Устройство для регистрации ресурса машин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (я)1 G 07 С 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

rtO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4705927/24 (22).15,06 .89 (46) 07.02;92. Бюл. М 5 (71) Ивановский энергетический институт им. В,И.Ленина . (72) А.Б.Колобов, И.А.Кашманов, С.С.Кораблев, О.В.Лушин, Ф.Б.Огурцов, С.В,Чернейький и Н П;Дубинин (53) 62 1..178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

th 1290386, кл. 6 07 С 3/10, 1985 (протощп); (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РЕСУРСА МАШИН .(57). Изобретение относится к специализи- рованным информационным идиагностическим устройствам контроля технического

„„Я „„17И 210 А1

2 состояния машин на основе непрерывной оценки выработайного ресурса обмоток статора машин при воздействии периодиче-, ских нагрузок, измейяющйхся во времени, в частности крупных электрических машин:. генераторов и электродвигателей; Цель изобретения — повышение точности за счет цифровой обработки измеряемых; параметров, регистраций выработки ресурса по каждому из каналов контроля.с:одновременным выводом максимального. .значения выработки- ресурса. Устройство содержит каналы 1->,..., 1з, контроля, селектор 2 максимального значения, блок 3 регистрации и индикации. Каждый -канал контроля включает датчик 4, выпрямитель.5, амплитудный детектор. 6, компаратор 7, ана1711210 лого-цифровой преобразователь 8. функциональный преобразователь 9, накапливающий сумматор 10, блок 11 формирования последовательности импульсов. Блок 3 регистрации и индикации содержит регистр

12, генератор 13 импульсов и индикатор

14. Накапливающий сумматор 10 состоит из сумматора 15, первого и второго регистров

Изобретение относится к специализированным информационным и диагностиче ским устройствам контроля технического состояния машин на.основе непрерывной оценки выработанного ресурса обмоток статора машин при воздействии периодических нагрузок, изменяющихся во времени, в частности крупных электрических машин; генераторов и электродвигателей.

Целью изобретения является повышение точности эа счет цифровой обработки измеряемых параметров, регистрации вы.работки реСурса по каждому из каналов контроля с одновременным выводом макси. мального значения выработки ресурса в данный период в блок регистрации и индикации.

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема селектора максимального значения; на фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит каналы контроля

11..... 1з, селектор 2 максимального значения. блок 3 регистрации и индикации, каждый канал контроля включает датчик 4, выпрямитель 5, амплитудный детектор 6, компаратор 7, аналого-цифровой преобра-. зователь 8, функциональный преобразователь 9, накапливающий сумматор 10, блок

11 формирования последовательности импульсов. Блок 3 регистрации и индикации

/ содержит регистр 12. генератор 13 импульсов и индикатор 14, Накапливающий сумматор 10 состоит из сумматора 15, первого и второго регистров 16, 17 и одновибратора 18.

Блок 11 формирования последовательности импульсов содержит первый и второй одновибраторы 19, 20 и элемент 21 задержки.

Селектор 2 максимального значения содержит цифровые компарэторы 221,..., 22з, элементы ИЛИ 23t,..., 23з, шифратор 24, мультиплексоры 251, „25о.

Устройство работает следующим образом.

16 и 17 и одновибратора 18. Блок 11 формирования последовательности импульсов содержит первый и второй одновибраторы 19 и 20 и элемент 21 задержки. Селектор 2 максимального значения содержит цифровые компараторы., элементы ИЛИ, шифратор и мультиплексоры. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Контролируемая вибрация обмотки стэ- тора воспринимается датчиком 4 (описание работы приводится для одного канала контроля 1), выпрямляется выпрямителем 5 и

5 на входе амплитудного детектора 6 присутствует сигнал 0>. Амплитудный детектор отслеживает сигнал Ui на нарастающей части . полуволны и заполняет максимум через четверть периода — сигнал 0, Компаратор 7

10 сравнивает сигналы Ut u Uz. До срабатывания компаратора 7, когда 01- Uz, аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП) находится в исходном состоянии, задаваемом высоким уровнем напряжения 0з на

15 выходе компаратора и подаваемом на управляющий вход АЦП. При 0 > 01, т,е, на отрицательной полуволне сигнала 01, компаратор 7.срабатывает и по периоду 0з с

1/О происходит запуск АЦП 8 в режим пре- .

20 образования. По окончании преобразования постоянного сигнала Uz, хранимого амплитудным детектором, т.е. после времени преобразования АЦП tnp, на информационном выходе АЦП 8 вырабатывается

25 сигнал Тотовность данных", что выражается перепадом 1/О сигнала U4, Информация из АЦП 8 появляется íà его информационном выходе и образует код и ь где I соответствует 1-й преобразованной амплитуде.

