Устройство для измерения вибрации и перемещений

 

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием известного устройства по а.с. N1010470. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем получения информации о величине размаха виброперемещения, его пиковых значений, биений, а также изменения их во времени. При изменении за счет виброперемещения между торцом измерительной катушки 2 и исследуемым объектом 3 происходит изменение индуктивности измерительной катушки 2 и, как следствие этого, изменение частоты колебаний генератора 1, что приводит к изменению выходных сигналов обоих частотных детекторов 5 и 7. Суммированием их сигналов в сумматоре 9 получают преобразованный сигнал с линейной характеристикой на участке 0,5 - 3,0 мм. При плавном увеличении сигнала размаха виброперемещения срабатывает пороговый блок, а по его команде - блок сигнализации. В случае появления в сигнале виброперемещения скачкообразного увеличения сигнала размаха этот сигнал оценивается по крутизне фронта, уровню и лительности в сигнализаторе 19 скачка размаха виброперемещения. В преобразователе 13 пиковых значений виброперемещения переменная составляющая сигнала преобразуется в постоянное напряжение вне зависимости от направления перемещения объекта. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

m,}

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (61) 1010470 (21) 4668930/28 (22) 30.03.89 (46) 23.07.91. Бюл. ¹ 27 (71) Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Союзэнергоремонта (72) ЛЯ.Метелев, В.И.Цыбулько, А.С,Зорин, M.Ô. Квашин, С. Н, Меньшиков и Н.И. Вова (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1010470,,кл. G 01 Н 1/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. N 1010470. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей— достигается путем получения информации о величине размаха виброперемещения, его пиковых значений, биений, а также изменения их во времени. При изменении за счет виброперемещения между торцом измери„„50, „1665235 А2 (я)с G 01 Н 11/06, G 01.В. 7/00 тельной катушки 2 и исследуемым объектом

3 происходит изменение индуктивности измерительной катушки 2 и, как следствие этого, изменение частоты колебаний генератора 1, что приводит к изменению выходных сигналов обоих частотных детекторов 5 и 7. Суммированием их сигналов в сумматоре 9 получают преобразованный сигнал с линейной характеристикой на участке 0,5 — 3,0 мм. При плавном увеличении сигнала размаха виброперемещения срабатывает пороговый блок, а по его команде— блок сигнализации. В случае появления в сигнале виброперемещения скачкообразного увеличения сигнала размаха этот сигнал оценивается по крутизне фронта, уровню и длительности в сигнализаторе 19 скачка размаха виброперемещения. В преобразователе 13 пиковых значений виброперемещения переменная составляющая сигнала преобразуется в постоянное напряжение вне зависимости от направления перемещения объекта, 2 з.п.ф-лы, 4.ил.

1665235

30

40

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием устройства по авт. св. ¹ 1010470, Цель изобретения — повышение достоверности и эффективности контроля вибросостояния турбоагрегата при его пуске и эксплуатации, которое достигается пу ем расширения числа измеряемых и регистрируемых параметров виброперемещения: размаха и пиковых значений виброперемещения, относительных статических (линейн ых) перемещений вала, а также сигнализации о превышении опасного уровня размаха и скачка размаха виброперемещения, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема преобразователя размаха виброперемещения; на фиг. 3 — структурная схема частотного детектора: на фиг. 4экспериментальные характеристики: кривая 1 — вихретокового преобразователя (датчика), кривые 2 — 7 — частотного детектора, кривая 8 — выходная характеристика устройства с использованием описанного частотного детектора на выходе сумматора основного устройства.

Все характеристики получены на макетном образце устройства с катушкой индуктивности с наружным диаметром 12 мм.

Устройство для измерения вибрации и перемещений содержит генератор 1, измерительную катушку 2, включенную в колебательный контур генератора 1 и расположенную на установочном зазоре дуст вблизи объекта 3, подключенные к выходу генератора 1 последовательно соединенные первый усилитель-ограничитель 4 и первый частотный детектор 5, подключенный к выходу генератора 1 последовательно соединенные второй усилитель-ограничитель 6, второй частотный детектор 7, согласующий каскад 8 и сумматор 9, вторым входом подключенный к выходу первого частотного детектора 5. Выход сумматора 9 подключен к регистратору 10, к нормирующему блоку 11 сигнала виброперемещения в виде 0(д(т)), к преобразователю 12 относительного, статического перемещения, к преобразователю 13 пиковых значений виброперемещения, к преобразователю 14 размаха виброперемещения и через один из входов коммутатора 15 к блоку 16 цифрового измерения и индикации. При этом один выход преобразователя

