Через концы медного стержня про­пускается ток в несколько тысяч ампер. Полюсное отверстие магнита при этом замыкается специальной заглушкой. Питание подается через ударный транс­форматор, вторичную обмотку которого составляет стержень с надетой на него магнитной системой. Первичная обмотка трансформатора, мощность которого достигает 10 кВ«А, на короткое время включается в сеть с помощью выключате­лей. К числу недостатков намагничивания на переменном токе следует отнести неопределенность полярности магнита, что требует повторного намагничивания приборов некоторых типов.

При намагничивании постоянным током стержни подключают к заряженной батарее конденсаторов. Значение тока в этом случае достигает нескольких тысяч ампер (при емкости конденсатора примерно 20 000 мкФ и напряжении 400 В). Намагничивание магнитов можно также производить с помощью электромагни­тов постоянного тока. Такие электромагниты изготовляются из магнитомягкого материала. Магнитное поле создается катушками, питающимися от источника постоянного тока. Намагничиваемый магнит (или магнитная система) плотно зажимается между магнитопроводом электромагнита и его передвижным (с по­мощью руки) сердечником. Намагничивание происходит при пропускании по­стоянного тока через катушки электромагнита, мощность которого достигает 2 кВт.

Однако вместо намагничивания иногда требуется полностью (перед шлифо­ванием или отделкой магнитов) или частично (в процессе регулировки или ста­билизации потока) размагнитить магниты. Полное размагничивание осуществля­ется с помощью электромагнита, питающегося переменным током, для чего маг­нит располагают между полюсами электромагнита. При частичном размагничи­вании магнит помещают внутрь катушки, питаемой переменным током через автотрансформатор. Размагничивание осуществляется увеличением тока до тре­буемого значения и последующим уменьшением его до нуля. Если размагничи­вание недостаточно, операцию повторяют при большем значении тока в катушке. Частичное (до 15%) размагничивание значительно повышает стабильность маг­нитов во времени.

Контроль магнитов производится по качеству изготовления (причем опре­деляются коэрцитивная сила и остаточная индукция) и намагничиванию (изме­ряется магнитный поток в рабочем зазоре). Коэрцитивную силу измеряют коэрцитиметром, а остаточную индукцию — при помощи специального приспособле­ния с флюксметром в качестве измерителя. По замеренным значениям коэрци­тивной силы и остаточной индукции судят о качестве плавки или термообработки магнита. Измерение магнитного потока в рабочем зазоре осуществляется с по­мощью флюксметра.

Изготовление основания шкалы. Основание шкалы чаще всего изготовляют из листовой латуни, цинка, стали, алюминия или дюралюминия. Отметки наносят на лицевую сторону шкалы, предварительно обработанную травлением для придания шкале серебристого оттенка (алюминиевые шкалы для массовых при­боров) либо покрытую белой светостойкой эмалью (шкалы щитовых и лабора­торных стрелочных приборов, приборов с отражением светового луча от шкалы) или черной эмалью (шкалы щитовых приборов с цветными отметками). Шкалы судовых приборов чаще всего изготовляют с отметками и цифрами, нанесенными на освеченное основание.

Градуировка шкал производится под током. Действительное значение изме­ряемой величины определяется или по образцовому прибору, или с помощью специальных градуировочных установок с автоматизированным отсчетом измеряе­мой величины. Качество градуировки определяется методом нанесения отметок на шкалу и точностью образцового прибора (или градуировочных установок). Градуировка выполняется нанесением на основание шкалы основных (цифровых)-отметок, соответствующих определенным значениям измеряемой величины. При неравномерности шкалы, а также при большом расстоянии между основными от­метками наносятся отдельные промежуточные отметки. Расстояние между от­метками, полученное в процессе градуировки, делится на чертежной машине соответственно характеру шкалы и числу промежуточных отметок.

У судовых приборов с освеченным основанием шкалы на нее наносят несве­тящиеся черные знаки. В этом случае на тщательно очищенную поверхность шкалы с помощью пульверизатора наносят грунт (например, 329В, а затем АСБ-1). Высушенный грунт покрывают несколькими слоями светящейся краски, на ко­торую затем наносят лаковое защитное покрытие. Светящаяся краска состоит из люминофора (ФКП-0,3) и лака (ВМК-5). Смесь разводят до нужной вязкости в специальном растворе на основе ксилола. Этот светящийся состав совершенно безвреден и благодаря свечению поля шкалы обеспечивает хорошую видимость знаков. На освеченную шкалу наносят черные знаки, после чего шкалу вторично покрывают защитным слоем лака ВМК-5. Шкалы закрепляют с помощью шкальных винтов, под головку которых ставят шайбы, предохраняющие покрытия основания шкалы. После установки шкалы проверяют расстояние между стрел­кой и шкалой, которое должно быть одинаковым по всей длине стрелки на угле отклонения. Это расстояние не должно превышать 0,01/+ 1 мм (I—длина шкалы), а у шкал длиной меньше 60 мм — 1,5 мм. В приборах, у которых шкала и стрелка находятся в одной плоскости, зазор между шкалой и концом стрелки не должен превышать 1 мм. Проверка расстояния между стрелкой и шкалой про­изводится щупом-лесенкой.

