Устройство для измерения частотных характеристик колебаний вращающегося вала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в теплоэнергетике для определения частотных.характеристик ротора турбомашины. Повышение точности определения амплитуды составляющих вибрации и расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3 подаются импульсы частоты, кратной частоте вращения дала с умножителя 6 частоты через схему И 10. По каждому импульсу осуществляется выборка мгновенного значения амплитуды полигармонического сигнала с датчика 1 вибрации. В вычислителе 4 определяются амплитуда и фаза гармонических составляющих вибрации. 1 ил. с (Л з: 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D4G01 Н 11 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

9С р )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Б.

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3682261/24-28 (22) 26. 12. 83 (46) 15. 05. 87. Бюл. Ф 18 (71) Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Главэнергоремонта (72) В.Я.Красюк, М.Ф.Квашин, В.К.Боярчук, А.С.Барков и Ю.В.Грешников (53) 534.08 (088.8) (56) Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. — Справочник под ред, В.В.Клюева. N. Машиностроение, 1978, с. 123.

Авторское свидетельство СССР

В 1101686, кл. G 01 Н 13/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТHbK ХАРАКТЕРИСТИК КОЛЕБАНИЙ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в теплоэнергетике для определения частотных, характеристик ротора турбомашины. Повышение точности определения амплитуды составляющих вибрации и расширение функциональных возможностей достигается за счет того, что на вход запуска аналого-цифрового преобразователя

3 подаются импульсы частоты, кратной частоте вращения цала с умножителя 6 частоты через схему И 10. По каждому импульсу осуществляется выборка мгновенного значения амплитуды полигармонического сигнала с датчика 1 вибрации. В вычислителе 4 определяются амплитуда и фаза гармонических составляющих вибрации. 1 ил.

1310644

30 !

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в теплоэнергетике для определения частотных (амплитудных и фазовых) характеристик колебаний вращающегося вала, например частотных характеристик ротора турбомашины.

Целью изобретения является повышение точности определения амплитуды составляющих вибрации и расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности синхронного определения и регистрации амплитудной и фазовой характеристик колебаний вращающегося вала на первой (основной) и кратных гармониках.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит размещаемые на контролируемом валу датчик 1 вибрации и датчик 2 частоты вращения вала. К датчику 1 вибрации подключены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 3, цифровой вычислитель 4 (например, микроЭВМ,микрокомпрессор), блок 5 цифровой индикации и регистрации.

К выходу датчика 2 частоты вращения подключен кодоуправляемый умножитель 6. частоты, управляющий вход которого подключен к первому управляющему выходу цифрового вычислителя 4, Между выходом умножителя 6 частоты и входом аналого-цифрового преобразователя 3 включена схема 7 синхронизации, состоящая иэ формирователя 8 импульсов, вход которого соединен с вторым управляющим входом цифрового вычитателя 4, триггера 9, один из установочных входов которого соединен с выходом формирователя 8 импульсов, первой схемы И 10, один из входов которой соединен с выходом триггера 9, другой — с выходом кодоуправляемого умножителя 6 частоты, а выход — с входом запуска аналогоцифрового преобразователя 3, второй схема И 11, один из входов которой соединен с вторым управляющим выходом цифрового вычитателя 4, а выход — с другим установочным входом триггера 9. Устройство содержит также преобразователь 12 частота-код, включенный между выходом датчика 2 частоты вращения и одним из входов блока 5 цифровой индикации и регистрации.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Импульсы с. частотой F p с выхода датчика 2 частоты вращения вала поступают на вход умножителя 6.

При этом импульсы частоты Рв„ генерируются датчиком 2 частоты вращения только в момент прохождения поц ним метки (например, выступа или впадины), нанесенной на поверхность вала, т.е. привязаны по фаэовому углу к метке на валу. С выхода умножителя 6 импульсы частоты N F (кратной и синфазной частоте Гв ) поступают на другой вход схемы Й IO.

Коэффициент умножения N определяется кодом, поступающим на вход кодоуправляемого умножителя 6 с первого управляющего выхода цифрового вычислителя 4, и может принимать значения N, 2N, 3N и т,д.

В исходном состоянии схема И 10 закрыта запрещающим сигналом, поступающим с выхода триггера 9, а схема

И 11 — запрещающим сигналом, поступающим с второго управляющего выхода цифрового вычислителя 4, Устройство работает в двух циклах.