12 относительного статического перемещения подключен к нормирующему блоку 17 сигнала относительного статического перемещения в виде ч U(bc ), а второй его выход и выходы преобразователя 13 пиковых значений виброперемещения и преобразователя 14 размаха виброперемещений подключены к соответствующим входам коммутатора 15. В свою очередь выход преобразователя 14 размаха виброперемещений подключен одновременно на входы сигнализатора 18 превышения размаха виброперемещения, сигнализатора

19 скачка размаха виброперемещения и нормирующего блока 20 размаха виброперемещения в виде U (Sm1+ Sm2) где Sm1, Sm — амплитуды полуволн виброперемещений.

Второй (импульсный) выход блока 16 цифрового измерения и индикации соединен с вторыми импульсными входами преобразователя 14 размаха виброперемещений и сигнализатора 19 скачка размаха виброперемещения.

Преобразователь 14 размаха виброперемещений содержит два однополупериодных разнополярных пиковых вольтметра 21 и 22. Своими аналоговыми выходами они подключены к инвертирующему и прямому входам сумматора 23, электронные ключи

24 и 25 подключены параллельно аналоговым выходам пиковых вольтметров 21 и 22, импульсные выходы которых подключены на обнуляющие входы счетчика 26 импульсов и триггера 27. Счетный вход счетчика 26 импульсов является его вторым входом и подключен к импульсному выходу блока 16 цифрового измерения и индикации. Сигнализатор 18 превышения размаха виброперемещения содержит пороговый блок 28, задатчик 29 уставки допустимого уровня размаха и блок 30 сигнализации, Выход сумматора 23 является выходом преобразователя 14 размаха виброперемещения и подключен (фиг. 3) на вход сигнализатора 19 скачка размаха виброперемещения.

Частотный детектор 5 или 7 устройства содержит последовательно соединенные

D-триггер 31, формирователь 32 последовательности импульсов, генератор 33 пилообразного напряжения, пиковый вольтметр 34, а также подключенный к второму входу D-триггера 31 опорный генератор 35, Устройство работает следующим образом, При изменении за счет виброперемещения или перемещения величины первоначального установочного зазора дую между торцом измерительной катушки 2 и исследу8MblM объектом (валом) 3 происходит изменение индуктивности измерительной катушки 2 и, как следствие этого, изменение частоты колебаний генератора 1, что приводит к изменению выходных сигналов обоих

1665235 ются им до заполнения, Если в течение счета N импульсов до заполнения счетчика 26 импульсов не поступит обнуляющий импульс, то будет выдана команда на триггер

27 и по его команде сработают электронные ключи 24 и 25 и организуются цепи ускоренного разряда конденсаторов пиковых воль гметров 21 и 22. При уменьшении уровня снаряда конденсаторов до величины пиковых значений сигнала виброперемещения вырабатывается обнуляющий импульс, которым счетчик 26 импульсов и триггер 27 приводтяся в исходное состояние, а цепи ускоренного разряда конденсаторов размыкаются электронными ключами 24 и

25. При выборе N= 2 схема управления ,ускоренным разрядом конденсаторов обеспечивает регистрацию изменения раз,маха виброперемещения, начиная с частот выше 0,25 Гц, Если частота измеряемого ,сигнала станет меньше 0,25 Гц, то счетчик 26 импульсов заполняется и выдается ко,, манда триггером 27 на электронные ключи

24 и 25, которые открываются и образуют цепи разряда конденсаторов пиковых воль, тметров 21 и 22, и измерение сигнала раз маха виброперемещения прекращается.

При плавном увеличении сигнала размаха виброперемещения на выходе преобразователя 14 размаха виброперемещения и достижения допустимого уровня и превышении установленного в задатчике 29 уставки допустимого уровня срабатывает пороговый блок 28, а по его команде и блок

30 сигнализации, а при необходимости может выдаваться команда в устройство защиты.

В случае появления в сигнале размаха виброперемещения скачкообразного увеличения сигнала размаха, этот сигнал оценивается по крутизне фронта, по уровню и по длительности в сигнализаторе 19 скачка размаха виброперемещения, и после этого выдается сигнал о наличии такого скачка размаха в систему сигнализации, В преобразователе 13 пиковых значений виброперемещения переменная составляющая сигнала преобразуется в постоянное напряжение, пропорциональное пиковому значению виброперемещения объекта вне зависимости от направления перемещения объекта. Для этого в качестве такого преобразователя может быть испол ьзован двухполярный пиковый вольтметр.

