Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

<щ 661285 1 (53)М. Кл.2 (61) Дополнительное к авт. саид-ву н 431414 (22) Заявлено 230675(21) 2147268/25-06 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 0505.79. Бюллетень № 17

Дата опубликовамия описания 0505.79

g 01 М 13/00 а О1 Í 11/ÎÎ. Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 629. 7.036...3.001,4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С.М.Дорошко,. В.В.Москвин, С.А.Смородин и М.Л.Тойбер (71) Заявитель Рижский краснознаменный институт инженеров гражданской авиации имени Ленинского комсомола (54) СИСТЕМА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК,ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области контроля вибрацнонного состояния ло" паток транспортных и стационарных турбомашин °

По основному авт.св . Р 431414 известна система для бесконтактного определения амппитуды колебаний лопаток турбомашины, содержащая неподвижные датчики, один из которых установлен против метки, например штифта,на валу турбомашийы,импульсные счетчики,логические схемы управления. Датчик числа.проходящих лопаток параллепьно с датчиком метки подключен к блоку формирования интервала времени прохож-,15 деныя одного.межлопаточного расстояния, состоящему из управляющего триггера,, коммутируемого счетчика числа лопаток и триггера, формирующего этот временный интервал с момента прохождения исследуемой лопатки мимо датчика числа лопаток, а к блоку формирования интервала времени с одной стороны подключен блок программирования числа замеров, состоящий из счетчика .числа замеров и задатчика, а с другой сторсны — блок формирования временного интервала, пропорционального размаху колебаний лопатки, причем к. последнему подключены цифровой инди2 катор .результатов измерений и два датчика (корневой и периферийный), уста- новленные на одном радиусе со смещением относительно датчика числа лопаток на любое нечетное число половин межлопатрчного расстояния в сторону, противоположную направлению вращения, ::К блоку формирования временного интервала подключены два формирователя временных ворот: один — для регистрации опережения, а другой — для регистрации отставания вершины исследуемой лопатки относительно ее основания, и два независимых регистра памяти величин амплитуд разных знаков.

Однако в такой системе измеряемая величина (временной интервал, пропорциональный отклонению лопатки) определяется не только аМплитудой колебаний лопатки, но и скоростью вращения ротора при измерении вибраций íà разлнчных режимах работы турбомашины.

В результате однозначная связь между измеренной величиной и амплитудой колебаний нарушается.

Целью изобретения является повышение точности измерений, Эта цель достигается тем, что s системе для бесконтактного определения амйлитуды колебаний лопаток турбо5 4 знаков. Блок точного измерения размаха содержит дв а набора схем рав ноэначность 28 и 29 с сумматорами 26 и 27 соответствен".о, две двухвходовые схемы И 30 и 31, разрешающие прохождение импульсов через вентили 32 и

33 соответственно лишь при наличии разрешающих потенциалов на обоих входах одновременно.

Измерительный генератор 23 импульсов управляется измерителем 34 длительности оборота ротора, соединенным с датчиком 1.

Блок цифровой индикации состоит из дешифраторов, осуществляющих преобразование дваично-десятичного кода сумматоров и счетчиков в десятичный код цифровых индикаторов, и самих цифровых индикаторов.

При BpBIgeHHH ротора турбокомпрессора и после нажатия кнопки пуск импульс с датчика 1, формируемый при прохождении мимо него штифта 3, пройдет через вентиль 8, устанавливая триггер 9 таким образом, что с его выхода поступает разрешение на открытие вентиля ll. Сигнал от датчика 1 на втором, третьем и последующих оборотах проходит через вентиль 11, устанавливает триггер 12 так, что с его выхода снимается потенциал на открытие вентиля 13 ° Теперь импульсы от датчика 7 беспрепятственно поступают на вход .счетчика 14, в котором предварительно набран номер исследуемой лопатки. При совпадении числа импульсов, накопленных счетчиком 14, с числом, указывающим номер лопатки, на выходе схемы совпадения, входящей в счетчик совместно с переключателями, появляется импульс, временное положения которого соответствует моменту прохождения мимо датчика 7 количества лопаток, численно равного набранному номеру. Триггер 12 устанавливается в йсходиое состояние. Импульсы от датчика 7 не пропускаются, показания счетчика 14 сбрасываются, и он устанавливается в исходное состояние. Устройство подготовлено к работе на следующем обороте ротора.

Сигнал с датчика 1 поступает в счетчик 10 в котором задано число циклов измерений, и на триггер 15, устанавливая его так, что с его вйхода будет дано разрешение вентилям 16 и 17 на прохождение импульсов от."измерительных датчиков 5 и б. Импульс (К + 1)-ый, где К вЂ” набранное число, соответствующее номеру исследуемой лопатки, снимаемый с датчика 7, возвращает триггер 15 в исходное состояние, закрывая вентили 16 и 17.

Описанный цикл повторяется столько раз, сколько задается в счетчике

10 циклов измерений.

Когда вентили 16 и 17 открыты, импульсы от датчиков 5 и б поочередно, в зависимости от фазы колебаний ло3 66128 маши ны к импульс н ому датчику, ра сп оложенному около метки на валу ротора, подключен измеритель временного интер вала оборота, а к последнему — управляемый генератор импульсов переменной частоты, соединенный с системой иэмерени я временного и н терзала. 5

На чертеже представлена функциональная схема системы.

