Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик о 11661285(22) Заявлено 230675(21) 2147268/25-06с присоединением заявки Йо, Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Рижский краснознаменный институт инженеров гражданскойавиации имени Ленинского комсомола(54) СИСТЕМА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ ЛОПАТОК,ТУРБОМАШИНЫ Изобретение относится к области контроля вибрацнонного состояния ло" паток транспортных и стационарных турбомашинПо основному авт.св . Р 431414 известна система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины, содержащая неподвижные датчики, один из которых установлен против метки, например штифта,на валу турбомашийы,импульсные счетчики,ло- гические схемы управления. Датчик числа проходящих лопаток параллепьно с датчиком метки подключен к блоку формирования интервала времеви прохож-, 15 деныя одного.межлопаточного расстояния, состоящему из управляющего триггеракоммутируемого счетчика числа лопаток и триггера, формирующего этот временный интервал с момента прохождения исследуемой лопатки мимо датчика числа лопаток, а к блоку формирования интервала времени с одной стороны подключен блок программирования числа замеров, состоящий из счетчика.числа замеров и задатчика, а с дру" гой сторсны - блок формирования временного интервала, пропорционального размаху колебаний лопатки, причем к. последнему подключены цифровой инди 2катор .результатов измерений и два датчика (корневой и периферийный), уста-новленные на одном радиусе со смещением относительно датчика числа лопаток на любое нечетное число половинмежлопатрчного расстояния в сторону,противоположную направлению вращения,К блоку формирования временного интервала подключены два формирователявременных ворот: один - для регистрации опережения, а другой - для регистрации отставания вершины исследуемойлопатки относительно ее основания, идва независимых регистра памяти величин амплитуд разных знаков.Однако в такой системе измеряемаявеличина (временной интервал, пропорциональный отклонению лопатки) определяется не только аиплитудой колебаний лопатки, но и скоростью вращенияротора приизмерении вибраций на раз"лнчных режимах работы турбомашины.В результате однозначная связь междуизмеренной величиной и амплитудойколебаний нарушается.Целью изобретения является повышение. точности измерений,Эта цель достигается тем, что всистеме для бесконтактного определения амйлитуды колебаний лопаток турбо5 4энакон. Блок точного измерения размаха содержит два набора схем равнозначность 28 и 29 с сумматорами 26и 27 соответствен".о, две двухвходовыесхемы И 30 и 31, разрешающие прохождение импульсов через вентили 32 и33 соответственно лишь при наличииразрешающих потенциалов на обоих входах одновременно.Измерительный генератор 23 импульсов управляется измерителем 34 длительности оборота ротора, соединенным с датчиком 1.Блок цифровой индикации состоитиз дешифраторов, осуществляющих преобразование дваично-десятичного кодасумматоров и счетчиков в десятичныйкод цифровых индикаторов, и самихцифровых индикаторов.При вращении ротора турбокомпрессора и после нажатия кнопки пускимпульс с датчика 1, формируемый припрохождении мимо него штифта 3, пройдет через вентиль 8, устанавливаятриггер 9 таким образом, что с еговыхода поступает разрешение на открытие вентиля 11. Сигнал от датчика 1на втором, третьем и последующих оборотах проходит через вентиль 11, устанавливает триггер 12 так, что с еговыхода снимается потенциал на открытие вентиля 13Теперь импульсы отдатчика 7 беспрепятственно поступаютна вход .счетчика 14, в котором предварительно набран номер исследуемойлопатки. При совпадении числа импульсон, накопленных счетчиком 14, с числом, указывающим номер лопатки, навыходе схемы совпадения, входящей всчетчик совместно с переключателями,появляется импульс, временное положения которого соответствует моментупрохождения мимо датчика 7 количествалопаток, численно равного набранномуномеру. Триггер 12 устанавливается вйсходиое состояние. Импульсы от датчика 7 не пропускаются, показаниясчетчика 14 сбрасываются, и он устанавливается в исходное состояние. Устройство подготовлено к работе наследующем обороте ротора.Сигнал с датчика 1 поступает всчетчик 10, в котором задано числоциклов измерений, и на триггер 15,устанавливая его так, что с его вйхода будет дано разрешение вентилям 16и 17 на прохождение импульсов от."измерительных датчиков 5 и б. Импульс(К + 1)-ый, где К - набранное число,соответствующее номеру исследуемойлопатки, снимаемый с датчика 7, вознращает триггер 15 в исходное состояние, закрывая вентили 16 и 17.Описанный цикл повторяется столь-ко раз, сколько задается в счетчике10 циклон измерений,Когда вентили 16 и 17 открыты, импульсы от датчиков 5 и б поочередно,в зависимости от фазы колебаний ло 3 66128 машины к импульсному датчику, расположенному около метки на валу ротора, подключен измеритель временного интер вала оборота, а к последнему - управляемый генератор импульсов переменной частоты, соединенный с системой измерения временного интервала. 5На чертеже представлена функциональная схема системы.Датчик 1 расположен около нала турбокомпрессора 2, на котором размещен штифт 3, установленный на одном 10 радиусе с лопаткой 4. Последняя всегда первой приходит к позиции, опреде. ляемой положением датчиков 5 и 6 измерения, смещенных относительно дат-, чика 1 на межлопаточное расстояние по)5 направлению вращения. Датчик 7 реагирует на прохождение каждой лопатки и располагается, каки датчик 5, около корневых сечений лопаток со смещением относительно него на ( ф + и), где 20- расстояние между лопатками, а И - любое целое число.