Устройство для определения частот резонансных колебаний вращающегося вала

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИК ае (и) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3615310/18-28 (22) 25.04.83 (46) 07.07.8I . Бюл. В 25

fQCYglAPCT8FHHbIA КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (72) Г.В. Грязев, В.Я. Красюк, И.Ф.Квашин, В.И. Цыбулько, В, К. Боярчук и Е.Н.Турчин (53) 620.178.53(088.8) (56) 1. Исакович M.M. и др. Устранение вибрации электрических машин. Л., "Энергия", с. 92-96, рис. 2-37.

2. Исакович И.И. Устройство для непрерывного измерения и записи параметров неуравновешенности вращающихся роторов.-В сб..Теория и практика уравновешивания машин и приборов.

Под ред. В.А.Шепитильникова. И., "Машиностроение", 1970, с. 436-440 (прототип) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЧАСТОТ РЕЭОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ ВРАЩМОЩЕГОСЯ ВАЛА, содержащее датчик вибрации, подключенный к нему детектор, ИЯ) С 01 Н 13 00 G 01 М, 7 00 датчик оборотов, подключенный к Управляющему входу детектора,и индикатор резонанса, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности определения критической частоты вращения, оно снабжено анапогоцифровым преобразователем, включенным между выходом детектора и первым входом индикатора, преобразователем частота-код, включенным между датчиком оборотов и вторым входом индикатора, подключенными параллельно к выходу аналого-цифрового преобра. зователя гальванически связанными буферным регистром и схемой сравнения кодов, подключенным к последней триг- Я гером, соединенной с ним схемой И, второй вход которой подключен к третьему выходу. схемы сравнения, а выход - к входу индикатора, и блоком управления, подключенным раздельны- р ми выходами к входам буферного ре-.. гистра и схемы сравнения кодов, а .входом — к выходу преобразователя

3иаай частота-код.

f 1101

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в теплоэнергетике для определения частот резонансных колебаний вращающегося

5 вала, например критической частоты вращения ротора турбомашины.

Известно устройство, содержащее датчик вибрации, датчик частоты вращения ротора и двухкоординатный самописец, входы которого соединены с выходом датчика вибрации и выходом . датчика частоты вращения.

В этом устройстве сигнал с выхода датчика частоты вращения воздействует 15 на одну из кареток двухкоординатного самописца, которая перемещается пропорционально частоте вращения ротора, а сигнал датчика вибрации— на другую каретку. В процессе набора оборотов на ленте самописца получают е частотную характеристику ротора, на которой критические частоты вращения отображены в виде максимумов вибрации11 1.

Недостатком этого устройства является низкая точность определения критической. частоты вращения из-за искажения частотной характеристики турбомашины высшими составляющими вибрации (кратными основной частоте вращения, которые составляют около

20Х для второй гармоники и около

10X — для третьей гармоники).

При этом имеют место погрешности, связанные с участием оператора в расшифровке частотной характеристики.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения частот резонансных колебаний вращающегося вала, содержащее датчик виб- 40 рации, подключенный к нему детектор, датчик оборотов, подключенный к управляющему входу детектора, и индикатор резонанса.

При определении критических частот вращения на одну из кареток двухкоординатного самописца, выполняющего роль индикатора, подается пропорциональный частоте вращения вала сигнал, получаемый с помощью пре- 5О образователя частота-напряжение. На другую каретку самописца подается постоянное напряжение с выхода детектора, пропорциональное амплитуде основной (первой) гармоники составляющих 55 .вибрации.

Сигнал от вибродатчика подается на самописец через управляемый

686 2 опорным напряжением частотно-избирательный элемент, полоса пропускания которого автоматически настраивается на основную составляющую вибрации вала 23.

Недостатком известного устройства является низкая точность определения критической частоты вращения, обусловленная погрешностями преобразования и отображения частоты вращения, составляющих обычно не менее 3-4Х (90-120 об/мин); погрешностями, связанными с участием оператора в определении критических частот.

Целью изобретения является повышение точности определения критической частоты вращения.

Поставленная цель достигается тем,,что устройство для определения частот резонансных колебаний вращающегося вала, содержащее датчик вибрации, подключенный к нему детектор, датчик оборотов, подключенный к управляющему входу детектора, и индикатор резонанса, снабжено аналого-цифровым преобразователем, включенным между выходом детектора и первым входом индикатора, преобразователем частота-код

Ь

Ф включенным между датчиком оборотов и вторым входом индикатора, подключенными параллельно к выходу аналогоцифрового преобразователя гальванически связанными буферным регистром и схемой сравнения кодов, подключенным к последней триггером, соединенной с ним схемой И второй вход которой подключен к третьему выходу схемы сравнения, а выход — к входу индикатора, и блоком управления, подключенным раздельными выходами к входам буферного регистра и схемы сравне.ния кодов, а входом — к выходу преобразователя частота-код.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит размещаемый

1 на контролируемом валу датчик 1 вибрации, подключенный к нему частотный детектор 2, датчик 3 оборотов, подключенный к управляющему входу детектора 2, и цифровой индикатор 4 резонанса. Между выходом детектора 2 и первым входом индикатора 4 включен цифроаналоговый преобразователь 5; преобразователь 6 частота-код включен между датчиком 3 оборотов и вторым входом индикатора 4.

