Устройство для определения остаточного ресурса изделия

 

Изобретение относится к устройствам контроль и регистрации работы машин. Целью 1,тобре i с ния являетсч повышение точности определения остаточпс го П1делиь. Устройство содержит длт- 1ики 1 и 2 контропиру( параметра, уси и,ели 3 и 4, блок 5 вычисления стоической составля|гщей и эрасходован- HOIO , блок 6 гмчисчения аикчической состлвлчющси иц атх дов;иного I ч у ига, илок 7 но. ния предельного 1 ычения изртгхо;1, о ресурса, сумматор 8, блок 9 рычиге Ш Я и индикатор 10. За счет соЈ1местного вочдейстпия статической и циклической составляющих нагру ок на изделие псвьпчается точность определения остаточного ресурса изделия. 3 з.п.. 4 ил. € (Л

союз советсниих

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5! ) 5 < 07 С 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фог1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 46519/4/24 (22) 04. 01 . 8с! (46) 15.02.91. Бюл. й" 6 (71) Институт проблем мопслироваиия в энергетике АН УССР и Спс циальное конструкторско-технологнческэе б!!о.!о средств моделирования с опытны,. про изводством Института проблем мсд пирования в энергетике All УССР (72) В.А.Гуляев, Б.H.!1ëåскач, И.П.Михайловский н А.F..Áóãàåâ (53) 681,178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

l1! 682926, кл. G 07 С 3/10, 1978.

;(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ 0,,ТАТОЧНОГО РЕСУРСА ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к устрой„„BU„„1628072 А 1 стнам контроля и регистрации работы машин. !lexis«»,"..îáðå ения являетсл повьхя;.ние гочности с!пределения остаточного иэделия. Устройство содер!кит дат .ики 1 и 2 контролиру< мо! о параметра, уси и гели 3 и 4, блок 5 вычисления

c7 . ической составпя!ошей израсходованнс го ресурса, бпс!к 6 вычисления цик.гнческой составляющей нз1..асх довгнного

p. .cóïãà, опок 7 вычислс ния предельнсго пиления иэрасходс ванно!о рес рса, умматор 8, блок 9 вычитавн!я и индикатор 1д. 3а счет совместного воздействия статической и цикпи .вской составллщщих негру ок на изделие епс,ньщ!ается точность определения остаточного ресурса изделия. 3 з.п.ф- ",ы, 4 ил.

i628072

Изобретение относится к устройствам контроля и регистрации работы машин, в частности к устройствам определения ресурсных показателей оборудо5 вания, работающего при. нестационарных нагрузках, с помощью счетных устройств, и может быть использовано в системах контроля ресурса металла энергетических объектов.

1О

Цель изобретения — повышение точности определения остаточного ресурса иэделия, На фиг.l представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — схема реализации блока вычисления статической составляющей израсходованного ресурса; на фиг.3 — то же, блока вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса; на фиг.4 — то же, блока вычисления предельного значения суммарного израсходованного ресурса.

Устройство содержит два датчика 1 и 2 контролируемогд параметра, два 25 усилителя 3 и 4, блок 5 вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, блок 6 вычисления циклической составляющей израсходован ного ресурса, блок 7 вычисления предельного значения израсходованного ресурса, сумматор 8, блок 9 вычита-. ния и индикатор 10.

Блок 5 вычисления статической составляющей израсходованного ресурса 35 (фиг.2) содержит узел ll нелинейного преобразования, управляемый генератор 12 и счетчик 13. Блок 6 вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса (фиг.3) содержит,, 40 два пик-детектора 14 и 15, два элемента 16 и 17 сравнения, два одновибратора 18 и 19, аналого-цифровой преобразователь 20, узел 21 нелинейного преобразования, сумматор 22 и эле-45 мент 23 задержки. Блок 7 вычисления предельного значения израсходованного ресурса (фиг.4) содержит первый узел 24 вычитания, узел 25 возведения в квадрат узел 26 умножения, втоФ

50 рой узел 27 вычитания, задатчики 28 и 29.