Блок формирования разрешенного ин- тервала времени прохождения сигналов от выбранной лопатки и числа циклов измерений содержит вентиль 8, управляющий пусковым триггером 9. Вентиль 8 и триггер 9 осуществляют пуск .устройства на заданное счетчиком 10 число циклов измерений. Вентиль 11, триг 0 гер 12 и вентиль 13 вырабатывают ко-манду начала отсчета в пределах каждого цикла измерений счетчика 14. Триггер 15 форМирует временной интер-,. вал длительностью, равной времени прохождения турбомашиной одного межло" паточного расстояния.Блок формирования временного интервала и знака содержит вентили 16 и 17, Вентиль 18 и триггер 19, вентиль 20 и триггер 21 представляют собой пару 40 временных ворот, каждые из которых предназначены для формирования временных интервалов, пропорциональных амплитудам разных знаков.Блок измерения размаха колебаний 45 с независимой регистрацией амплитуд разных знаков включает схему ИЛИ 22, управляемую триггерами 19 или 21 (в зависимости от знака амплитуды в данном цикле измерения), измерительный генератор 23 импульсов, генерирующий импульсы переменной частоты, вентиль 24 пропускающий импульсы генератора .23 при наличии разрешения со схемы .ИЛИ 22.Счетчик 25 состоит из П двоично-десятичных декад и регистрирует число импульсов, пропорциональное амплитудам при каждом цикле измерения, Сумматоры 26 и 27 представляют собойИ - декадный двоично-десятичный счетчик. Каждый изсумматоров регистри-. 60 рует число импульсов, пропорциональное максимальной амплитуде из всех поступивших за время измерения значе" ний. При этом каждый из сумматоров регистрирует величины амплитуд разных 65Формула изобретения 35 Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины по авт.св. 9431414, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности измерений, к 40 импульсному датчику, расположенномуоколо метки на валу ротора, подключен измеритель временного интервала оборота, а к последнему - управляемый генератор импульсов переменной частоты, соединенный с системой иэ мерения временного интервала. Б б патки, идут на выход вентилей, Еслипервым появляется сигнал от корня лопатки (от датчика 5), то триггер 21 устанавливается в единичное состояние через вентиль 20, разрешенное триггером 19, находящимся в нулевом состоянии. Единичное состояние в этот же момент еще раэ подтверждается сигналом от датчика 5 через вентиль 16. Разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 21 через схему ИЛИ 22 поступает на вентиль 24, разрешая прохождение импульсов от генератора 23. Кроме того, разрешенный потенциал поступает на схему И 31, С нулевого плеча триггера 21 запрещающий потенциал идет На вентиль 18, предотвращая тем самым прохождение импульса от датчика б и вентиля 17 через вентиль 18. Это необходимо, чтобы по окончании цикла измерения при сбрасывании в исходное состояние триггера 21 триггер 19 не устанавливался бы в единицу. Таким образом, сигнал от датчика б, формируемый прохождением вершины, лишь сбрасывает триггер 21, который за этот Период сформирует временной интервал, пропорциональный амплитуде колебания исследуемой лопатки в этом цикле измерения. Кроме того, то, что временной интервал сформирован триггером 21, указывает на отставание вершины отоснования лопатки и потому запись результатов измерения разрешена в сумматор 27 отставанияф.Если первым появляется сигнал оФ вершины исследуемой лопатки (от датчика 6), то временной интервал, пропорциональный амплитуде колебаний лопатки в этом цикле измерения, аналогичным образом формируется триггером 19, Но запись результатов измерения разрешается в сумматор 26 опережения 1,При разрешейии со схемы ИЛИ 22 на открытие вентиля 24 импульсы от генератора 23 поступают на входы счетчика 25 и вентилей 32 и 33. При не 61285 6постоянстве скорости вращения ротора,например при ее уменьшении, длительность оборота ротора увеличивается,-что вызывает перестройку частотыгенератора 23 импульсов в сторонууменьшения, исключая таким образом 5 зависимость измеряемой величины отпеременной скорости вращения ротора,которая определяется теперь толькоамплитудой колебания лопатки. В счетчике 25 оказывается число импульсов, 10 пропорциональное временному интервалу запаздываниями или фопережения или амплитуде колебаний лопат . ки, В момент равенства состоянийсчетчика 25 и сумматора, например26, схема фравнозначность 28, осуществив поразрядное сравнение, формирует на своем выходе разрешающийпотенциал, который поступает навход схемы И 30 (на первом входе -число импульсов, пропорциональноеамплитуде опережение) . Таким образом, обеспечивается независимость измеряемой величины амплитуды колебаний лопатки от ско рости вращения ротора с точностью определения средней скорости вращения эа один оборот (т.е. флуктуации скорости вращения в течение одного оборота ротора турбомашин не учитывают ся) .бб 1285 Ьегпеча фермиребония, Гистемо измерения роз.Г Составитель В.Вявемцева,- Редактор О,Филиппова "Техред Р.Андрейко Корректор М. Пон Филиал ППП Патентф, г.Ужгород, ул.Проектная,4 Закаэ 2427/37 ЦНИИПИ ГосудаР по делам и 113035, Москва, Ж-Зэираж 1089 ственного зобретениРаушска Под Пис омитета СССР и открытий наб.,д,4/5