К выходу цифроаналогового преобразователя 5 параллельно подз 1 101686 4 ключены буферный регистр 7 и от темпа набора оборотов турбомашиной, схема 8 сравнения кодов, имеющие т. е. определяется длительностью интермежду собой гальваническую связь вала времени, за который приращение (выход регистра 7 — второй вход схе- частоты вращения составит заранее мы 8 сравнения). К двух выходам схе- 5 заданную (фиксированную) величину. мы 8 сравнения кодов подключен вхо- Тактовые импульсы ТИ 2 формируютдами триггер 9, к выходу которого ся блоком 11 управления по спаду им« подключена первым входом схема 1О И, пульсов ТИ 1. . а второй ее вход соединен с третьим В зависимости от значения кодов выходом схемы 8. А выход схемы 1О И 10 на входах схемы 8 сравнения на выхоподключен к третьему входу индика- дах последней формируется одно из устора 4. Блок 11 управления ловий подключен раздельными выходами к вход4м буферного регистра 7 и схемы 8 Au<.(Äw.qg д,,,,1,„ сравнения кодов а вход блока 11 упУ !5

Ill в ., Я,. д равления подключен к выходу преобразователя 6 частота-код. где ALU — значение вибрации в момент

Устройство работает следующим об- . достижения ротором частоты разом. вращения из.

Полигармонический сигнал с выхода датчика 1 вибрации поступает на первый вход детектора. 2, который, выделяет составляющую вибрации ротора оборотной частоты. Этот сигнал преобразу 5 ется аналого-цифровым преобразователем

5 в цифровой код, который поступает на один из входов цифрового индикатора 4.

Сигнал с выхода датчика 3 оборотов поступает на второй (управляющий) вход частотного детектора 2,обеспечивая его пе30 рестройку синхронно с изменением частоты вращения,а также — на вход преобразователя 6 частоты вращения в цифровой код

/ которыи подается на блок 11 управления и индикатор 4. Цифровой код с вы- 5 хода аналого-цифрового преобразователя S поступает на вход буферного регистра 7 и один из входов схемы 8 сравнения кодов. На второй вход этой схемы 8 подается код с выхода буфер- 40 ного регистра 7. Работа схемы 8 сравнения тактируется блоком 11 управ ления. Тактовым импульсом ТИ 1 обеспечивается запись кода текущего зна чения вибрации в буферный регистр 7, 45 по тактовому импульсу ТИ 2 производится сравнение кода текущего значения вибрации, поступившего на схему 8 сравнения с выхода аналого-цифрового преобразователя 5, с кодом, хранив- шимся в буферном регистре 7.

Тактовые импульсы ТИ 1 формируются блоком 11 управления по значению кода текущей частоты сд1вращения.

Интервал между импульсами ТИ 1 является величиной переменной и зависит

У

Aau,+бы- значение вибрации в момент достижения ротором частоты вращения (и>; + bM ).

Анализ условий осуществляется логическим элементом — схемой 10È. При достижении равенства Ам; = М м; + а о при условии, что в предыдущем цикле измерения выполнялось условиеAar,(М +4ш, которое запоминается триггером 9, схема 10 И разрешает срабатывание индикатора 4, который фиксирует частоту вращения в момент прохождения максимума частотной характеристики, т.е. критическую частоту вращения.

Одновременно цифровой индикатор 4 отображает амплитуду вибрации ротора, соответствующую данной критической скорости.

При снижении числа оборотов турбомашины ниже минимума, частотной характеристики частота вращения не индицируется, так как условие Ми.(Aw.id

1 не выполняется.

Устройство регистрирует критическую частоту вращения как при разгоне,так и торможении турбомашины. ° Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности определения критической частоты вращения за счет снижения погрешности тракта преобразования и отображения частоты вращения благодаря введению цифровых узлов, обработки и преобразования информации, погрешность которых (0,1-0,57) на порядок ниже погрешности аналоговых устройств (1-5X) а также за счет исключения субъективных погрешностей оператора.

ff01686

Составитель А.Долгова

Техред С. Мигунова Корректор В.Бутяга

Редактор Г.Волкова

Заказ 4753/26 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1i3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4