30 Время считывания tgz кода Nal с АЦП & зэдэется первым одновибратором 19 блока 1 1 " формирования последовательности импульсов, формирующим сигнал 0з длительностью t z no заднему фронту(перепаду 1/О)

35 сигнала 04 с АЦП. При этом по заднему фронту импульса 05 вторым одновибрэтором 20 блока 11 формируется импульс 0з длительностью tap, который подается на управляющий вход амплитудного детектора 6

40 и переводит его в режим сброса хранимого напряжения Uzl. Изменение напряжения 02 до .нуля приводит к возврату компаратора 7, что восстанавливает вы-сокие.уровни сигнала Оз и 04, Тем самым

45 по истечению времени считывания t

1711210 следующего преобразования. Время сброса tc5p амплитудного детектора 6 выбирается таким образом, чтобы по его истечению амплитудный детектор переходил в режим слежения и выборки О2н-1 максимума на по- 5 ложительной части полуволны сигнала О1.

В общем tcgp выбирается из.условия t gp +

Т

+ напр + tc2 < — при заданных tnp u tcs

Код Nal подается на информационный 10 вход функционального преобразователя 9;. выполненного на базе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Функциональный преобразователь 9 моделирует зависимость относительной выработки ре- 15 сурса изоляции обмотки от амплитуды вибрации. Поэтому код N,I с выхода АЦП 8, пропорциональный амплитуде U2I, посту.пая на адресные входы ПЗУ, подключает к выходу ПЗУ соответствующие ячейки па- 20 мяти, в который записано значение отно-. сительного выработанного ресурса (код

Мц, определяемого i-й амплитудой сигнала, Разрешение на чтение из памяти ПЗУ кода NRI осуществляется подачей на управ- 25 ляющий вход функционального преобразователя 9 импульса сигнала О4 "Готовность данных", выставляемого АЦП 8. Ввиду использования в устройстве преобразования аналогового входного сигнала в код 30 и за счет выполнения, функционального преобразователя 9 на основе ПЗУ, хранящей характеристику выработки ресурса, практически исключается погрешность от нелинейности преобразования. Кроме того, 3 меняя ПЗУ или используя перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) и формируя другую картину прошивки ППЗУ, можно легко адаптировать устройство для оценки ресурса электриче- 4 ских машин с различным типом изоляции обмотки.

Код выработки ресурса NRI с выхода " функционального преобразователя 9 поступает на первый вход сумматора 15 накапли- 4 вающего сумматора 10 и складывается с

i-1 кодом, йи<. = N1 ь1 суммарной (накопk =1 ленной) выработки ресурса от предыдущих

I 1 (k =1,.... i-1) амплитуд сигнала. Код Д NRk

k=1 хранится во втором регистре 17 накапливающего сумматора и присутствует на втором входе сумматора 15. На выходе сумматора 55

15 появляется код суммы

Наличие элемента 21 задержки, пускаемого передним фронтом импульса Us перво5 ro одновибратора 19 и создающего задержку t> подачи тактового импульса Uz для первого регистра 16. позволяет записывать код,N1I суммарной выработки в первый регистр 16 после окончания сум0 мирования кодов NRI и йц-1 в .сумматоре

15, обладающим конечным быстродействием. Поэтому t39 принимается. t39 » tcyM, где tcyM — время задержки сумматора 15.

Запись суммарного кода выработки N1i во

5 второй регистр 17 производится в момент отсутствия на первом входе сумматора 15 кода выработки йщ от текущей i-й амплитуДы (вРемЯ поДачи коДа NRI-tc4 АЦП 8),.что исключает двойное сложение выработки за один цикл измерений.

Аналогично описанному будут работать и каналы контроля 12 и 1з, 1

КОДЫ Nml = g NRKm(rn-1,2,3 — ЧИСЛО

k =1 каналов контроля), т.е. N1I — Йз;, определяющие выработку ресурса на текущий период измерения, например i-й амплитуды с выходом каналов контроля 11-1з, подаются на входы селектора 2 максимального зна1-1 l-1

ЙЮ+ Х NRk= Х NRk=N1i

k=1 k=1 характеризующий выработку ресурса контролируемой секции обмотки от воздействия k = 1,..., i амплитуд измеряемого параметра, Код Nll суммарной выработки с выхода сумматора 15 подается на информационный вход первого регистра 16 и при появлении на управляющем входе этого регистра импульса От от элемента 21 задержки про исходит запись кода в регистр 16 (по фронту

О/1 сигнала От). Одновременно записанный код N1I с первого регистра .16 поступает на информационный вход второго регистра

17, запись в который происходит по переднему фронту (О/1) тактового импульса Оя, формируемого одновибратором 18, запускаемым задним фронтом импульса От от элемента 21 задержки. Таким образом, на выходе второго регистра 17 появляется код выработки ресурса от всех предыдущих

k = 1,..., измеренных амплитуд. Поэтому при последующем цикле измерения i + 1 амплитуды сумматор 15 будет складывать

I — 1 коды выработки йв+ 1 и, NRk = й1н

k=,1 т.е. постоянно будет определяться накопление выработанного ресурса

1-1

NRI+1 + g NRk = g NRk = Nil+ 1.

k =1 k=1

1711210 чения. На информационном выходе этого селектора появляется тот код, который был выделен как максимальный, т,е. соответствующий максимуму выработки ресурса по каналам измерения N<>« = макс (Nm<).

