Способ виброакустического контроля турбоагрегата и устройство для его осуществления

 

1. Способ виброакустического конгроля турбоагрегата путем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энерге-тического частотного спектра виб- . раций для каждой точки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения координат источника вибрации , после определения э.нергетического частотного спектра в каждой точке дополнительно посредством быстрого преобразования Фурье определяют пространственно-временной спектр вибрации, по максимальной величине которого определяют векторы распространения вибрационных волн, а координаты источника вибра- Ш1И определяют по пересечению векторов, 2. Устройство для виброакустического контроля турбоагрегата, содержащее каналы измерений вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата , каждый из которых включает группу вибродагчиков и подключен к анализатору энергетического частотного спектра, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство содержит установленные в каждом канале блоки с о быстрого преобразования Фурье и блоки определения векторов скоростей, а так (Л же блок определения координат, причем блоки быстрого преобразования Фурье подключены к анализаторам энергетического частотного спектра, а блоки определения векторов скоростей выполнены в виде последовательно соединенных коммутатора, вход которого подключен к эо выходу блока реализации быстрого пре3i образования Фурье, компаратора, первого аналогового ключа, второй вход которого jO подключен к коммутатору, и первого бло:л ка памяти, выход которого связан с вто:о рым входом компаратора, а также последсжательно соединенных второго ключа, первый вход которого связан с вторым выходом коммутатора, а второй вход - с компаратором, и второго блока памяти, а блок определения координат -выполнен в виде последовательно соединенных пер вого цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму блоку памяти блока определения вектора скорости первого канала, первого усилителя, первого блока вычитания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3<511 С, 01 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3229269/25-06 (22) 31.12.80 (46) 15.04.84. Бюп. Х 14 (72) А.А.Алексеев, М.А.Алексеев и А.И.Соподовников (71 ) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им.

В,И.Ульянова (Ленина) (53 ) 621 438-55(088.8) (56) 1. Элькинд Ю.М. Контроль вибрации мощных гидрогенераторов. M ..,, "Энергия", 1 97 9, с. 1 68.

2. Авторское свидетельство СССР

М 3 12160, кл. Cj 01 М 7/00, 1971.

3. Карасев В.А., Максимов В.П., Сидоренко М.К. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей. N., Машиностроение, 1978, рис. 4,16, с. 1 26.

4.Там же, с. 32. (54 ) СПОСОБ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ТУРБОАГРЕГАТА И УСТРОЙСТВО Ш1Я ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ виброакустического контроля турбоагрегата путем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энергетического частотного спектра вибраций для каждой точки, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения координат источника вибрации, после определения энергетического частотного спектра в каждой точке дополнительно посредством быстрого преобразования Фурье определяют пространственно-временной спектр вибрации, по максимальной величине которого опреде»ЯО„, 1086353 А ляют векторы распространения вибрационных всцтн, а координаты источника вибрации определяют по пересечению векторов.

2. Устройс Во для виброакустического контроля турбоагрегата, содержащее каналы измерений вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата, каждый из которых включает группу вибродатчиков и подключен к анализатору энергетического частотного спектра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство содержит установленные в каждом канале блоки быстрого преобразования Фурье и блоки определения векторов скоростей, а также блок определения координат, причем блоки быстрого преобразования Фурье подключены к анализаторам энергетичес» кого частотного спектра, а блоки определения векторов скоростей выпопнены в виде последовательно соединенных коммутатора, вход которого подключен к выходу блока реализации быстрого преобразования Фурье, компаратора, первого аналогового ключа, второй вход которого подключен к коммутатору, и первого блока памяти, выход которого связан с вторым входом компаратора, а также последовательно соединенных второго ключа первый вход которого связан с вторым выходом коммутатора, а второй вход - с компаратором, и второго блока памяти, а блок определения координат .выполнен в виде последовательно соединенных первого цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму блоку памяти блока определения вектора скорости первого канала, первого усилителя, первого блока вычитания, 3086353 и первого блока деления, тек также последовательно соединенных второго цифрового вычислителя функции тангенса вход которого подключен к второму

6поку памяти блока опредепения вектора скорости второго канала, второго усилителя, первого 6пока умножения, второй вход которого подключен к выходу первого цифрового вычислителя функции тангенса, второго блока вычитания и второго блока деления и, кроме того, 1

Изобретение относится к испытаниям турбоагрегатов а в частности к способам и устройствам дпя виброакустической диагностики технического состояния турбоагрегатов, 5

Известен способ виброакустического контропя турбоагрегата путем периодического измерения уровня вибрации в различных точках ротора и корпуса f3. J., Известный способ не позвопяет апре- IO де..: ть параметры вибрации одной частоты отдельно дпя двух или более источников, а также, координаты источников вибрации !

Известен также способ виброакустического контратя турбоагрегата путем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энергетического частотного спектра вибраций дпя каждой точки (2 .

Однако известный способ не позволяет определить координаты источников вибра- ции, что ограничивает функциональные воэможнос ти спас абае

)5

Известно устройство дпя виброакусти= ческ ого контроля турбоагрегата, содержащее последовательно включенные вибропреобразователь, полосовой фильтр, детектор и индикатор 33 .

