Устройство для измерения мощности двигателей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного измерения мощности двигателей при эксплуатации. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет использования фильтров для фиксации моментов появления начальной и конечной скоростей вращения при разгоне, преобразования сигналов в цифровую форму и обработки его с помощью быстрого преобразования Фурье. Механические колебания корпуса двигателя преобразуются формирователем 1 сигнала вибрации в электрический сигнал, который поступает на входы фильтров 2, 3, 4. Центральные частоты фильтров 2 и 3 соответствуют начальной и конечной скоростям разгона. Сигналы с фильтров 2 и 3 детектируются детекторами 7 и 8 и сравниваются компараторами 9 и 10 с сигналами блоков 5 и 6 задания порога. Из сигналов компараторов 9 и 10 формирователями 11 и 12 вырабатываются управляющие импульсы для триггера 13. состояние которого управляет работой блока 14 вычисления . Сигнал с выхода фильтра 4, пропускающего диапазон частот, характеризующий режим разгона, обрабатывается аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 18, а его выходной цифровой код передается в регистр 19 памяти, с которого при наличии сигналов с синхронизатора 20 и по сигналам триггера 13 блок 14 вычисления воспринимает информацию для последующей обработки и вычисления мощности, результат измерения отображается индикатором 15. Генератор 16, счетчик 17,синхронизатор 20 обеспечивают цикличность работы АЦП 18 и регистра 19. 2 ил (Л С о ел U о чэ го

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 (3/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиа1 (21) 4640944/10 (22) 23,01.89 (46) 07.06.91. Бюл. М 21 (75) Н.В.Василенко и И.Н.Волков (53) 531.781(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 900134, кл. G 01 1 3/24, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1490510, кл. G 01 1 3/24, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного измерения мощности двигателей при эксплуатации, Цель изобретения — повышение точности измерений за счет использования фильтров для фиксации моментов появления начальной и конечной скоростей вращения при разгоне, преобразования сигналов в цифровую форму и обработки его с помощью быстрого преобразования Фурье. Механические колебания корпуса двигателя преобразуются формирователем 1 сигнала вибрации в злек„„Я „„1654692 А1 трический сигнал, который поступает на входы фильтров 2, 3, 4. Центральные частоты фильтров 2 и 3 соответствуют начальной и конечной скоростям разгона. Сигналы с фильтров 2 и 3 детектируются детекторами

7 и 8 и сравниваются компараторами 9 и 10 с сигналами блоков 5 и 6 задания порога. Из сигналов компараторов 9 и 10 формирователями 11 и 12 вырабатываются управляющие импульсы для триггера 13, состояние которого управляет работой блока 14 вычисления. Сигнал с выхода фильтра 4, пропускающего диапазон частот, характеризующий режим разгона, обрабатывается аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 18. а его выходной цифровой код передается в регистр 19 памяти, с которого при наличии сигналов с синхронизатора 20 и по сигналам триггера 13 блок 14 вычисления воспринимает информацию для последующей обработки и вычисления мощности, результат измерения отображается индикатором 15. Генератор 16, счетчик 17, синхронизатор 20 обеспечивают цикличность работы АЦП 18 и регистра 19. 2 ил.

1654692

Изобретение относится к средствам контроля и диагностики двигателей и может быть использовано для оперативного контроля мощности двигателей в условиях эксплуатации.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства: на фиг.2 — блок-схема алгоритма работы блока вычисления.

Устройство содержит формирователь 1 сигнала вибрации, первый, второй и третий фильтры 2 — 4, первый и второй блоки 5 и 6 впадания порога, первый и второй детекторы

7 и 8, первый и второй компараторы 9 и 10, г1ервый и второй формирователи 11 и 12, триггер 13, блок 14 вычисления, индикатор 5, генератор 16 импульсов, счетчик 17, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

18, регистр 19 и синхронизатор 20.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 16 импульсов вырабатывает

Импульсы, следующие с высокой стабильНой частотой. Блок 14 вычисления производит запись кода через второй (данные) и третий (сигнал синхронизации) выходы в счетчик 17. В результате на выходе счетчика 17 формируется последовательность импульсов заданной стабильной частоты, Величина кода, записываемого в счетчик 17, определяет коэффициент деления частоты генератора 16 импульсов и определяется из типа двигателя и требуемой точности измерения. Импульсы с выхода счетчика 17 поступают на вход АЦП 18. Формирователь 1 сигнала вибрации преобразует механические колебания корпуса диагностируемого объекта в электрический сигнал, в спектре которого имеется частота вибрации корпуса, которая совпадает с частотой работы цилиндров. Сигнал с выхода формирователя 1 сигнала вибрации поступает на вход третьего фильтра 4, который выделяет в нем полосу частот, соответствующую возможным частотам вибрации (20 — 280 Гц). С выхода третьего фильтра 4 отфильтрованный сигнал поступает на первый вход АЦП 18, который по сигналам запуска выдает сигнал синхронизации, По каждому сигналу синхронизации с второго выхода АЦП 18 код с первого выхода АЦП 18 записывается в регистр 19, а синхронизатор 20 формирует сигналы готовности, поступающие на третий вход блока 14 вычисления. Последний непрерывно анализирует состояние своего первого входа, на который поступают сигналы о выхода триггера 13, Двигателю устанавливают режим свободного разгона от минимальной частоты вращения до макси10

