Устройство вибрационного контроля турбоагрегата

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) (И 1 51 4 С О 1 М 15/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Е,с" тсН АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Харьковский филиал Центральногоконструкторского бюро Союзэнергоре- .монта(54) УСТРОЙСТВО ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТУРБОАГРЕГАТА(57) Изобретение относится к областиконтроля технического состояния турбоагрегатов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностейустр-ва путем прогнозирования. значения вибрации на начальном участкеразгона. Датчик 1, усилитель 2, следящий фильтр 3, блок (Б) 4 сравнения,ключ 5 и исполнительный элемент 6 соединены последовательно. Вход Б 8 памяти подключен к выходу датчика 7частоты вращения, а его выход - к Б 4.Первый вход Б 12 квантования соединен с выходом датчика 7, второй вход -установочный. Выход Б 12 подключенк входу аналого-циФрового преобразователя 9, вход которого подключен квыходу фильтра 3, а выход - к последовательно соединенным цифровому вычислителю 10 и. Б 11 индикации и управляющему входу вычислителя 10. Навыходе Б 12 сигнал появляется при из"менении частоты вращения на величину сДп (об/мин). Дискретность квантованиязадается величиной установки Дп. Покаждому импульсу с выхода Б 12 преобразователь 9 осуществляет выборкузначения вибрации, присутствующегона выходе фильтра. Вычисленное прогнозируемое значение вибрации послевычислителя 10 поступает в Б 11. 2 ил.Изобретение относится к устройствам контроля технического состояниятурбоагрегатов, в частности к устройствам вибрационного контроля.5Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей путемпрогнозирования. значения вибрации наначальном участке разгона.На фиг,1 представлена блок-схема 10устройства вибрационного контролятурбоагрегата в режиме набора оборотов," на Фиг.2 - разгонная характеристика турбоагрегата.Устройство (Фиг.1) содержит после1 довательно соединенные вибродатчик 1,усилитель 2, следящий фильтр 3, блок4 сравнения, ключ 5 и исполнительныйэлемент 6, датчик 7 частоты вращения,выход которого соединен с вторым 20входом следящего фильтра 3, блок 8памяти, вход которого соединен с выходом датчика 7 частоты вращения, последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 9, 25цифровой вычислитель 10 и блок 11 индикации, а также блок 12 квантованиячастоты вращения, первый вход которого соединен с выходом датчика 7частоты вращения, второй вход - уста- ЗОновочный а выход соединен с входомзапуска аналого-цифрового преобразователя 9 и управляющим входом цифрового вычислителя 10,Сущность работы устройства заключается в следующем,На дорезонансном участке разгоннойхарактеристики (фиг.2) определяютнаклон характеристики. Для этого вычисляют приращение амплитуды вибрации 0по формулеДА = А - А1+где А;+ - текущее значение вибрации,измеренное на частоте и;,А; - значение вибрации, измеренное на частоте вращения, отстоящей от предыдущего отсчета на величину Дп,По найденным значениям Д А и Дп вы Очисляют наклон разгонной характеристики на данном участке какйдо = ДА/Дп = К. (2)Как известно, одним из основныхисточников вибрации турбоагрегата является дисбаланс, вызванный остаточным прогибом ротора, причинами которого могут быть дефекты его изготовления, а также тепловой прогиб,возникающий иэ-за неравномерного прогрева ротора в процессе пуска. Любойдисбаланс вызывает появление амплитуды колебаний, пропорциональной возмущающей силе: А = К; С;, где Е; - коэффициент, пропорциональный частотевращениями С; - величина возмущающей силы па частоте вращения И;,В общем случае величину возмущающей силы определяют иэ выраженияС; =щЯЕ,где ш - маСса дисбаланса,г - радиус приложения дисбаланса.Участок разгонной характеристикиот частоты вращения, на которую выходит ротор после толчка, до номинальной частоты вращения (без учетаувеличения амплитуды вибрации на резонансной частоте) в эащ:,симости оттребуемой точности можно аппроксимировать одним или несколькими линейными участками (например, двумя или,тремя), кажцому и." которых будет соответствовать свой коэффициент про-порциональности К т.