Известное устройство не позвоняеи определить параметры вибрации одной частоты отдельно дня двух или более источникю, а также координаты источников вибрации.

Известно также устройство дпя вибро35 акустического контроля турбоагрегата, содеркашее канапы измерений вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата, каждый из кото40 рых включает группу вибродатчиков и второго бпока умножения, входы которого подключены к первому усилителю и второму цифровому вычислителю функции тангенса, а выход - к второму входу второго 6пока вычитания, и третьего блока вычитания, входы которого подключены к обоим цифровым вычислителям функции тангенса, а выход - к вторым входам первого и второго блоков деления, причем второй вход первого бпока вычитания подключен к второму усилителю.

2 подключен к анализатору энергетического частотного спектра (4 g .

Однако известное устройство не позволяет определить координаты источника вибраций, что ограничивает его функциональные воэможности.

Бель изобретения - расширение функциональных возможностей путем определения координат источника вибрации.

Поставпенная цель достигается тем, что согласно способу виброакустического контропя турбоагрегата путем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энергетического частотного спектра вибраций для каждой точки, после определения энергетического частотного спектра в каждой точке дополнительно посредством быстрого преобразования

Фурье, определяют пространственновременной спектр вибрации, по максимапьной величине которого определяют векторы распространения вибрационных .

Х волн, а координаты источника вибрации определяют по пересечению векторов.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство дпя виброакустического контроля турбоагрегата, содержашее каналы измерений вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата, каждый из которых включает группу вибродатчиков и подключен к анализатору энергетического частотного спектра, содержит установленные в каждом канале бпоки быстрого преобразования Фурье и блоки определения жкторов скоростей, а также блок определения координат, причем блок быстрого преобразования Фурье подключен к анализаторам энергетического частотного спектоа.

1и863

3 а блоки определения векторов скоростей . выпопнены в виде последоватжьно соединенных коммутатора, вход которого подключен к выходу блока реализации быстрого преобразования .Фурье, компаратора, 5 первого аналогового кпюча, второй вход которого подключен к коммутатору, и первого блока памяти, выход которого связан с вторым входом компаратора, а также последовательно соединенных второго ключа, первый вход которого связан с вторым выходом коммутатора, а второй вход — с компаратором, и вто рого бпока памяти, а бпок определения координат выпопнен в виде последоватепьно соединенных первого цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму бпоку памяти бпока определения вектора скорости первого канала, первого усилителя, первого бпока вычитания и первого бпока деления, а также последоватепьно соединенных второго цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму блоку памяти опредепения вектора скорости второго канала, второго усилителя, первого бпока умножения, второй вход которого подкпючен к выходу первого цифрового вычислителя функции тангенса, второго блока вычитания и второго бпока деления, и, кроме того, второго блока умножения, входы которого подтиючены к первому усилителю и второму цифровому вычиспитепю функции тангенса, а выход - к второму входу второго бпо- З5 ка вычитания, и третьего бпока вычитания, входы которого подключены к обоим цифровым вычислителям функции тангенса, а выход - к вторым входам

40 первого и второго блоков деления, при.чем второй вход первого бпока вычитания подключен к второму усипитепю.

На фиг, 1 представлена блок-схема 4s устройства дпя виброакустического контропя турбоагрегата; на фиг. 2 бпок- хема бпока определения вектора скорости на фиг. 3» »бпок-схема бпока определения координат. 50

Устройство содержит две группы

1 и 2 вибродатчиков 3, устанавпиваемых на корпусе турбоагрегата, анализаторы 4 и 5 энергетического частотного . спектра, блоки би 7 и реализации быст рого преобразования Фурье, бпоки 8 и 9 определения векторов скоростей и бпок

10 определения координат.

Блок определения векторов скорости состоит (фчг. - ) из коммутатора 11, компаратора 12, первого анапогового ключа 13, второго анапогового ключа

14, первого блока памяти 15, второго блока памяти 16.

-Блок определения координат состоит (фиг. 3 ) из первого и второго цифровых вычислителей тангенса 17 и 18, первого и второго усилителей 19 и 20, первого и второго бпоков 21 и 22 умно жения, первого, второго и третьего бпоков 23-25 вычитания, первого и второго блоков 26 и 27 депения, Предлагаемый способ виброакустического контропя заключается в том, что измеряют вибрационный сигнал по меньшей мере в двух точках турбоагрегата.

Ътя каждой точки определяется энергетический частотный сектр. Посредством быстрого преобразования Фурье опредечяют пространственно-временной спектр вибрации дтя выбранной частоты.

По максимальной величине пространственно-временного спектра дпя каждой точки определяют векторы распространения вибрационных ванн, каждый из которь.х указывает направление на источник вибрации и скорость распространения вибрационной всцтны. По пересечению векторов (@пи их предложений .в пространстве) определяют координаты источника вибраций выбpQHH ой час тоты, Устройство работает следующим образ рм.