Максимальный код Nva c I с выхода селектора 2 максимального значения подается на информационный вход регистра 12 блока 3 регистрации и индикации и при наличии тактового импульса с генератора

13 импульсов, происходит запись кода Ймэ« в этот регистр. Индикатор 14, подключенный к выходу регистра 12, позволяет производить визуальный съем значения максимальной выработки ресурса; зарегистрированной по каналам контроля.

Функционирование селектора 2 максимального значения, выбирающего максимальный из трех кодов выработки ресурса, происходит следующим образом. Сигналы с выходбв каналов контроля 1>-1з попарно подключены к входам цифровых компзрзторов 22>-22з, которые производят поразрядное сравнение и-разрядных двоичных кодов выработки ресурса йп-йзь Результат сравнения кодов отображается появлением на двух раздельных выходах этих компараторов сигнала высокого уровня, определяющего соответственно на первом выходе один код больше другого и на втором— . равенство кодов. Подключение выходов компараторов 22>-22з к соответствующим элементам ИЛИ 231 — 23з реализует функцию "Больше или равно" сравниваемых кодов. Так, появление высокого уровня после элемента ИЛИ 231 показывает, что код йц Йгь после элемента ИЛИ 23г — йп ) йзь а после элемента ИЛИ 233 N2I + N3l. Состояния элементов 23>-23з, подключенных к входам шифратора 24, определяют появление высокого уровня на одном из раздельных выходов шифратора 24. Это обеспечивается тем, что шифратор, выполненный на базе программируемой логической матрИцы, запрограммирован на

-реализацию коньюктивных функций, связанных с выполнением или невыполнением двух из условий сравнения кодов, т.е.

Nl > Йг, и > йз, Йг = йз. Выполнение условий обозначают (появление высокого уровня на выходе соответствующих элементов ИЛИ) следующим образом: (Й1 йг)-1 условие, (N1 > йз) — 2 условие: (Йг > йз) — 3 условие.

В таблице представлены данные, поясняющие работу шифратора.

Таким образом, при любом соотношении кодов йи, йг, Ngi сигнал высокого уров.коммутацию входных кодов. При этом на

10 выходах мультиплексоров 25,..., 25>, являющихся выходом селектора 2 максимального сравниваемых кодов.

30

35 значения, выходы которого соединены с входами блока и регистрации и индикации, в каждом канале контроля выход выпрями40

55 ня будет появляться только на одном выходе шифратора 24. Обозначая максимум того или иного кода, Выходы шифратора 24 подключены к адресным входам мультиплексоров 25 ...„ 25>. количество которых равно разрядности кодов N>, йг, йз. В соответствии с этим адресным кодом мультиплексоры 251,.Д, 25л производят поразрядную значения, появляется максимальный из

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации ресурса машин, содержащее датчики, выпрямители, амплитудные детекторы по числу каналов контроля, селектор максимального значения и блок регистрации и индикации, в каждом канале контроля выход датчика через выпрямитель соединен с информационным входом амплитудного детектОра. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в каждый канал контроля введены компаратор, аналого-цифровой преобразователь, функциональный преобразователь, блок формирования последовательности импульсов и накапливающий сумматор, выходы накапливающего сумматора каждого канала контроля подключены к соответствующим входам селектора максимального теля подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий выход которого подключен к управляющему входу функционального преобразователя и к входу флока формирования последовательности импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом амплитудного детектора, выход которого подключен к второму входу компаратора и к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, информационные выходы которого соединены с информационными входами функционального преобразователя, выходы которого подключены к информационным входам накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока формирования последовательности импульсов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем. что селектор максимального значения содержит цифровые компараторы и эле.1711210

10 менты ИЛИ по числу каналов контроля, шифратор и мультиплексоры по числу двоичных.разрядов входных кодов, выходы гоответствующего цифрового компаратора через соответствующий элемент ИЛИ под- 5 ключен к соответствующему входу шифратора, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексоров, выходы которых являются выходами селектора максимального значения, первые входы которого под- 10 ключены к первым входам первого и второго цифровых компараторов, вторые входы селектора максимального значения соединены с вторыми входами первого цифрового компаратора и первыми входами третьего цифрового. компэратора, третьи- входы се.лектора максимального значения подключены к вторым входам второго и третьего цифровых компараторов, i-e-разряды ггервых, вторых и третьих входое селектора максимального значения соединены. с соответствующими входами i ro мультйплексорз.

Составитель .Н. Баганова

Редактор М. Янкович Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э. Лончакова .Заказ 343 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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