Работа устройства основана на уче" те особенностей совместного воздействия статических и циклических нагру55 эок на контролируемьш объект. При этом под статической нагрузкой понимается воздействие, приводящее к пласти.ческому разрушению объекта контроля, а под циклической — к усталостному, Например, теплонапряженные элементы трубных систем котлоагрегатов электрических станций подвергаются совместному воздействию статических нагрузок от действия рабочей среды и циклических нагрузок иэ-за нестабильности топочных процессов. В этом случае оце ка КО израсходованного ресурса по критерию статического нагружения может быть вычислена по аледующей формуле: n и, =- Roc (1) =o где R — оценка начального запаса

О.с ресурса по критерию стал тического нагружения;

, — дискретность измерения интенсивности статической нагрузки;

О О,, — расчетное значение срока службы контролируемого объекта как функции от интенсивности статических воздействий в i-й момент времени; количество измерений, причем — $5

g = Appal (---------), (2) R т; где A,L, (,R — постоянные коэффициенты;

G — механическое напряжеТ вЂ” рабочая температура.

Критерий работоспособности контролируемого объекта имеет вид

RC(ROC (3) а оценка остаточного ресурса осуществляется в соответствии с выражением

ОЪС ОC С (4)

Оценка R израсходованного ресурса по критерию циклического нагружения может быть вычислена по формуле (1), т.е °

Rqy, R (5), . 1,., где N - расчетное количество i õ

Р циклов до разрушения; ш — количество зафиксирован- . ных циклов;

К „ — опенка начального запаса ресурса по критерию циклического нагружения.!

628072

Расче Нор. количество циклов Np, до разрушения определяется по известной функциональной. зависимости

N, 9) (bGI) (6) где ° — амплитуда циклов механичес1 кого нагружения, Критерий работоспособности контролируемого объекта, подвергающегося циклическим нагружениям, имеет вид Ч вЂ” Roll (7)

В этом случае оценка остаточного ресурса вычисляется по формуле

Вост q !ой ц (8)

При совместном воздействии на конт-!5 ролируемый объект статической и циклической нагрузок критерии работоспособности (3) и (7) не соблюдаются.

В этом случае должен использоваться другой критерий, учитывающий соотно20 щение интенсивностей статической и циклической нагрузок, имеющий вид

К + К аК = 1 +$4(1-(R

В Р (9) 25 где R — оценка начального запаса

О ресурса при совместном воздействии статической и циклической нагрузок;

0(С вЂ” постоянный коэффициент, Оценка остаточного ресурса при совместном воздействии статической и циклической нагрузок вычисляется по формуле

Roc,ro к — (Rc + Г,ч), (10) 35

Устройство для автоматического определения остаточного ресурса работает следующим образом.

Датчик I воспринимает статическое эксплуатационное воздействие Т и пре- 40 образует его в электрический сигнал, который затем усиливается в усилителе 3. Датчик 2 воспринимает циклическое эксплуатационное воздействие и преобразует его в электрический сиг- 45 нал, который усиливается в усилителе 4. С выхода усилителя 3 сигнал статического эксплуатационного воздействия поступает на вход блока 5 вычисления статической составляющей 50 израсходованного ресурса, в котором в соответствии с выражениями (2, и (1) вычисляется оценка R статической составляющей израсходованного ресурса. Одновременно с выхода усилителя 4 сигнал циклического эксплуатационного воздействия поступает на вход блока 6 вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса„ в котором в соответствии с выражениями (6) и (5) вычисляется о:,ен ка КЧ цилиндрической составляющей израсходованного ресурса. Получе шые зна ения R< и R> с выходов блоков 5 и 6 поступают одновременно на входы блока 7 вычисления предельного значения израсходованного ресурса и сумматора 8. При этом в блоке 7 вычмсляется оценка Ра начального суммарного запаса ресурса при совместном действии статической и циклической составляющих израсходованного ресурса в соогветствии с выражением (9), а в сумматоре 8 — линейная сумма оценок статической и циклической составляющих израсходованного ресурса Rс + R,l. Полученные значения с выходов блока ? и сумматора 8 поступают на входы блока 9 вычитания, в котором в соответствии с выражением (10) вычисляется оценка остаточного ресурса, которая индицируется на индикаторе 10.

