Устройство для определения ресурса машин

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сеоз СоветскнкСоцнаинстическнкРеспублик и 1005115(22) Заявлено 16,11. 81 (21) 3353134/18-.24 И)М Кп 3 с присоединением заявки Мо 6 07 С 3/10 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытийОпубликовано 15.03.83. Бюллетень Йо 10 Дата опубликования описания 15.03,83 72) Авторыизобретения Павлов, В.А. Савельев и А,В. Рас.,э .,1,41ановский ордена иЗнак Почетак энергетическийинститут им. В.И. Ленина 1 -;,.:,; с:-,;,.,У(71) Заявите О ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРС .МАШИН 4 ) УСТР 1Изобретение относится к автоматическому контролю и регистрации состояния машин, в частности, к устройствам определения ресурсных показателей электроприводов, их коммутационных аппаратов, приводимых механизмов и машин, работающих в широкомдиапазоне нестационарных режимов,частых пусков, самозапусков, переменных нагрузок и т.п. ).Известно устройство для контроляи регистрации параметров, содержащеЕ блоки включения, интеграторы,выполненные на базе ртутных кулометров, триггеры., элементы выдержки времени, ключи, и стабилизатор 1),Недостатком устройства являетсято, что оно не учитывает вклада разных уровней сигнала в отработку ресурса, требует дополнительной обработки результатов контроля, регистрируеттолько стационарные режймы перегрузки и факты остановок.Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению явля" 25ется устройство для определения ресурсных показателей машин в процессе эксплуатации, которое содержитдатчик контролируемого параметра,.подключенный к входам пороговых эле- ЗО ментов, число которых равно количеству уровней разбиения одного сиг нала. Устройство имеет .также огра-ничительный и балластный резистор, триггер Шмидта, элемент И-НЕ, куло-. метр, элемент И памяти, счетный триггер, блок весовых коэффициентов соединенный с сумматором, а также генератор тактовых импульсов, подключенный к первому входу первого .элемента И, выход которого связан со счетчиком расхода ресурса и к переключателю. Каждая пороговая ячейка подключается к одному из входов счетного триггера и через делитель частоты к сумматору, который в свою очередь через элементы .И связан с интегратором и счетчиком 2).Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля и регистрации параметров, .меньшая надежность, Это обусловлено тем, что в устройстве не учитывает-. ся расход ресурса от таких существенных факторов как пуск 1 самопуск, несинхронное включение. Йе учитывается тяжесть этик режимов, не определяется величина оставшегося ресурса по диапазону нагрузок и по тяжести переходных режимов, Последние Факто 1005115ры существенны для коммутационнойаппаратуры и нередко являются определяющими для ресурса всей технологической цепи (коммутационный аппарат, электропривод, механизм. Наличие в устройстве сложных в эксплуатации кулометров усложняет конструк,цию устройства и его эксплуатацию,Кроме того, устройство допускает автоматическую регистрацию только повеличине отработанного суммарного 10ресурса за один. цикл с моента включения до остановки ) не определяет величины оставшегося ресурса за всециклы отработки. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее датчик контролируемого параметра, подключенный к входам пороговых эле ментов уровней контролируемого параметра, блок весовых коэффициентов, выход которого соединен с входом сумматора и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к 25 первому входу первого элемента И, выход которого соединен со .счетчиком расхода ресурса, и. переключатель, введены селекторы формирователь ,импульсов, последовательно соединенные блок включения, элемент памяти и индикатор уровня контролируемого параметра, генератор стандартного сигнала, элемент сравнения, порого" вые элементы длительности контролиру-З 9 емого параметра, пороговый элемент пуска, второй элемент И, реверсивный счетчик, блок задания ресурса, делитель частоты, ключи, программный блок, счетчики уровня контролируемого параметра, счетчик числа пуска, 40 счетчик длительности пуска и счетчики длительности контролируемого параметра, выходы пороговых элементов уровня контролируемого параметра через первый селектор подключены к 45 соответствующим счетчикам уровня контролируемого параметра и к управляю" щим входам ключей, выходы которых соединены с датчиком контролируемого параметра, который подключен к вхо дам пороговых элементов уровня контролируемого параметра, к входу порогового элемента длительности пуска и к входу блока включения, выходы ключей подключены к входам блока весовых коэффициентов, выход сумматора соединен. с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к генератору стандартного сигнала, а выход - к второ" му входу первого элемента И, выход 60 которого соединен с первым входом реверсивного счетчика и с одним из Входов программного блока, другие Входы которого подключены к выходу уеверсивного.