Устройство для определения частот резонансных колебаний вращающегося вала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБ ЛИК Н 13 00 М,7 00 ГОСП ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН МУ СВИДЕТЕЛЬ ВТрязев, В булько,КрасюК.Бо Турчин ОПРЕДЕЛЕНИЯАНИЙ ВРАЩМОдатчик вибрдетектор,АРСТВГННИЙ КОМИТЕТ СССР АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИ(56) 1. Исакович М.М. и др. Устранение вибрации электрических машин, Л., "Энергия", с. 92-96, рис. 2-37.2. Исакович М.М. Устройство для непрерывного измерения и записи параметров неуравновешенности вращающихся роторов.-В сб.;Теория и практика уравновешивания машин и приборов. Под ред. В.А,Шепитильникова, М "Машиностроение", 1970, с. 436-440 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯЧАСТОТ РЕЭОНАНСНЫХ КОЛЕБЩЕГОСЯ ВАЛА, содержащееции, подключенный к нему датчик оборотов, подключенный к Управляющему входу детектора,и индикатор резонанса, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности определения критической частоты вращения, оно снабжено анапогоцифровым преобразователем, включенныммежду выходом детектора и первымвходом индикатора, преобразователемчастота-код, включенным между датчиком оборотов и вторым входом индикатора, подключенными параллельнок выходу аналого-циФрового преобраэователя гальванически связанными буферным регистром и схемой сравнениякодов, подключенным к последней триггером, соединенной с ним схемой И,второй вход которой подключен к третьему выходу схемы сравнения, а выход - к входу индикатора, и блокомуправления, подключенным раздельными выходами к входам буферного ре-.гистра й схемы сравнения кодов, авходом - к выходу преобраэователячастота-код.1101Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в теплоэнергетике для определения частотрезонансных колебаний вращающегося5вала, например критической частотывращения ротора турбомашины.Известно устройство, содержащеедатчик вибрации, датчик частотывращения ротора и двухкоординатныйсамописец, входы которого соединеныс выходом датчика вибрации и выходом. датчика частоты вращения.В этом устройстве сигнал с выходадатчика частоты вращения воздействует 15на одну из кареток двухкоординатногосамописца, которая перемещается пропорционально частоте вращения ротора, а сигнал датчика вибрации -на другую каретку, В процессе набораоборотов на ленте самописца получаютФчастотную характеристику ротора, накоторой критические частоты вращенияотображены в виде максимумов вибрацииГ 1 1.Недостатком этого устройства является низкая точность определениякритической. частоты вращения из-заискажения частотной характеристикитурбомашины высшими составляющимивибрации (кратными основной частотевращения, которые составляют около202 для второй гармоники и около103 - для третьей гармоники),При этом имеют место погрешности,связанные с участием оператора в З 5расшифровке частотной характеристики.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для определениячастот резонансных колебаний вращающегося вала, содержащее датчик вибрации, подключенный к нему детектор,датчик оборотов, подключенный к управляющему входу детектора, и индикатор резонанса.При определении критических частот вращения на одну из кареток,двухкоординатногосамописца, выполняющего роль индикатора, подается пропорциональный частоте вращения вала сигнал, получаемый с помощью пре Ообразователя частота-напряжение. Надругую каретку самописца подаетсяпостоянное напряжение с выхода детектора, пропорциональное амплитуде основной (первой) гармоники составляющих 55.вибрации.Сигнал от вибродатчика подаетсяна самописец через управляемый 686 2опорным напряжением частотно-избирательный элемент, полоса пропускания которого автоматически настраивается на основную составляющую вибрации валаГ 23Недостатком известного устройстваявляется низкая точноСть определениякритической частоты вращения, обусловленная погрешностями преобразования и отображениячастоты вращения,составляющих обычно не менее 3-47,(90-120 об/мин); погрешностями,связанными с участием оператора вопределении критических частот.Целью изобретения является повышение точности определения критическойчастоты вращения.Поставленная цель достигается тем,,что устройство для определения частотрезонансных колебаний вращающегосявала, содержащее датчик вибрации, подключенный к нему детектор, датчик оборотов, подключенный к управляющемувходу детектора, и индикатор резонанса, снабжено аналого-цифровым преобоазователем, включенным между выходом детектора и первым входом индикатора, преобразователем частота-кодФвключенным между датчиком оборотови вторым входом индикатора, подключенными параллельно к выходу аналогоцифрового преобразователя гальванически связанными буферным регистром исхемой сравнения кодов, подключенным к последней триггером, соединеннойс ним схемой И, второй вход которойподключен к третьему выходу схемысравнения, а выход - к входу индикатора, и блоком управления, подключенным раздельными выходами к входамбуферного регистра и схемы сравне.