Устройство для измерения вибрации роторных машин

Авторы патента:

G01H1 - Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний (генерирование механических колебаний без измерений B06B,G10K; определение местоположения, направления или измерение скорости объекта G01C,G01S; измерение медленно меняющегося давления жидкости G01L 7/00; измерение дисбаланса G01M 1/14; определение свойств материалов с помощью звуковых или ультразвуковых колебаний, пропускаемых через эти материалы G01N; системы с использованием отражения или переизлучения акустических волн, например формирование акустических изображений G01S 15/00; сейсмология, сейсмическая разведка, акустическая разведка G01V 1/00; акустооптические устройства как таковые G02F; получение

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублм

< 1>9.3001 8

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 09.12.80 (21) 3213865/18-28 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 23.05.82 (5 l } M. Кл.

5 01 Н 1/00

1Ьвуаарвтввккь4 кеинтвт

СССР ве двавм взвбрвтвнив к юткрыткй (53} УДК534. .16(088.8) вто (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ

РОТОРНЫХ МАШИН

Изобретение относится к измеритель:@ой технике и может быть использовано для спектрального анализа вибрации роторных машин, например, газотурбинных двигателей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения вибрации роторных машин, содержащее датчик вибрации и подсоединенные g нему через усилитель два избирательных канала, каждый из которых включает последовательно связанные умноЖвтель, фильтр и квадратичный блок, выходы. которых через сумматор подсоединены к детектору, и фазовращатель (11

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений вибраций роторных машин. Зто вызвано тем, что на установившихся режимах работы существуют флуктуации скоростей вращения роторов.

Для получения результата измерения вибрации на определенной частоте с задан1

;той достоверностью частота опорного ге« нератора должна оставаться постоянной в течение определенного промежутка времени. При узких полосах пропускания фильтров отклонения частоты измеряемого сигнала от среднего значения возникающие из-за флуктуации скорости вращения ротора могут превысить ширину полос пропускания фильтров, Происходящие при этом пропадания сигналов на выходах избирательных каналов вызывают погрешности измерений, а расширение полос пропускания фильтров до величины, равной девиации частоты измеряемого сигнала, часто бывает невозможно из-за помех от близких по частоте сигналов других роторов и вибрационного шума машины.

Цель изобретения вЂ” повышение точности измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что устройство снабжено послеловатс1ль11о соединенными датчиком оборотов, форл1ирователем импульсов, полосов1.1м ф11л ь1 ром и ограничителем амплитуды, гч1лол 11г18 4 д ) - амплитуда гармоники последовательности 0 (Ь) на частоте На)1, Д вЂ” малая величина, выбираемая исходя из требуемых погрешностей измерений.

С помощью датчика 12 оборотов и формирователя 13 импульсов получают сигнал, спектр которого содержит ряд опорных гармоник с постоянными амплитудами и частотами, кратными частоте вращения ротора. При этом флуктуации частот опорных гармоник и измеряемого сигнала около средних значений щ1, где 4 =1- N, синхронны. Полосовой фильтр 14 настроен на гармонику кратности 1) = tl выходного сигнала формирователя 13 импульсов, (и -номер анализируемой гармоники, причем 1 0 Й ).

Ширина полосы пропускания полосового фильтра 14 выбирается больше максимальной девиации частоты опорной гармоники, но такой, чтобы исключить попадание в фильтр соседних опорных гармс ник с частотами (n -1) w1 и (n +1) ш1.

Ограничитель 15 амплитуды преобразует выходной сигнал полосового фильтра 14 в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды (меандр), устраняя зависимость амплитуды опорно1 ге сигнала, а следовательно, и результатов измерений, от частоты вращения ротора. Сигнал с выхода ограничителя 15 амплитуды поступает на второй вход умножителя 4 второго канала. На второй вход умножителя 3 первого канала поступает сигнал с выхода фазовращателя 11, осуществляющего поворот фазы выходного ойкала ограничителя 15 амплитуды на

90 . Выходные сигналы умножителей 3 и 4 после фильтров 5 и 6 и возведения в квадрат квадратичными блоками 7 и 8 складываются в сумматоре 9, С выхода сумматора 9 сигнал поступает на, детектор 10, работающий в квадратичном режиме. Выходное напряжение детектора

10 содержит информацию об амплитуде измеряемого процесса на частоте п 1.

Преимуществом устройства является повышение точности за счет устранения погрешностей измерений, обусловленных флуктуациями скорости вращения ротора.

Формула изобретения

Устройство для измерения вибрации роторных машин, содержащее датчик вибрации и подсоединенные к нему через

3 9300 торого подключен к второму входу умножит .ля второго канала и к входу фазовращателя, а выход последнего подсоединен к второму входу умножителя первого каEIATIB ° 5

На чертеже изображена блок-схема устройства для измерения вибрации рсьторных машин, Устройство содержит датчик 1 вибра-.