счетчика, к выходу вто-. 65 рого элемента И, который соединен сосчетчиком длительности пуска, и квыходу элемента памяти, который подключен к одному извходов блока весовых коэффициентов, входы второгоэлемента И соединены с генераторомтактовых импульсов, который подключен к переключателю и через делительчастоты с входом первого селектораи с выходом порогового элемента длительности пуска, выход формирователя.импульсов через пороговые элементы длительности контролируемого параметра подключен к входам второгоселектора, выходы которого соединены со счетчиками длительности контролируемого параметра, выход порогового элемента длительности пускаподключен к входу формирователя импульсов, к входу счетчика пуска, кодному из входов программного блока и к переключателю, выход программного блока подключен к входу блоказацания ресурса., выход которого соединен с вторым входом реверсивногосчетчика. На фиг, 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг, 2 - структурная схема программного блока.Устройство содержит датчик контролируемого параметра 1, подключенный к пороговым элемейтам 2, 22,2 1 уровня контролируемого параметра,число которых равнд числу уровнейразбиения входного параметра и кблоку 3 включения, последовательносоединенным с элементом 4 памяти ииндикатором 5 уровня. Один из пороговых элементов уровня контролируемого параметра соединен с пороговым элементом длительности пуска би с пороговыми элементами 71, 7271 длительности контролируемого параметра через формирователь 8 импульсов, Все пороговые элементы 2 1,22 2 и уровня контролируемогопараметра и длительности 7, 727 п контролируемого параметра черезселекторы 9 и 10, а пороговый элемент длительности пуска непосредствен но соединены со счетчиками импульсов 11, 112 11 уровня контролируемого параметра, счетчиком импульсов 12 числа пусков и счетчикамиимпульсов. 131, 13 ъ 13 п длительности контролируемого параметра. Выходы первого селектора .9 соединены сдтцепями управления ключей 14, 14214, 14 щ 1, входы которых соединеныс блоком 15 весовых коэффициентов,сумматором 16 и одним из входовэлемента 17 сравнения. Другой входэлемента 17 сравнения подключен кгенератору 18 стандартного сигнала,а выход - к одному из входов первого элемента И 19,Второй вход второго элементаИ 19 связан с делителем 20 частотыгенератором 21 тактовой частоты ивторым элементов И 22, а его выходсо счетчиком 23 длительности пуска,,Выход первого элемента И 19 подключен к счетчику 24 расхода ресурса,реверсивному счетчику 25 оставшегося ресурса и программному блоку 26,связанному с блоком 27 задания ресурса и переключател."м 28,Структурная схема программногоблока фиг. 2) содержит логическийрешающий модуль 29, к первому входукоторого подключен аналого-циФровойпреобразователь 30 через оперативнозапоминающий блок 31, к второму,,р му, четвертому, пятому входам - 15элемент ввода число-импульсной ин-.формации 32 через сумматор 33 иблоки памяти 34 - 36, а к выходулогического решающего модуля 29 под-ключен блок задания уставки 37, 20Устройство работает следующимобразом.Сигнал, соответствующий текущемузначению контролируемого параметра,подается с датчика 1 на пороговыеэлементы 2, 22 2 уровня контролируемого параметра и на блок 3включения, При срабатывании блока 3включения экстремальное значение параметра, например пусковой ток, запоминается элементом 4 памяти, визуально отображается на индикаторе 5уровня и вводится в блок 26. Этоже экстремальное значение с определенным весовым коэффициентов, учитывающим вклад амплитуды экстремального значения в отработку ресурса,вводится в сумматор 16 для определения текущего ресурса.Допустим, величина входного параметра в стационарном режиме соответствует или больше уставки порогового элемента 22. Пройдя первый селектор 9, сигнал фиксируется толькосчетчиком 112 уровня импульсов, Такой режим обеспечивается селектором 459, который работает таким образом,что сигнал на выходе пороговых элементов 2, 22 2 п с меньшими уставками запйрается пороговым элементомс большей уставкой. Зафиксированное 50в счетчике 11 число импульсов определяется тактовой частотой ге-.