Блок 5 работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал Т, соответствующий интенсивности статического эксплуатационного воздействия, поступает на вход узла 11 нелинейного преобразования, где в ссответс;вии с выражением (2) он преобразуется в сигнал, пропорциональный скорости расхода статической составляющей ресурса. Полученный сигнал с выхода уз- . ла 11 поступает на вход управляемого генератора 12, частота следования импульсов на выходе которого пропорциональна значению скорости расхода ресурса. В счетчике 13 осуществляется подсчет импульсов, генерируемых в генераторе 12 ° Информация, которая находится в счетчике I 3, соответствует оценке статнческой составляющей израсходованного ресурса.

Блок 6 работает следующим образом, Входной аналоговый сигнал поступа1 ет на первые входы пик-детекторов 14 и 15 и элементов 16 и 17 сравнения.

Если контролируемый параметр возрастает, сигнал на выходе. пик-детектора 14 повторяет "..игнал на его первом входе. При достижении входным сигналом максимального значения на выходе пик-детектора 14 это максимальное значение фиксируется и сохраняется при последукием убывании входного сигнала. По сигналу, поступающему на второй вход пик-детектора 14, осуществляется его сброс с тем, чтобы он

1628072 смог з »фиксировать следу ющее максимальное значение если его амплитуда окажется меньше, чем у предыдущего максимального значения, С выхода пикдетектора 14 сигнал поступает на первый вход аналого-цифрового греобразователя 20 и на второй вход элемента 16 сравнения. Когда контролируемый параметр убывает, сигнал IIa выхо- 1ð де пнк-дстектора 15 повторяег сигнал II» его первом входе. При достижении входным сиги»лом мннимальног значения на выходе пик-детектора 15 это ми1шмальное значение фиксируется и сохраняется прн последующем возраст». пв входного сигII»ï». Р> Горой вход пнк-детектора 15 czlyall I дня сброса ннк-дс"гектора и подготовки его к дальнейшей работе. С выхода пик-детектора 1 сигнал поступает не второй ьход аналого-цифрового преобраэовагеля 20 и на второй элемент 17 сравнения, После прохождения входным сигналоll максимального í".Icíèÿ на 25 входах э.lеменtа 16 сравнения появлH ется рассогласование, которое приводит к изменению состояния на его выхода. С выхода элемента 16 сравнения сигнал р 1ссoглdсoв»HI1я поступ»o .т на вход одновибратора 18, формирующего управляющий импульс фиксированной длительности, который поступает на второй вход пик-детектора 15, осуществляяя е го сброс ° После прохождения входным сигналом минимального значения появляется рассогласование на входах элемента 17 сравнения, которое приводит к изменению состояния на его выходе. Сигнал рассогласова40 ния с выхода элемента !7 сравнения поступает на вход одновибратора 19, формирующего управляющий импульс, который поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 20.

После этого в АЦП 20 осуществляется анало го- цифровое преобразование разности сигналов, соответствующих максимальному и минимальному значениям входного »н»погового сигнала эа один цикл, Сигнал окончания аналого-цифрового преобразования с выхода АЦП 20 поступает на элемент 23 задержки и на второй вход пик-детектора 14, осуществляя его сброс. Цифровой код с выхода АЦП 20 поступает на вход узла 21, на выходе которого формируегся цифровой код, пропорциональный израсходовании. у ресурсу эа текущий цикл, С выхода узла 21 сигнал поступает на информационный вход сумматора 22, в котором осуществляется суммирование израсходованного ресурса эа все предыдущие циклы нагружения.

