Электроннолучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины

 

! (iii 735931

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлеио25.06.74 (2I ) 2038072/18-06 (51 } М. Кл. с присоединением заявки J% и 01 H 11/00

F01 О 25/06

Гооудврствввиый комитет

СССР (23 ) П риори тет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 1g па делам изооретеинй и открытий (53} УДК 621.4д8 .00 1.42, (088.8) Дата опубликования описания 30.05.80 (72) Авторы изобретения

В. П. Полозов и Г. Л. Гурский (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРА)МЕТРОВ BNBPAUHA

ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к устройствам для исследования вибрационного состояния лопаток рабочего колеса турбомашииьт в стендовых и эксплуатационных условиях.

Известно электронно-лучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины, содержашее электронно-лучевую трубку, датчики, установленные неподвижно над периферийными участками лопаток и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с метками по числу лопаток, связанные через переключатель вариантов измерения с блоками формирования импульсов, которые подключены соответсч венно к модулятору электронно-лучевой трубки и к генератору ждушей вертикальной развертки через блок задержки, а также оборотный датчик, установленный над меткой, расположенной на валу турбомашины, связанный через свой блок формирования импульсов с,входом генератора непрерывной горизонтальной развертки, причем генераторы вертикальной и горизонтальной разверток соединены соответственно с вертикально и горизонтально отклоняюшими пластинами эпект5 ронно-лучевой трубки $1).

Однако известное устройство не позволяет наблюдать на экране электронно-лучевой трубки приближенную форму кривой изгибных или крутильных колебаний пкьбой из лопаток рабочего колеса для случая,) когда частота этих колебаний некратна числу оборотов турбомашины.

Целью изобретения является обеспечекие возможности наблюдения на экране электронно-лучевой трубки приближенной формы кривой изгибных или крутильных колебаний любой из лопаток и точного измерения их частоты колебаний.

Это достигается тем, что устройство щ дополнительно содержит переключатель режимов, внешний звуковой генератор, соединенный с генератором горизонтальной развертки через переключатель режимов, и автоматический электронный ключ, 3 735931 Д первый вход которого подключен к переключателю вариантов, второй вход - к выходу блока формирования импульсов оборотного датчика, третий вход — ко входу блока задержки, а выход — к модулятору электронно чучевой трубки через связанный с последним блок формирования импульсов.

Автоматический электронный ключ содержит два управляющих триггера, входной и выходной ключи, схему сброса и счетчиковый делитель частоты с переключателем коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входного ключа, второй вход — с выходом схемы сброса и вторым входом первого управляющего триггера, а выход со вторым входом второго управляющего триггера, причем первый второй и третий входы автоматического электронного клю- 2о ча служат первыми входами, соответственно, выходного ключа, первого управляющего триггера и входного ключа со вторым управляющим триггером, выходы которого соединены со входом схемы 25 сброса и вторым входом выходного ключа, а выход первого управляющего триг гера соединен со вторым входом входного ключа.

На фиг. 1 изображена функциональная З0 схема устройства, на фиг. 2 — функциональная схема автоматического электронного ключа, на фиг. 3 — его временные характеристики.

Устройство содержит электронно-лучевую трубку 1, датчики 2-5, установленные неподвижно над периферийными участ . ками лопаток 6 и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с четками 7 по числу лопаток 6, связанные через переключатель 8 вариантов измерения с блоками 9 и 10 формирования импульсов, которые подключены соответственно к

45 модулятору 1 1 электронно-пучевой трубки 1 и к генератору 12 ждущей вертикальной развертки через блок 13 задерж-, ки, а также оборотный датчик 14, установленный йад меткой, расположенной на валу турбомашины связанный через свой блок 15 формирования импульсов со входом генератора 16 непрерывной горизонтальной развертки, причем генераторы

12 и 16 вертикапьной и горизонтальной разверток соединены, соответственно, с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами 17 и 18 электронно-лучевой трубки 1.

Устройство дополнительно содержит переключатель 19 режимов, внешний звуковой генератор 20, соединенный с генератором 16 горизонтальной развертки через переключатель 19 режимов, и автоматический электронный ключ 21, первый вход которого подключен к переключателю 8 вариантов, второй вход— к выходу блока 15 формирования импульсов оборотного датчика 14, третий входко входу блока 13 задержки,.а выходк модулятору 11 электроннолучевой трубки 1 через связанный с последним блок 9 формирования импульсов.