После установки шкал проверяют осевой зазор и в случае необходимости производят подрегулировку и законтривание гайки верхнего подпятника.

Внутренние шунты и добавочные сопротивления. Шунты и добавочные сопротивления изготовляются из манганина, имеющего высокое удельное сопро­тивление (0,45 Ом-мм²/м), малый температурный коэффициент [(5—10)X10~⁶ °С], малую электродвижущую силу в паре с медью (1 — 2 мкВ/°С) и вы­сокую стабильность сопротивления во времени. Для шунтов манганин применяется в виде проволоки, стержней, лент и полос, а для добавочных сопротивлений — в виде тонкой проволоки в эмалевой, металвиниловой и винифлексовой изоляции.

Внутренние шунты весьма разнообразны по форме и размерам. Много­предельные ступенчатые шунты изготовляются из листового манганина. Для разделения многопредельных шунтов на ряд сопротивлений (включаемый последовательно) служат специальные отростки, выполняющие роль токоподводов. Для увеличения сопротивления участка пластин между токоподводами сверху и снизу делаются специальные пазы, распиловкой которых выполняется подгонка сопротивлений, составляющих участки шунта. Для дополнительного крепления шунтов имеется отверстие. Однопредельные внутренние шунты изготовляются в виде пластины с припаянными медными наконечниками или в виде катушек.

Сопротивление шунтов находится в пределах от сотен миллиом до тысяч­ных долей миллиом и подгоняется к номинальному значению с точностью, опре­деляемой классом шунта и соответственно прибора. Подгонка пластинчатых шун­тов производится опиливанием, а катушек — уменьшением длины проволоки. После подгонки шунты стабилизируются: подвергаются термообработке и даже длительной выдержке при номинальной температуре (шунты высоких классов точности). В готовых шунтах манганин для защиты от окисления покрывается краской или лаком. Все внутренние шунты припаиваются твердыми припоями к соответствующим местам измерительной цепи прибора, для чего в наконечники шунтов (кроме штампованных) впаяны токоподводящие проводники, изогнутые предварительно с учетом положения монтажных проводов. Плоские штампован­ные шунты вместо токопроводящих проводников имеют отростки — токоподводы (отштампованные как одно целое с шунтом), к которым припаиваются провода.

Добавочные сопротивления наматываются на каркасы из пластмассы или керамики. В приборах переменного тока, потребляющих значи­тельное количество энергии, сопротивления наматываются на пластинчатый кар­кас и охлаждаются лучше, чем сопротивления для приборов постоянного тока, наматываемые на катушки. Катушки приборов постоянного тока наматываются рядовой намоткой в один или много рядов. В приборах переменного тока, пред­назначенных для повышенного диапазона частот, намотка выполняется бифилярно, парным проводом (например, наматывают провод одновременно с двух катушек, предварительно спаяв концы проводов). Катушки с бифилярной намот­кой обладают малой индуктивностью, но сравнительно большой емкостью. Если требуются малые индуктивности и емкости, то схемы намотки значительно услож­няются. Подгонка катушек выполняется отматыванием лишнего провода.

Уравновешивание подвижной части приборов. Уравновешивание произ­водится с помощью имеющихся на подвижной части приборов грузиков-противо­весов, передвигающихся по балансировочным стержням. Для уравновешивания приборов необходимо, чтобы центр их подвижной части лежал на оси вращения, т. е. на прямой, соединяющей концы кернов или точки крепления растяжек, Приборы, имеющие противодействующий момент, уравновешиваются в обесто­ченном состоянии, а приборы, не имеющие противодействующего момента (логометры), — под током. Перемещение грузиков при уравновешивании осуще­ствляется с помощью электрического паяльника малого размера или специальными балансировочными ключами, которые прогревают грузик до расплавления шел­лака. Закрепляются грузики каплей шеллака с последующим его высыханием (при подогреве). Уравновешивая приборы с большим временем успокоения (мил­ливольтметры), их замыкают на внешнее сопротивление, чтобы уменьшить про­должительность успокоения.