55 мальной. В процессе разгона частота вибрации непрерывно возрастает, Сигнал с выхода формирователя 1 сигнала вибрации поступает на входы первого и второго фильтров 2 и 3, которые имеют полосы пропускания Л11 и A f2, центральные частоты которых f1 и f2 соответствуют заданным частотам вращения вала W1и W2. В процессе разгона частота вибрации непрерывно возрастает, в результате чего наступает момент, когда энергия сигнала на выходе первого фильтра 2 резко возрастает. Первый детектор 7 выделяет огибающую сигнала с выхода первого фильтра 2, которая поступает на первый вход первого компаратора 9, В момент превышения амплитудой сигнала с выхода первого детектора 7 амплитуды опорного сигнала с выхода первого блока 5 задания порога первый компаратор 9 срабатывает, в результате чего на его выходе фор. мируется сигнал. Первый формирователь 11 формирует по данному сигналу короткий единичный импульс, который поступает на вход триггера 13 (предварительно обнуленного) и устанавливает его B единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 13 поступает на первый вход блока 14 вычисления. По данному сигналу смены состояния триггера блок 14 вычисления осуществляет ввод N1 кодов с выхода регистра 19 по сигналам с выхода синхронизатора 20. Количество вводимых кодов N1 определяется величиной W1 и коэффициентом деления счетчика 17. После ввода N1 кодов блок 14 вычисления начинает осуществлять контроль смены состояния своего первого входа и подсчет количества импульсов готовности, поступающих íà его вход с синхронизатора 20, При дальнейшем разгоне двигателя наступает момент, когда энергия сигнала на выходе второго фильтра 3 резко возрастает. Аналогично описанному снова происходит смена состояния триггера 13, и блок 14 вычисления осуществляет ввод N2 кодов с выхода регистра. После ввода блок

14 вычисления осуществляет расчет значения мощности. По введенным в память блока 14 вычисления реализациям N1 и N2 блок

14 вычисления рассчитывает значения скоростей вращения вала путем обработки реализаций с помощью быстрого преобразования Фурье, Далее блок 14 вычисления рассчитывает значение ускорения разгона е по формуле Фг W1

Е

Т где

Т вЂ” Ë1(— + Из + — );

N1 2

2 2

1654692

Йз — число импульсов готовности, насчитанное блоком 14 вычисления между вводом реализаций N> и N2;

Лt — величина периода следования импульсов с выхода счетчика 17, 5 и далее рассчитывает значение мощности N по формуле

I 4 = — Wcp

1000 где I — приведенный момент инерции дви- 10 гателя;

Wcp — средняя условная скорость на участке измерения, определяемая

W1 + Wg как

Далее блок 14 вычисления выводит рассчитанное значение на индикатор 15, Повышение точности измерения обус-. ловлено использованием фильтров для фиксирования момента появления начальной и 20 конечной скоростей разгона, осуществлением преобразования сигнала в цифровой код и обработки его с помощью быстрого и реобразования Фурье.

Формула изобретения

Устройство для измерения мощности двигателей, содержащее формирователь сигнала вибрации, первый и второй фильтры, первый и второй детекторы, первый и 30 второй блоки задания порога, первый и второй компараторы, триггер, генератор импульсов и счетчик, причем выход формирователя сигнала вибрации подключен к

35 входам первого и второго фильтров, выходы которых подключены соответственно через первый и второй детекторы к первым входам первого и второго компараторов, а выходы первого и второго блоков задания порога подключены к вторым входам соответственно первого и второго компараторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй формирователи, третий фильтр, аналого-цифровой преобразователь, оегистр, синхронизатор, блок вычисления и индикатор, причем выходы первого и второго компараторов подключены через первый и второй формирователи соответственно к первому и второму входам триггера, выход которого подключен к первому входу блоха вычисления, выход формирователя сигнала вибрации подключен через третий фильтр к первому входу аналого-цифрового преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу регистра, а второй — к второму входу регистра и входу синхронизатора, выход генератора импульсов соединен с первым входом счетчика, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя, выход регистра соединен с вторым входом блока вычисления, а выход синхронизатора — с третьим входом, причем первый выход блока вычисления подключен к входу индикатора, а второй и третий выходы — соответственно к второму и третьему входам счетчика.

1654692

Обнуление переменной времени

Запись информации в счетчик

Съем информации с первого входа г ли m л гтtnr съ чмi i НЛгзвс

Нет первого входа изменилось

Оьем У, данных с второго входа по сигналам готовности

Наращивание переменной времени по приходу сигнала готовности

Ввод информации с первого входа

Состояние первого входа иэменилось

Нет

Да

Ввод А данных с второго входа по сигналам готовности

Расчет эначения мощности

Вывод результатов на индикатор

Фиг.2

Составитель А.Альшаев

Редактор О.Юрковецкая Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

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

Заказ 1946 Тираж 354 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5