Автоматический электронный ключ 21 содержит две управляющих триггера 22 и 23, входной и выходной ключи 24 и

25, схему 26 сброса и счетчиковый делитель 27 частоты с переключателем 28 коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входного ключа

24, второй вход — с выходом схемы 26 сброса и вторым входом первого управляющего триггера 22, а выход — со вторым входом второго управляющего триггера 23, причем первый, второй и третий

Входы автоматического электронного ключа 21 служит первыми входами соответственно, выходного ключа 25, первого управляющего триггера 22 и входного кпюча 24 со вторым управляющим триггером 23, выходы которого соединены со входом схемы 26 сброса и вторым входом выходного ключа 25, а выход первого управляющего триггера 22 сов динен со вторым входом входного ключа

24.

Устройство работает следующим образом.

Электрический импульс, вырабатываемый датчиком 14 в момент прохождения мимо него метки, установленной на валу турбомашины, формируется блоком 15 и через переключатель 19 поступает на генератор 16 пилообразного напряжения непрерывной горизонтальной развертки, чем достигается его синхронизация с частотой вращения вала, т. е. время одного периода пилообразного напряжения равно времени одного оборота вала. Выходное напряжение генератора 16 поступает на горизонтально отклоняющие пластины

18, отклоняя электронный луч, в горизонтальной плоскости.

Импульсы от датчика 5 и 2, вызванные прохождением мимо них конца лопатки 6 или метки 7, поступают через переключатели 8 и 19 в зависимости от.ър" еу г.

5 735031 положения на блок 10 формирования импульсов. С выхода блока 10 через блок 13 задержки импульс запускает ждуший генератор 12 пилообразного напряжения вертикальной развертки, Число таких импульсов, а следовательно, и число возбужденных ими импульсов пилообразного напряжения равно числу лопаток. Выходное напряжение генератора 12 подается на пластины 17, откло- 1р няя электронный луч в вертикальной плоскости

Таким образом, при работе турбомашины, на экране электронно-лучевой трубки

1 наблюдается картина, состоящая из 15 нулевой линии, образованной горизонтальйым движением пуча, и рядом вертикальных линий по числу лопаток, вызванных

его вертикальным перемещением.

Импульс датчика 3 ипи 4, поступая 2о на вход блока 9 формирования импульсов, вызывает на его выходе короткий импульс положительной полярности, генерируемый заторможенным блокинг-генератором, входящим в состав блока 9. 25

Этот импульс поступает на модулятор 11 электронно-лучевой трубки 1, вызывает возрастание тока электронного луча и возрастание свечения экрана.

Таким образом, на вертикальных ли- З0 ниях или на нулевой линии появятся яркие метки по числу лопаток колеса. Регулируя с помощью блока 13 задержки времени запуска генератора 12 относитель» но момента появления импульса на вы- 35 ходе блока 10 формирования, можно вывести метки на прямой ход вертикальных линий, или строк ждущей развертки.

При наличии некратных колебаний лопаток импульсы датчиков 2,4 и 3 при каждом обороте колеса будут занимачь различные временные положения, определяемые мгновенным фазовым положением конца лопатки 6 в момент ее нахождения под датчиком. 45

Следовательно, яркая метка будет появляться выше или ниже по ходу строки для каждой колеблющейся лопатки.

Множество таких меток на строке образует яркую полоску, длина которой про- 50 порционапьна двойной амплитуде изгибг ного или крутильного колебания лопатки.

Образующаяся на экране картина характеризует вибрационное состояние одновременно всех лопаток рабочего коле- са по величине двойной амплитуды..

При измерении крутильных колебаний помошью переключателя 8 датчик 4

6 подключается к входу блока 9, а датчик

2 — к входу блока 10., Для случая изгибных колебаний с помощью переключателя,8 к блоку 10 подключается датчик 5, а к блоку 9датчик 3.

Переключатель 19 режимов имеет два положения. Б верхнем положении электронный ключ 21 в работе не участвует. Для определения частоты и формы. колебаний какой-либо лопатки переключатель 19 режимов устанавливают в ниж. нее положение. При этом начинает действовать автоматический электронный ключ 21, и ко входу генератора 16 горизонтальной развертки подКлючается внешний звуковой генератор 20.

В исходном состоянии триггер 22 автоматического электронного ключа 21 обеспечивает закрытие ключа 24. Потому импульсы с выхода блока 10 формирования импульсов (см. фиг. 2, а) не поступают на вход счетчикового депителя 27 частоты, выполненного на триг/ герных ячейках. Эти импульсы устанавливают триггер 23 в положение, при котором ключ 25 закрыт и импульс датчика (см. фиг. 2, б) не поступает на вход блока 9 устройства формирования, таким образом, метка на экране не возникает.