Первый цикл (вв од информации) начинается в момент снятия цифровым вычислителем 4 с входа схемы И 11 запрещающего сигнала. Тем самым разреЗ5 шается прохождение на ее выход импульсов частоты F . Первый прошедший через схему И 11 импульс F устанавливает триггер 9 в состоянйе, разрешающее прохождение через схему

И 10 на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3 импульсов частоты N Е . По каждому импульсу частоты

N F осуществляется выборка мгновенвр ного значения амплитуды полигармони45 ческого сигнала U(t ), поступающего с выхода датчика 1 вибрации на вход аналого-цифрового преобразователя 3.

Таким образом осуществляется синхронизация процесса выборки значений

50 амплитуды полигармонического сигнала с частотой вращения вала, т.е. фазовая привязка первой и, соответственно, последующих выборок к метке на валу. При этом независимо от текущего значения частоты вращения вала

55 на вход цифрового вычислителя 4 за один период частоты вращения вала поступает N выборок.

3 13 1064

Цикл ввода информации заканчивается выдачей со второго управляющего выхода вычислителя 4 на вход схемы И 11 запрещающего сигнала. В момент перехода этого сигнала с разрешающего на запрещающий формирователь

8 формирует сигнал, который устанавливает триггер 9 в положение, запрещающее прохождение импульсов частоты

N F на вход запуска аналого-цифро- !О вого преобразователя 3.

Во втором цикле (обработка информации) цифровой вычислитель 4, используя полученные в первом цикле выборки амплитуды полигармоничес- 15 кого сигнала V(t), вычисляет коэффициенты его разложения в ряд Фурье

С „ и В„ (k — номер k -й гармоники):

Формула и з о б р е т е и и я

Устройство для измерения частотных характеристик колебаний вращающегося вала, содержащее датчик вибрации вала, аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные датчик частоты вращения вала, преобразователь частота-код и блок пифровой индикации и регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены цифровой вычислитель, включенный между выходом аналогоцифрового преобразователя и одним из входов блока цифровой индикации и регистрации, кодоуправляемый умножитель частоты, подключенный информационным входом к выходу датчика частоты вращения вала, а управляемым— к первому управляющему выходу цифрового вычислителя, схема синхронизации, состоящая из формирователя импульсов, вход которого соединен с вторым управляющим входом цифрового Ч -1 2 и 2k .

U(- — i) соз (--- i);20

i =O

2

Вк

2Я ., 2k .

U(— - i) sin(- — i) N N. 25

35

40 вычислителя, триггера, один из установочных входов которого соединен с выходом формирователя импульсов, первой схемы И, один из входов которой соединен с выходом триггера, второй— с выходом кодоуправляемого умножителя частоты, а выход — с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, и второй схемы И, один из входов которой соединен с вторым управляющим выходом цифрового вычислителя, второй — с выходом датчика частоты вращения, а выход — с другим установочным входом триггера, при этом. выход датчика вибрации соединен непосредственно с информационным входом аналого-цифрового преобразователя.

ВНИИПИ Заказ 1880/36 Т аж 500

Подписное

Произв.-nosmrp; пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Дискретные значения синусной и косинусной составляющих опорного сигнала в вычислитель в цикле ввода информации не вводятся, а хранятся в памяти вычислителя ° В процессе вычисления выборки с номером всегда умножается на i-e значение синусной или косинусной составляющей сигнала.

Значение первой выборки умножается на синусную и косинусную составляющие с i=0, т.е. начальный фазовый угол опорного сигнала привязан к метке на валу.

По найденным значениям Ск и В„ вычисляют амплитуду и фазовый угол данной гармоники: а г, /Ск/

U = С + В; (о=arctg к к /в„/

Номер выделяемой гармоники определяется программно-задаваемым коэффициентом умножения М умножителя

5: при N вычисляется амплитуда и фазовый угол первой гармоники; 2N — 50 второй гармоники; 3N — третьей гармоники и т.д, Вычисленные параметры полигармонического сигнала U(t) (например, U Цг,; Б„ ц,; Um cp ) с выхода цифрового вычислителя 4 поступают

4 4 на олин их входов блока 5 цифровой индикации и регистрации. Одновремен но на его другой вход поступает с выхода преобразователя 12 частота код значение кода частоты вращения вала, соответствующее моменту измерения указанных выше параметров.

По окончании выдачи информации для регистрации цифровой вычислитель

4 снова устанавливает на входе схемы

И 11 разрешающий сигнал и описанные выше циклы повторяются.