е, свой угол наклона, причем коэффициенты пропорциональности последующих участков могут быть однозначно определены исходя из вычисленного коэффициента первого участка К , например для второгоучастка вычисленный коэффициент Кбудет равен К = и К где т - расчетный коэффициент аппроксимации.Ожидаемое значение уровня вибрацииА на частоте вращения и прогнозируют путем экстраполяции значениявибрации турбоагрегата на текущейчастоте вращения, используя вычисленные и усредненные значения тангенсаугла наклона (т.е. коэффициента К)характеристики на пройденном дорезонансном участке. Например, в случаеаппроксимации разгонной характеристики одним линейным участком прогнозируемое значение вибрации Ар на частоте вращения и без учета резонанса равно1Ар -- А; + Е ппр (3)где А; - значение вибрации на текущей частоте вращения,п,р - значение частоты, для которой прогнозируется уровеньвибрациифК - коэффициент пропорциональности, равный для линейнойаппроксимации разгонной характеристики усредненномутангенсу угла наклона ее на 14446335 10 15 20 ЭО 35 40 45 чального дорезонансного участка.Для оценки ожидаемой максимальной величины вибрации на резонансных участках полученное прогнозируемое значение А умножают на коэффициент Крезопределяемый для данного типа турбоагрегата экспериментальным путем. Например, для турбоагрегата К-240 коэФфициент К2.Устройство работает следующим образом.Сигнал с выхода вибродатчика через усилитель 2 поступает на вход следящего фильтра 3, где происходит выделение оборотной составляющей спектра вибрации. Управляющим (опорным) сигналом для следящего фильтра 3 служит сигнал с датчика 7 частоты вращения, Сигнал с выхода следящего фильтра 3 поступает на первый вход блока 4 сравнения, на второй вход которого подается сигнал с блока 8 памяти. Блок 8 памяти управляется сигналом с выхода датчика 7 частоты вра. щения. В блок 8 памяти заранее записывается информация, соответствующая предельному уровню вибрации ротора на данной частоте вращения. Если уро 1 вень вибрации превосходит заданное значение, то с выхода блока 4 сравнения через ключ 5 поступает управляющий сигнал на исполнительный элемент 6. Исполнительный элемент 6 может быть выполнен, например, в виде устройства индикации и сигнализации. Сигнал с выхода следящего фильтра 3 поступает на вход АЦП 9, на второй вход которого (запуск АЦП) поступает сигнал с выхода блока 12 квантования частоты вращения. На выходе блока 12 квантования частоты вращения сигнал появляется при изменении частоты вращения на величину Ап (об/мин), Дискретность квантования задается величикой уставки 6 и. По каждому импульсус выхода блока 12 квантования частоты вращения АЦП 9 осуществляет выборку значения вибрации, присутствующего на выходе Фильтра 3. Код с выходаАЦП 9 поступает на вход цифровоговычислителя 10 который по каждомуимпульсу с выхода блока 12 квантования частоты вращения осуществляетоперации в соответствии с выражениями(1)-(3). Вычисленное прогнозируемоезначение вибрации с выхода цифровоговычислителя 10 поступает. на блок 11индикации. Значения частоты вращения,для которой прогнозируется уровеньвибрации, задаются уставкой п, вводимой по установочному входу цифрового вычислителя 10.формула изобретения Устройство вибрационного контролятурбоагрегата, содержащее последовательно соединенные вибродатчик, усилитель, следящий фильтр, блок сравнения, ключ и исполнительный элемент, а также последовательно соединенныедатчик частоты вращения, подключенныйк второму входу следящего фильтра, и блок памяти, выход которого подключен к второму. входу блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем прогнозирования значения вибрации на начальном участке разгона устройство дополнительно содержит последовательно соединенные блок квантования частоты вращения, подключенный к датчику частоты вращения, аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого подключенк следящему фильтру, цифровой вычислитель, второй вход. которого подключен к блоку квантования, и блок индикации.444633 Составитель А.ЛунинТехред А.Кравчук Корректор М.Максимишинец Редактор А.Огар Заказ 6498/41 Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Проектная, 4