С приходом импульса от блока 15 формирования (см. фиг 2 в) триггер

22 опрокидывается, открывая ключ 24 (см. фиг. 2,г) „пропускающий импульсы на вход делителя 27.

При коэффициенте деления, установленном, например, равным десяти, выходной импульс делителя 27 появится лишь при поступлении десятого импульса от блока 10 формирования. Этот импульс вызывает опрокидывание триггера 23, открывающего ключ 25 (см. фиГе 2 д) е НО следующий одиннадцатый импульс возвращает триггер 23 в исходное состояние (фиг. 2, е).

Таким образом, ключ 25 открыт в теченйе интервала времени между импульсами независимо от скорости вращения турбомашины. Триггер 23 запускает схему 26 сброса, выходной импульс которой устанавливает все ячейки делителя 27 и триггер 22 в исходное со стояние до прихода следующего импуль-. са от формирователя 15 (см. фиг. 2,в).

Следовательно, в момент замыкания ключа 25 на блок 9 формирования может пройти импульс лишь от одной лопатки (см. фиг. 2, е). При изменеви . коэффи7 циента деления с десяти на одиннадцать пройдет импульс от следующей лопатки и т.д.

Номер исследуемой лопатки отсчитывается слева направо по экрану электронно5 лучевой трубки 1, устанавливается переключателем 28 и может быть индицирован с помощью газоразрядных цифровых индикаторов, подключаемых к переключателю 28.

Частота звукового генератора плавно изменяется оператором до тех пор, пока метки на экране электронно-лучевой трубки не образуют кратковременную устойчивую форму кривой колебания. 15, В момент фиксации изображения кривой частота генератора равна или кратна частоте колебаний и может быть отсчитана по лимбу или измерена электронносчетным частотомером, включенным на щ выход генератора 20.

Таким образом, данное. устройство обеспечивает воэможность наблюдения на экране электронно-лучевой трубки приближенной формы кривой у крутильных или 25 иэгибных, колебаний любой из лопаток рабочего колеса турбомашины и точного измерения их частоты колебаний.

30 формула изобретения, 1. Электронно-лучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины, содержащее электронно-лучевую трубку, датчики, установленные неподвижно над периферийными участками лопаток и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с метками по числу лопаток, связ-нные через пере40 ключатель вариантов измерения с блоками формирования импульсов, которые подключены соответственно к модулятору электронно-лучевой трубки и к генерато-. ру ждущей вертикальной развертки через

45 блок задержки, а также оборотный датчик, установленный над меткой, располо-. женной на валу турбомашины, связанный через свой блок формирования импульI 50 сов с входом генератора непрерывной горизонтальной развертки, причем гене31 8 раторы вертикальной и горизонтальной раэверток соединены соответственно с вертикально и горизонтально отклоняю- шими пластинами электронно- лучевой трубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности наблюдения на экране электроннс -лучевой трубки приближенной формы кривой крутильных или изгибных колебаний любой из лопаток и точного измерения их частоты колебаний, устройство дополни- тельно содержит переключатель режимов, внешний звуковой генератор, соединенный с генератором горизонтальной развертки через переключатель режимов, и автоматический электронный ключ, первый вход которого подключен к:пере ключателю вариантов, второй вход - к выходу блока формирования импульсов оборотного датчика, третий вход — ко ьходу блока задержкй, а выход - к модулятору электронно лучевой трубки че-, рез связанный с последним блок формирования импульсов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что автоматический электронный ключ содержит два управляющих триггера, входной и выходной ключи, схему сброса и счетчиковый делитель частоты с переключателем коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входйого ключа, второй вход - c выходом схемы сброса и вторым входом первого управляющего триггера, а выход - со вторым входом второго управляющего триггера, причем первый, второй и третий входы автоматического электронного ключа служат первыми входами, соответственно, вы« ходного ключа, первого управляющего триггера и входного ключа со вторым управляющим триггером, выходы которого соединены со входом схемы сброса и вторым входом выходного ключа, а выход первого управляющего триггера соединен со вторым входом входного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И9 236827@ кл. G 01 Н 1 1 00е 1969.

Составитель О. Редько

Редактор Т. Клюкина Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Пожо

Заказ 2413/33 Тираж 713 . Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4