Блок ? работает следующим образом.

Входные сигналы в виде кодов, характеризующих оценки статической и циклической cocTBBJIHYIIHHx израсходованного ресурса, поступают на входы псрвого узла 24 вычитания, где определяется разность между циклической и статической составляющими израсходованного ресурс», которая поступает в уза 25 ьозведення в квадр»т, íà выходе китnporo получается код кв»дратв этои разности. Полученный кид поступает в узел 26, где OH у нижается на постоянный коэффициент ф1 2, хранящийся в задатчике 28. Во втором уз..IB 27 вычитания вычисляется разность между постоянным коэффициентом (1+В 2), хранящимся в задатчике 29, и кодом, поступающим с выход узла 26.

Таким образом, блок 7 реализует завнcIIlIocxb (9) .

Ф о р м у л а и з о б р е т е» и я

1. Устройство для огрсделення ос-. таточного ресурса изделия, содержащее первый датчик контролируемого параметра, блок вычитания, выход которого соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения остаточного ресурса изделия, в него введены второй датчик контролируемого параметра, сумматор, блок вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, блок вычисления циклической составляющей израсходованного,ресурса и блок вычисления предельного значения израсходованного ресурса, выход первого датчика контролируемого параметра через последовательно соединенные первый усилитель II блок вычисления статической составляющей израсходованниго ресурса подключен к первым входам сумматора и блока вычисления предельного значения израсходованного ресурса, выход второго датчика контролируемого параметра через последовательно соединенные второй усилитель и блок вычисления циклической состаьляющей израсходованного ресуг са соединен с вторым входом сумматора и блока вычисления гредельного значения

162807 израсходованного ресурса, выходы которых подключены к входам вычитателя °

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычис5 ления статической составляющей израсходованного ресурса содержит последовательно соединенные узел нелинейного преобразования, управляемый генератор и счетчик, выход которого является выходом блока вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, а вход узла нелинейного преобразования является входом блока вычисления статической составляющей израсходо- 1„ ванного ресурса ° о вибраторов, выход второго одновибрат ра подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого чере узел нелинейного преобразования соединен с первым входом сумматора, второй выход — с первым входом первого пик-детектора

/ и через элемент задержки — с вторым входом сумматора, выход первого одновибратора подключен к первому входу второго пик-детектора, вторые входы пик-детекторов и элементов сравнения объединены и я вляются входом блока вычисления циклической составляющей изаасходованного ресурса.

3. Устройство по п,I о т л и— ч а tome е с я тем, что блок вычисления циклической со тавляющей израсходованного ресурса содержит пикдетекторы, элементы сравнения, однсвибраторы, аналого-цифровой преобразователь, узел нелинейного преобразования, элемент задержки и сумматор, выход которого является выходом блока вычисления циклическои составпяющей израсходованного ресурса, выходы первого и второго пик- детекторов подключены соответственно к первому и второму входам аналого-цифрового преобразователя и к первым входам первого и второго элементов сравнения, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго одно4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с н тем, что блок вычис20 ления предельного значения израсходованного ресурса содержит узел вычитлшя, узел возгедения в квадрат, эадатчики и узел умножения, выход перного узла вычитания через узел воз2S ведс ния в квадрат подключен к первому входу узла умножения, второй вход ко1орого соединен с выходом первого задатчцка, а выход — c первым входом

«тор» го узла вычитания, второй вход

30 которого подключен к выходу второго задатчика, входы первого узла вычитания и выход второго узла вычитания являются соответственно входами и выходом блока вычисления предельного значения израсходованного ресурса.

1628072

Редактор M,Êåëåìåø

Заказ 342 Тираж 27l Подписное

BHHHI1H Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Составитель Н.Баганова

Техред Л.Олийнык Корректор Н. Ревская