ния кодов, а входом - к выходу преобразователя частота-код.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит размещаемый1на контролируемом валу датчик 1 вибрации, подключенный к нему частотныйдетектор 2, датчик 3 оборотов, подключенный к управляющему входу детектора 2, и цифровой индикатор 4 резонанса. Между выходом детектора 2 ипервым входом индикатора 4 включенцифроаналоговый преобразователь 5;преобразователь 6 частота-код включенмежду датчиком 3 оборотов ивторым входом индикатора 4.К выходу цифроаналогового преобразователя 5 параллельно подз 1 01686 4 ключены буферный регистр 7 и от темпа набора оборотов турбомашиной, схема 8 сравнения кодов, имеющие т.е. определяется длительностью интер- между собой гальваническую связь вала времени, за который приращение (выход регистра 7 - второй вход схе- частоты вращения составит заранее мы 8 сравнения), К двух выходам схе заданную (фиксированную) величину. мы 8 сравнения кодов подключен вхо- Тактовые импульсы ТИ 2 формируют- дами триггер 9, к выходу которого ся блоком 11 управления по спаду имподключена первым входом схема 1 О И, пульсов ТИ 1. а второй ее вход соединен с третьим В зависимости от значения кодов выходом схемы 8. А выход схемы 1 О И 10 на входах схемы 8 сравнения на выхоподключен к третьему входу индика- дах последней формируется одно из устора 4, Блок 11 управления ловийподключен раздельными выходами квход 4 м буферного регистра 7 и схемы 8 ш (Аы +ам Ао 4,; дсравнения кодов а вход блока 11 упУ 5щц; Ам в ., А,. д равления подключен к выходу преобразователя 6 частота-код, где 4 со - значение вибрации в моментУстройство работает следующим об- достижения ротором частоты разом, вращения о)20Полигармонический сигнал с выхода датчика 1 вибрации поступает на первыйвход детектора. 2, который, выделяет составляющую вибрации ротора оборотной частоты. Этот сигнал преобразу 5 ется аналого-цифровым преобразователем 5 в цифровой код, который поступает на один из входов цифрового индикатора 4.Сигнал с выхода датчика 3 оборотов поступает на второй (управляющий) вход частотного детектора 2,обеспечивая его пе 30 рестройку синхронно с изменением частоты вращения,а также - на вход преобразователя 6 частоты вращения в цифровой код которыи подается на блок 11 управления и индикатор 4. Цифровой код с выхода аналого-цифрового преобразователя 5 поступает на вход буферного регистра 7 и один из входов схемы 8 сравнения кодов. На второй вход этой схемы 8 подается код с выхода буфер ного регистра 7. Работа схемы 8 срав" пения тактируется блоком 11 управ ления. Тактовым импульсом ТИ 1 обеспечивается запись кода текущего зна чения вибрации в буферный регистр 7, ф 5 потактовому импульсу ТИ 2 произво" дится сравнение кода текущего значения вибрации, поступившего на схему 8 сравнения с выхода аналого-цифрового преобразователя 5, с кодом, хранив- шимся в буферном регистре 7.Тактовые импульсы ТИ 1 формируют. ся блоком 11 управления по значению кода текущей частоты сд 1 вращения.Интервал между импульсами ТИ 1 явля ется величиной переменной и зависит УФи,+ бац- значение вибрации в моментдостижения ротором частоты вращения (о;ьо) ),Анализ условий осуществляется логическим элементом - схемой 10 И, При достижении равенства Ам; = М м; + ли при условии, что в предыдущем цикле измерения выполнялось условие Ав,(Мв дш, которое запоминается триггером 9, схема 10 И разрешает срабатывание индикатора 4, который фиксирует частоту вращения в момент прохождения максимума частотной характеристики, т.е. критическую частоту вращения.Одновременно цифровой индикатор 4 отображает амплитуду вибрации ротора, соответствующую данной критической скорости.При снижении числа оборотов турбомашины ниже минимума, частотной характеристики частота вращения не индицируется, так как условие Аи (Аа.до)1 не выполняется.Устройство регистрирует критическую частоту вращения как при разгоне,так и торможении турбомашины.Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности определения критической частоты вращения за счет снижения погрешности тракта преобразования и отображения частоты вращения благодаря введе- нию цифровых узлов, обработки и пре" образования информации, погрешность которых (0,1-0,57) на порядок ниже погрешности аналоговых устройств (1-5 Х), а также за счет исключения субъективных погрешностей оператора.3 аказ й и открытий5, Раушская н 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород роектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобрете 113035, Москва, Ж аКорректор В.Бутяга