Датчик 1 расположен около вала турбокомпрессора 2, на котором размещен штифт 3, установленный на одном радиусе с лопаткой 4. Последняя всегда первой приходит к позиции, опреде. ляемой положением датчиков 5 и 6 измерения, смещенных относительно дат-, чика 1 на межлопаточное расстояние по15 направлению вращения. Датчик 7 реагирует на прохождение каждой лопатки и располагается, как и датчик 5, около корневых сечений лопаток со смещением относительно него на (ф + и), где 20 — расстояние между лопатками, а

И вЂ” любое целое число.

Блок формирования разрешенного ин- тервала времени прохождения сигналов от выбранной лопатки и числа циклов измерений содержит вентиль 8, управляющий пусковым триггером 9. Вентиль

8 и триггер 9 осуществляют пуск .устройства на заданное счетчиком 10 число циклов измерений. Вентиль 11, тригgo гер 12 и вентиль 13 вырабатывают ко- манду начала отсчета в пределах каждого цикла измерений счетчика 14. Триггер 15 формирует временной интер-,. вал длительностью, равной времени прохождения турбомашиной одного межлопаточного расстояния.

Блок формирования временного интервала и знака содержит вентили 16 и 17, Вентиль 18 и триггер 19, вентиль 20 и триггер 21 представляют собой пару 40 временных ворот, каждые из которых предназначены для формирования временных интервалов, пропорциональных амплитудам разных знаков.

Блок измерения размаха колебаний 45 с независимой регистрацией амплитуд разных знаков включает схему ИЛИ 22, управляемую триггерами 19 или 21 (в зависимости от знака амплитуды в данном цикле измерения), измерительный генератор 23 импульсов, генерирующий импульсы переменной частоты, вентиль

24>:пропускающий импульсы генератора .

23 при наличии разрешения со схемы .ИЛИ 22. Счетчик 25 состоит из П двоично-десятичных декад и регистрирует число импульсов, пропорциональное амплитудам при каждом цикле измерения.

Сумматоры 26 и 27 представляют собой

И вЂ” декадный двоично-десятичный счетчик. Каждый из сумматоров регистри-. 60 рует число импульсов, пропорциональное максимальной амплитуде из всех поступивших за время измерения значений. При этом каждый из сумматоров регистрирует величины амплитуд разных 65

Формула изобретения

35 Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины по авт.св. 9431414, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений, к

4,1 импульсному датчику, расположенному около метки на валу ротора, подключен измеритель временного интервала оборота, а к последнему — управляемый генератор импульсов переменной частоты, соединенный с системой иэ45 мерения временного интервала.

Б б патки, идут на выход вентилей, Если первым появляется сигнал от корня лопатки (от датчика 5), то триггер

21 устанавливается в единичное состояние через вентиль 20, разрешенное триггером 19, находящимся в нулевом состоянии. Единичное состояние в этот же момент еще раэ подтверждается сигналом от датчика 5 через вентиль 16.

Разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 21 через схему ИЛИ

22 поступает на вентиль 24, разрешая прохождение импульсов от генератора

23. Кроме того, разрешенный потенциал поступает на схему И 31. С нулевого плеча триггера 21 запрещающий потенциал идет На вентиль 18, предотвращая тем самым прохождение импульса. от датчика б и вентиля 17 через вентиль 18. Это необходимо, чтобы по окончании цикла измерения при сбрасывании в исходное состояние триггера 21 триггер 19 не устанавливался бы в единицу. Таким образом, сигнал от датчика б, формируемый прохождением вершины, лишь сбрасывает триггер 21, который за этот Период сформирует временной интервал, пропорциональный амплитуде колебания исследуемой лопатки в этом цикле измерения.

Кроме того, то, что временной интервал сформирован триггером 21 указывает на отставание вершины отоснования лопатки и потому запись результатов измерения разрешена в сумматор

27 отставания .

Если первым появляется сигнал o% вершины исследуемой лопатки (от датчика 6), то временной интервал, пропорциональный амплитуде колебаний лопатки в этом цикле измерения, аналогичным образом формируется триггером 19. Но запись результатов измерения разрешается в сумматор 26 опережения .

При разрешейии со схемы ИЛИ 22 на открытие вентиля 24 импульсы от генератора 23 поступают на входы счетчика 25 и вентилей 32 и 33. При не61285 -6 постоянстве скорости вращения ротора, например при ее уменьшении, длительность оборота ротора увеличивается, †ч вызывает перестройку частоты генератора 23 импульсов в сторону уменьшения, исключая таким образом зависимость измеряемой величины от переменной скорости вращения ротора, которая определяется теперь только амплитудой колебания лопатки. В счетчике 25 оказывается число импульсов, 10 пропорциональное временному интервалу запаздывания или опережения или амплитуде колебаний лопат» . ки, В момент равенства состояний счетчика 25 и сумматора, например

26, схема равнозначность 28, осу" ществив поразрядное сравнение, формирует на своем выходе разрешающий потенциал, который поступает на вход схемы И 30 (на первом входе— число импульсов, пропорциональное амплитуде опережение ) .

Таким образом, обеспечивается независимость измеряемой величины амплитуды колебаний лопатки от ско25 рости вращения ротора с точностью oitределения средней скорости вращения эа один оборот (т.е. флуктуации скорости вращения в течение одного оборота ротора турбомашин не учитывают30 ся) . бб 1285

Ьсте " а формиробания, Гистемо измерения розГ

Тираж 1089 Подйисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Закаэ 2427/37

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Составитель В.Вявемцева .Редактор O,Филиппова ". Техред Р.Андрейко Корректор М. Пожо