Ъ ции и подсоединенные к нему через уси- t0 литель 2 два идентичных избирательных канала, каждый из которых включает последовательно связанные умножители

3 и 4, фильтр 5 и 6 и квадратичный блок 7 и 8, выходы которых подсоединены через сумматор 9 к детектору 10, фазоврвщатель 11, последовательно соединенные датчик 12 оборотов, формиро" ватель 13 импульсов, полосовой фильтр

14 и ограничитель 15 амплитуды, выход 20 которого подключен к второму входу умножителя 4 второго канала и к входу фазовращателя 11, выход которого подсоединен к второму входу умножителя 3 первого канала. 25

Устройство работает следующим образом.

Сигнал датчика 1 вибрации, установленного на корпусе машины, через усилитель 2 поступает на соединенные вмео 30 те входы умножителей 3 и 4. датчик

12 оборотов вырабатывает сигнал, про- порциональный частоте вращения ротора 1. Этот сигнал поступает на вход формирователя 13 импульсов, с abaoaa которого последовательность прямоугольных импульсов 0 ® постоянной амплитуды Ао и длительностью 7 с частотой следования

Lu поступает íà аход полосового фильтра

14. Последовательность импульсов ф(ц 40 имеет очень малую велйнину произведения tQ1s где ш вЂ” средняя частота вращения ротора, поэтому ее спектр содержит большое количество гармоник, кратных частоте ш1

Ao вЂ” ho iвЂ”

u%()= й,+ @1 ООЧМШ„1.

Ч.Л " Л ",„

Соответствующим выбором величины произведения iEL>< можно добиться равно- . мерности спектра последовательности им- у пульсов U (4) вплоть до гармоники необходимой кратости М=Й так, чтобы выполнялось условие с -clg

1 < Ь

me б1 вЂ” амплитуда гармоники послед, вательности Up(t) на частоте вращения ротора ж„

5 930018 6 усилитель два избирательных .канала, каж- телем амплитуды, выход которого подклю.дый из которых включает последовательно чен к второму входу умножителя второго связанные умножитель, фильтр и квадра- канала и к входу фазовращателя, а выход тичный блок, выходы которых через сум- последнего подсоединен к второму входу. матор подсоединены к детектору, и фазо- 5 умножителя первого канала. вращатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Источники информации, что, с целью повышения точности, оно, принятые во внимание при экспертизе снабжено последовательно соединенными 1. Авторское свидетельство СССР датчиком оборотов, формирователем им- No 684329, кл. QO1 Н 1/00, 1978 ,пульсов, попосовым фильтром и ограничи-. 1О прототип) °

Составитель JL Казанская

Редактор Т. Кугрышева Техред Е.Харитончик Корректор. М.немчик

Заказ 3450/50 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ 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

Устройство для измерения вибрации роторных машин

Способ определения диагностических параметров турбохолодильника // 927007

Измеритель виброперемещений // 920394

Устройство контроля технического состояния механических объектов по вибрационным нагрузкам // 920393

Способ контроля состояния подшипников качения и устройство для его осуществления // 916999

Способ исследования вибраций объектов с диффузно отражающей поверхностью и устройство для его осуществления // 911172

Устройство для измерения акустического сопротивления образцов материалов // 911171

Способ определения коэффициента демпфирования упругой подвески механического объекта // 911170

Устройство для измерения виброскорости вращающихся деталей // 911169

Устройство для диагностики состояния механизмов // 911166

Способ измерения периодического закона движения вибрирующей поверхности // 2101686

Способ формирования и воспроизведения объемного изображения и устройство для формирования и воспроизведения объемного изображения // 2104502

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам и устройствам формирования и воспроизведения объемного изображения, и предназначено для использования в фотографии, кино и телевидении

Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь // 2104618

Способ и устройство для определения амплитуды колебаний лопаток турбин и компрессоров // 2112934

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для бесконтактного измерения и непрерывного контроля амплитуды колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях при рабочем вращении ротора

Способ диагностики технического состояния механизма в процессе его эксплуатации и устройство для его осуществления // 2112935

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики в процессе эксплуатации технического состояния механизмов, в том числе удаленных от аппаратуры диагностики

Пьезоэлектрический акселерометр // 2113715

Изобретение относится к области измерительной техники, а конкретно к пьезоэлектрическим акселерометрам, в которых элементом преобразования механических колебаний в электрический сигнал является пьезоэлектрический материал и которые могут быть использованы для измерения вибрации машин

Устройство для измерения вибрации // 2114402

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения вибрации любой поверхности с записью данных по времени без использования электричества, т.е

Волоконно-оптический автогенератор // 2116631

Изобретение относится к волоконно-оптическим автоколебательным системам на основе микромеханического резонатора и может быть использовано в системах измерения различных физических величин (температуры, давления, ускорения и др.)

Способ направленного измерения акустических сигналов источника звука (варианты) // 2116632

Изобретение относится к технике акустических измерений

Мониторная система для представления колебательных состояний множества лопаток на вращающемся рабочем колесе // 2125247

Изобретение относится к области диагностики турбомашин