Способ измерения колебательной скорости рабочих лопаток турбомашин
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () 771477 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.08.78 (21) 2657307/18-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .
G 01 Н 11/00
Государственный комитет
Опубликовано 15.10.80. Бюллетень № 38
Дата опубликования описания 25.10.80 (53) УДК 534.08 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
В. С. Малышев, И. И. Кривоносов и В. В. Кудрявцева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ
СКОРОСТИ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИН
Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для измерения колебательной скорости рабочих лопаток турбомашин.
Известен способ измерения колебательной скорости рабочих лопаток турбомашин, заключающийся в том, что берут два импульсных бесконтактных датчика, устанавливают их на корпусе турбомашины в окружном направлении на некотором расстоянии друг от друга в плоскости вращения рабочего колеса, измеряют временной интервал между сигналами датчиков, при прохождении лопаток мимо них и по измеренному временному интервалу вычисляют аналитически колебательную скорость рабочих лопаток турбомаший (1) .
Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, поскольку в нем измеряется величина, обратно пропорциональная квадрату величины окружной скорости.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения колебательной скорости рабочих лопаток турбомашин, заключающийся в том, что измеряют окружное расстояние между двумя бесконтактными импульсными датчиками положения, установленными по окружности в плоскости вращения рабочего колеса турбомашины, измеряют временные интервалы между импульсами датчиков в моменты прохождения каждой лопатки и аналитически вычисляют колебательные скорости рабочих лопаток (2) .
Недостаток известного способа состоит в том, что он обладает невысокой точностью и надежностью измерения колебательной скорости, так как ее значение на один-два порядка меньше окружной скорости. Кроме того, значение скорости определяется в результате расчета, который не позволяет получить сигнал, необходимый для использования в режиме сигнализации работы турбомашины.
Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений.
Цель достигается тем, что по предлагаемому способу заполняют временной интервал между импульсами датчиков, импульсами с частотой, пропорциональной частоте следования лопаток рабочего колеса, определяют разность между числом импульсов датчиков, соответствующих колебательному и неколебательному режимам работы лопа771477 ток рабочего колеса, преобразуют определенную разность числа импульсов во вспомогательный интервал умножением этой разности на постоянный период, определяемый заданной точностью измерения, заполняют вспомогательный интервал импульсами с частотой, пропорциональной частоте следования лопаток, измеряют полученное число импульсов и вычисляют колебательную скорость лопаток рабочего колеса турбомашины аналитически по формуле: = — — (— )
Я ЛЭ
L го xк где V — колебательная скорость лопаток;
N — число импульсов;
Т о — постоянный период, определяемый заданной точностью измерения;
D — диаметр рабочего колеса;
z — число лопаток рабочего колеса;
К вЂ” коэффициент пропорциональности частоты заполнения временного интервала между импульсами датчиков и частоты заполнения лопаток; л — постоянный коэффициент;
L — окружное расстояние между датчиками.
На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.
Блок-схема содержит рабочее колесо 1 турбомашины, лопатку 2 рабочего колеса, импульсные бесконтактные датчики 3, 4 положения, блок 5 измерения временного интервала и выделения разности между числами импульсов, соответствующих колебательному и неколебательному режимам лопаток рабочего колеса, блок 6 хранения разности и выработки вспомогательного интервала, блок 7 преобразования вспомогательного временного интервала в число импульсов, пропорциональное колебательной скорости, блок 8 частоты, пропорциональной частоте следования лопаток, блок 9 генератора последовательности импульсов с постоянным периодом, блок 10 управления последовательностью выполнения приемов измерения.
Выходы импульсных бесконтактных датчиков положения соединены с входами блоков
5 и 8. Выход блока 5 соединен с одним из входов блока 6, а выход последнего соединен с входом блока 7. Выход блока 9 соединен со вторым входом блока 6. Блоки 5, 6 и 7 соединены с блоком 10. Способ измерения колебательной скорости заключается в том, что устанавливают датчики 3 и 4 в окружном направлении, в плоскости вращения рабочего колеса 1. Измеряют окружное расстояние L между датчиками. Временной интервал между импульсными сигналами двух датчиков в момент, когда лопатка 2 рабочего колеса 1 колеблется, равен
Ы—
О+ Acus>naut где U — окружная скорость лопатки;
А — амплитуда колебания лопатки; д — частота колебания лопатки.
