Способ оперативной индикации начала резонанса роторных систем
Владельцы патента RU 2426081:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") (RU)
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах преодоления резонанса роторных систем. Поставленная задача решается путем обработки пропорционального угловой скорости вращения ротора сигнала, поступающего на микропроцессор, в котором сигнал формируется в разгонную характеристику, при этом указанная разгонная характеристика дважды дифференцируется и по первому обнулению третьей производной определяется начало зоны резонанса. Технический результат заключается в оперативной индикации момента начала резонанса с целью использования способов его преодоления. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах преодоления резонанса роторных систем.
Известен способ выявления резонансной области (fн; fв) путем определения логарифмического декремента колебаний [Способ определения логарифмического декремента колебаний: Пат. №2086943, МПК7 G01M 7/02, G01N 3/32/ Чернышев В.М. (РФ); Чернышев В.В. (РФ). Заявка 93003725/28; заявл. 21.01.1993; опубл. 10.08.1997], в котором устанавливают возбуждающее воздействие фиксированного уровня на нижней границе частоты резонансной области fн, увеличивают частоту F, регистрируют амплитуды колебаний объекта как функцию частоты возбуждения f, определяют частоту fнв как частоту возбуждающего воздействия, выше которой наблюдается уменьшение амплитуды колебаний, прекращают увеличение частоты возбуждающего воздействия f; затем уменьшают частоту возбуждающего воздействия f со скоростью νf2, в процессе уменьшения частоты f регистрируют амплитуды колебаний объекта как функцию частоты возбуждения f и определяют частоту fвн как частоту возбуждающего воздействия, ниже которой наблюдается уменьшение амплитуды колебаний, прекращают уменьшение частоты f, повторяют операции 3-10 до нахождения резонансной частоты fр с требуемой точностью, регистрируют амплитуду резонансных колебаний Aр объекта на частоте fр.
Недостатком известного способа является большое количество измерений для нахождения резонансной частоты fр и невозможность оперативного определения начала резонансной зоны.
Известен способ оперативной индикации начала резонанса при разгоне несбалансированного ротора в зарезонансную зону, выбранный в качестве прототипа [А.с. RU №1025460 А. МПК B06B 1/16; G01M 1/06. Способ разгона несбалансированного ротора в зарезонансную зону [Текст]. / Малинин Л.М., Зобнин А.П., Кельзон А.С., Танаев Д.Б. Заявлено 26.03.81; опубл. 30.06.1983, Бюл. №24].
Согласно этому способу при разгоне ротора с помощью датчиков получают сигналы, пропорциональные угловой скорости ω ротора и величине вращающего момента привода Mвращ. Сигнал, пропорциональный угловой скорости, поступает на вход дифференциального блока, имеющего коэффициент усиления, равный моменту инерции J ротора. С выхода блока сигнал, пропорциональный угловому ускорению , поступает на один из входов сумматора. При этом на второй вход сумматора поступает сигнал, пропорциональный вращающему моменту Mвращ привода. На выходе сумматора формируется сигнал, пропорциональный вибрационному моменту W, который обусловлен несбалансированностью ротора и определяется из выражения
,
где W - вибрационный момент;
J - момент инерции ротора;
ω - угловая скорость ротора;
M=L-H - вращающий момент;
L - движущий момент;
H - момент сил сопротивления вращению.
Сигнал, пропорциональный вибрационному моменту W, поступает на один из входов блока сравнения, на другие входы которого подаются сигналы, пропорциональные пороговым значениям вибрационных моментов W1 и W2 и вращающему моменту Mвращ. На вход блока подается также сигнал, пропорциональный угловой скорости ω, что обеспечивает работу цепи управления только при расстройках, не превышающих некоторой величины, например ±0,15 от критической скорости ωкр. Сигнал, пропорциональный вибрационному моменту, сравнивают с его пороговыми значениями и по управляющему напряжению U на выходе блока производят выключение и включение привода в моменты времени Tвыкл и Tвкл.
Недостатком известного способа является необходимость получения и обработки одновременно двух сигналов: пропорциональных угловой скорости вращения и вращающему моменту.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в оперативной индикации момента начала резонанса с целью использования способов его преодоления.
Задачей изобретения является упрощение способа оперативной индикации начала резонанса путем снятия и обработки разгонной характеристики, полученной из сигнала, пропорционального угловой скорости вращения.
Поставленная задача решается путем обработки пропорционального угловой скорости вращения ротора сигнала, поступающего на микропроцессор, в котором сигнал формируется в разгонную характеристику, при этом указанная разгонная характеристика дважды дифференцируется и по первому обнулению третьей производной определяется начало резонанса.
Для реализации данного способа используется устройство фиг.1, которое, с целью выявления начала резонанса, формирует и дважды дифференцирует разгонную характеристику роторной системы. Единственным входным параметром является угловая скорость вращения ротора, поэтому в качестве датчика применяется датчик положения ротора.
При включении электродвигателя 1 ротор 2 начинает набирать обороты, которые фиксируются и формируются в разгонную характеристику 
датчиком положения 3, который закреплен на роторе 2. Далее разгонная характеристика поступает на микропроцессор 4, где обрабатывается.
С целью точного и оперативного выявления начала резонанса разгонная характеристика 
подвергается двукратному дифференцированию фиг.2.
В режиме разгона в резонансной области должно наблюдаться рассеяние энергии, сопровождаемое снижением динамики разгона, то есть снижением ускорения, поэтому сигналом начала резонанса для роторной системы служит момент прекращения роста и начало снижения ускорения 
(точка А, фиг.2), то есть первое обнуление третьей производной 
.
Способ оперативной индикации начала резонанса роторных систем позволяет установить момент начала и длительность резонанса, что особенно важно при исследовании резонансных явлений и при использовании режимных способов преодоления резонанса, таких как: «метод двойного пуска», повышение мощности привода в момент прохождения через резонанс, применение магнитных подшипников.
Способ оперативной индикации начала резонанса при разгоне роторной системы путем обработки пропорционального угловой скорости вращения ротора сигнала, поступающего на микропроцессор, в котором сигнал формируется в разгонную характеристику, отличающийся тем, что разгонная характеристика дважды дифференцируется и по первому обнулению третьей производной определяется начало резонанса.