Сигналы с вибродатчиков 3 каждой из групп 1 и 2 поступают соответственно на анализаторы 4 и 5 энергетического частотного спектра, которые вычисляют оценки взаимных спектральных плотчос тей

, Ю,,(l, 6п Ь, ,и =,М,М; где М вЂ” номера датчиков, - частота, Сигнапы, определяющие значения взимных спектральных плотностей, поступают с выходов анализаторов 4 и 5 энергетического частотного спектра на входы бпоков 6 и 7 реализации быстрого преобразования Фурье, которые осуществпяют двумерное преобразование Фурье входных сигнапов. Сигналы на выходе бпоков 6 и 7 определяют значения оценки пространственно-временного спектра л » л л

Р (< М ) и Р (1, 1с) соответственно, ;де k — вопновое число. Сигналы с выходов бпоков 6 и 7 поступают на сь% 108635 отвествующие входы блоков 8 и 9 определения векторов скоростей, В блоке определения вектора скорости определяется- вектор скорости распространяющейся вибрационной волны (непревпение на источник вибрации и величина скорости распространения ванны), Вектор скорости определяется путем нахождения наибольшего значения пространственно-временного спектра в пространстве волна- 1О вых чисел "к (к, k> ). Максимальному значению оценки Р (f, k ) и л з

P (4, k ) соответствует значение волнового числе ax (хп с х g max) и (y 1с

) дх x п1с(х yïj ), которому В свою j 5 х очередь, соответствует угпп с, между вектором скорости и осью k для одной точки турбоагрегата и угол d." между вектором скорости и осью к, для другой точки турбоагрегата. Коммутатор 20

11 первым своим выходом поочередно подключает выходы блока реализации быстрого преобразования Фурье к первому входу компаратора 12 и при превышении значения сигнала с очередного s выхода блока реализации быстрого нреобразрвания Фурье над значением в бпо= ке памяти 15, выход которого подключен ко второму входу компаратора 12, сигнал с выхода компаратора 12 подает-: о ся на первый вход анелоговогo ключа

13 и второй вход аналогового ключе 14.

Через аналоговый ключ 13 (второй входвыход ) в этом случае новое значение пространственна-временного спектре за:=

35 писывается в блоке памяти 1 5, а через ключ 14 (первый вход -, выход) на блок памяти 16 со второго выхода компаратора поступает сигнал, определяющий значение угла между направлением на очередное значение пространственно1 временного спектра и осью

В том случае, когда значение простран= ственно-времени ого спектра максимально, сигнал, поступающий на бпок 16, определяет значение угла распространения вибрационной волны с((d, ) по отношению к оси ky (k ), На входы блока 10 определения каор=. дннат поступают сигналы с выхода блока памяти 16 блоков 8 и 9 определения

r векторов скорости, определяющие углы с и aL распространения вибраци анной валны определенной частоты по отношению к каждой точке турбоагрегата. По

) расстоянию между центрами групп датчи - - ков (тачками турбоагрегата ) и углам pac= пространения вибрационной волны по от-. ношению к каждому центру в блоке 10 определяются координетъi »сточников вибре ции, Первый и второй цифровые вычислители функции тангенса угле 1 7» 18 вычисляют соответственно тангенсы углов о. и d, . Усилители 19 и 20 осуществляют умножение значений тенгенсов углов на соответствующие значения координат центров групп датчиков (точек турбоагрегета) хо и х, которые априорно известны, Значейия сигналов с выходов усилитепей 19 и 20 соответственно рев ны х, d. » xj t- с„- сс . Блок 23 осушествляет вычитание значения сигнала, поступающего с выходе усилителя 20, из зне чения сигнала с выхода блока 19 (xone%.d-- yо 1Фd ), блок 24 ó åс юляет вычитание значения сигнала с выходе вычислителя 17 иэ значения сигнала с выходе выч»слителя 18 (о . — + с ). Блок 26 осуществляет деление значения сигнала с выхода блока

23 на значение сигнала с выходе блока

24, и результат делен»я определяет значение абциссы источнике вибрации

Х ted x -r,o-с о о Ф ист .(! г

Блок 21 осуществляет умножение значения сигнала с выхода блока 17 на значение сигнала с выходе усилителя 20 (х -„ - . - с(,) е блок 22 осуществляет умножение значения сигнале с выхода вычислителя 18 на значение сигнала с выхода блоке 19 (х о с .о ) . Блок 25 осуществляет вычитание значения сигнала " выходе блока

21 иэ сигнала с выходе блока 23 (p Qd: яс Х 0 А: >лок 2 осу ществпяет деление значения сигнала с выходе блока 25 на эначечие сигнала с

24» рез-.пьтат деления определяет значение ординаты Hcto íèêà вибрации хо -go(4qd х kgaf„

1 - с -1 ы

Таким образом, изобретение позволяет определить координаты источников вибрации, вro, в свою очередь, поэвапяет оценить спектральные характеристики вибрации (пространственно- временной спектр) для каждого источника вибрации отдельнс. на выбранной частоте, что расширяет функциональные воэможности системы виброекустической диагностики турбоагрега та, ховожз

1086353 gggg Заказ 223 6/42 Тираж 823 йоллисыое

Филиал ШШ Пвтент, r.Óêrîðîä, ул.Проектная, 4