Временной интервал между сигналами датчиков 3 и 4, когда лопатка не колеблется, равен
Ч и-ч
1ч = 1-То(-Щ-Р V.
Затем измеряют полученное число импульсов и вычисляют колебательную скорость лрпаток рабочего колеса турбомашины аналитически по формуле: где V — колебательная скорость лопаток;
N — число импульсов;
4о Т o — постоянный период, определяемый заданной точностью измерения;
D — диаметр рабочего колеса;
z — число лопаток рабочего колеса;
К вЂ” коэффициент пропорциональности частоты заполнения временного интервала между импульсами датчиков и частоты заполнения лопаток; л — постоянный коэффициент;
L — окружное расстояние между датчиками.
Использование описываемого способа измерения колебательных скоростей обеспечивает, по сравнению с существующими, более высокую точность и надежность измерений и возможность использования результатов измерений колебательных скоростей в системах сигнализации опасных напряжений рабочих лопаток турбомашин, в системах автоматической обработки результатов измерений и регулирования режима ра (9= о
Сигнал с датчика 4 подают на вход блока 8 частоты, с выхода которого получают
S последовательность импульсов с частотои
F= foZK, где f o — частота вращения ротора турбомашины;
Z.— — число лопаток рабочего колеса тур1о бом ашины;
K — коэффициент пропорциональности частоты заполнения временного интервала между импульсами датчиков и частоты следования лопаток.
На выходе блока 5 получают число импульсов, определяемое формулой
1 1 = (-ю"у — о 1 = уц " .где V = А csin mt;
D — диаметр рабочего колеса;
Число импульсов ЛХ подают на вход щ блока 6, на другой вход которого подают сигналы с блока 9. На выходе блока 6 получают вспомогательный временной интервал, равный
LZÊ ч = — 4 Д вЂ” ц Ч То
Временной интервал с подают на вход блока 7, на другой вход которого подают сигнал с блока 8. На выходе блока получают число импульсов, равное (у Ч 1 О(О К 1 1 О(Ур ) Х
X —,— — —, (л Г ) зо где fo = U. лай, Так как величина - - —.— <<1, то
771477
Формула изобретения
Составитель А. Шман
Редактор Л. Батанова Техред К. Шуфрич Корректор О. Билак
Заказ 6681/52 Тираж 713 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 1 3035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 боты турбомашины, а также в процессе доводки рабочих колес турбомашин.
Способ измерения колебательной скорости рабочих лопаток турбомашин, заключающийся в том, что измеряют окружное расстояние между двумя бесконтактными импульсными датчиками положения, установленными по окружности в плоскости вращения рабочего колеса турбомашины, измеряют временные интервалы между импульсами датчиков в моменты прохождения каждой лопатки и аналитически вычисляют колебательные скорости рабочих лопаток, отличаюи4ийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, заполняют временной интервал между импульсами датчиков, импульсами с частотой, пропорциональной частоте следования лопаток рабочего колеса, определяют разность между числом импульсов датчиков, соответствующих колебательному и неколебательному режимам работы лопаток рабочего колеса, преобразуют определенную разность числа импульсов во вспомогательный интервал умножением этой разности на постоянный период, опре деляемый заданной точностью измерения, заполняют вспомогательный интервал импульсами с частотой, пропорциональной частоте следования лопаток, измеряют полученное число импульсов и вычисляют колебательную скорость лопаток рабочего колеса турбомашины аналитически по формуле: где V — колебательная скорость лопаток;
N — число импульсов;
Т о — постоянный период, определяемый
1О заданной точностью измерения;
D — диаметр рабочего колеса;
Z — число лопаток рабочего колеса;
К вЂ” коэффициент пропорциональности частоты заполнения временного интервала между импульсами датчиков и частоты заполнения лопаток;
1т — постоянный коэффициент;
1 — окружное расстояние между датчиками.
Источники инфо 1мации, зф принятые во внимание при экспертизе
1. Заблоцкий И. Е., Коростелев Ю. А. и Шипов P. А. Бесконтактные измерения колебаний лопаток турбомашин. М., «Машиностроение», 1977, с. 35.
2. Авторское свидетельство СССР № 236827, кл. G 01 Н 11/00, 1967 (прототип).