Напряжение с выхода преобразователя 13 пиковых значений через коммутатор 15 подается на блок 16 цифрового измерения и индикации.

В преобразователе 12 относительного статического перемещения из постоянной составляющей сигнала, пропорциональной зазору д, поступающего с выхода сумматора

9, выделяется со своим знаком величина изменения постоянной составляющей сиг5 нала, пропорциональной статическому перемещению (биению). . Все изменения этого сигнала, пропорциональные статическому перемещению относительно установленного нуля, 10 преобразуются, например деухполупериодным выпрямителем, передаются с учетом знака через коммутатор 15 для измерения относительного статического перемещения, кроме того, эти изменения сигнала через

15 нормирующий блок 17 поступают на нормированный выход сигнала в виде ": U(>cr), пропорционального относительному статическому перемещению объекта 3, для регистрации. например, самопишущим

20 прибором.

Таким образом, устройство позволяет, помимо измерения изменения зазора, измерить и зарегистрировать величину размаха виброперемещения объекта и ее пиковые

25 значения, по ним оценить величину и симметричность колебаний, выдать команды в систему сигнализации, а также защиты объекта контроля при превышении уровнем размаха допустимого уровня при плавном и

3р скачкообразном изменении величины еиброперемещения, контролировать и регистрировать изменения относительного статического перемещения, например, вала в подшипнике турбоагрегата, и при необходимости анализировать виброперемещения по гармоническому составу в целях вибродиагностики.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения вибрации и перемещений по авт. ce. N. 1010470, о тлича ющееся тем,что,сцелью расширения функциональных возможностей за

45 счет получения информации о величине размаха виброперемещения, его пиковых значениях, биениях, а также их изменении ео времени, оно снабжено подключенными к выходу сумматора нормирующим блоком сигнала виброперемещения, преобразователем относительного статического переме- . щения, преобразователем пиковых значений виброперемещения,преобразователем размаха виброперемещения и коммутатором, подключенным к выходу преобразователя размаха виброперемещения сигнализатором превышения размаха виброперемещения, сигнализатором скачка размаха виброперемещения и нормирующего блока сигнала виброперемещения, 1665235 нормирующим блоком сигнала относительного статического перемещения. подключенным к выходу преобразователя относительного статического перемещения, и блоком цифрового измерения и индикации, подключенным к выходу коммутатора, второй вход которого подключен к выходу преобразователя размаха виброперемещения, третий — к выходу преобразователя пиковых значений виброперемещения, а четвертый — к второму выходу преобразователя относительного статического перемещения, выход блока цифрового измерения и индикации подключен к вторым входам преобразователя размаха виброперемещения и сигнализатора скачка размаха виброперемещения, 2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения погрешности регистрации размаха .виброперемещения, преобразователь размаха виброперемещения выполнен в виде двух разнополярных пиковых вольтметров, обобщенные входы которых являются первым входом преобразователя размаха виброперемещения, сумматора, подключенного входами соответственно к аналоговым Bbl ходам пиковых вольтметров, двух электронных ключей, подключенных соответственно к аналоговым выходам пиковых вольтмет5 ров, и последовательно соединенных импульсов и триггера, обнуляюшие входы которых подключены к обобщенным импульснь.м выходам пиковых вольтметров, выход триггера подключен к управляющим

10 входам электронных ключей, счетный вход счетчика импульсов является вторым sx0дом, а выход сумматора — выходом преобразователя размаха виброперемещения, вторые входы электронных ключей предназ15 начены для подключения к общей шине.

3. Устройство по п. 1 о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения диапазона измеряемых перемещений, частотные детекторь, выполнены в виде последовательно соединенных опорного генератора, 0-триггера формирователя последовательности импульсов, генератора пилообразного напря>кения и пикового вольтметра, второй вход D-триггера является входом частотного детектора, выход пикового вольтметра является выходом частотного детектора, 1665235

7(5) 70,7

2,5

7П, 2.0

7,0

70il

О,S

О 7О

А,мю

Составитель К.Тавлинов

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор Н.Тупица

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

Заказ 2386 Тираж 325 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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