нератора 21, делителем 20 частоты идлительностью нагрузки машины на данном уровне. Зная частоту сигнала навыходе делителя 20 частоты и число импульсов в счетчиках 11, 11211 каждого уровня сигнала, определяется гистограмма работы машиныв стационарном режиме,Выходной сигнал второго порогового элемента 2, пройдя первый селектор 9, открйвает также ключ 142,и напряжение уставки порогового эле"мента 2 подается на сумматор 16 чейрез блок 15 весовых коэффициентов. 65 Этот блок учитывает вклад каждогоуровня нагрузки в отработку ресурса согласно выражения огде 3 - сигнал, соответствующий нагрузке и-го уровня,с - длительность режима с Ьаннымуровнемкоэффициент, учитывающийвклад и-го уровня нагрузкив отработку ресурса.С выхода сумматора 16 сигнал спомощью элемента 17 сравнения, генератора 18, первого элемента И 19и генератора 21 преобразуется вчисло импульсов и поступает в счетчик 24 расхода ресурса. Для такогопреобразования генератор 18 формирует на входе элемента 17 сравнениятреугольные импульсы. При равенствевыходных напряжений генератора 18 исумматора 16 элемент 17 сравненияфснимает разрешающий сигнал с одногоиз входов первого элемента И 19,прекращая поступление тактовых импульсов с генератора 21 на счетчик24 расхода .ресурса, на реверсивныйсчетчик 25 и программный блок 26,Число импульсов, зафиксированноев счетчике 24 расхода ресурса, определяется частотой генератора 21 ивеличиной отработанного ресурса.Для определения оставшегося ресурса на второй вход реверсивного счетчика 25 через блок 27 вручную илиот блока 26 автоматически подаетсявеличина заданного ресурса. В результате этого на счетчике 25 отображается оставшийся ресурс.При пуске, самазапуске и т.д,срабатывает пороговый элемент 22и длительности пуска 6. При настройке на пуск пороговый элемент 6 длительности пуска срабатывает и отпадает при уставке 23 ом, а на перегрузку - при уставке 23 но.Число срабатываний элемента 6Фиксируется счетчиком 12 числа пусков и регистрируется в блоке 26.Длительность переходного режима фиксируется счетчиком 23 путем заполнения периода замкнутого состояния порогового элемента 6 тактовой частотой генератора 21 через второй элемент И 22.Длительность переходного режиматакже регистрируется блоком 26 посредством его число-импульсного входа.Учет влияния длительности переходного режима на обработку ресурсаосуществляется. блоком 15 весовых .коэффициентов, аналогично учету экстремального значения, которые в совоФкупности уяитывают тяжесть переходного режима. Для определения числа оставшихся пусков и др. переходных ре 100511520 25 65 жимов предусмотрен переключатель 28. С его помощью генератором 21 тактовой частоты на счетчике 12 чис-ла пусков устанавливается заданная величина.для отображения и формирования гистограмм переходных режимов по длительностииспользуются пороговые эле- . менты 71, 727 п, второй селектор 10 и счетчики 13, 13213 п, ра" ботающие аналогично описанным вы-10 ше пороговым элементам 2, 22 2, первому селектору 9 и счетчикам 11, 112,11 п. Только в данной частй устройства дополнительно используется формирователь импульсов, который преобразует длительность в амплитуду стандартного сигнала. Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества, Устройство может использоваться как самостоятельное, так и в комплексе технических средств систем управления.В последнем случае устройство допускает текущую корректировку заданного ресурса по другим факторам и режимам,Устройство регистрирует тяжесть переходных режимов - число и дли- ЗО тельность переходов, самозапусков, несинхронных включений, перегрузок и т.д, Выдает информацию о текущем и оставшемся ресурсе, о числе оставшихся, переходных режимов относитель" но заданного, фиксирует экстремальные значения этих режимов. В устройстве исключены сложные кулометры - их роль выполняют простые счетчики импульсов допускающие сброс до40 нуля в любой момент времени. Это позволяет осуществлять визуальный контроль за любой заданный период эксплуатации.- 45Экономический эффект от применения устройства достигается за счет сокращения трудоемкости ремонта, своевременного планирования техобслуживания оборудования, запасных частей и прогнозирования безотказной работы технологических цепей. Формула изобретения55Устройство для определения ресурса машин, содержащее датчик контролируемого параметра, подключенный к входам пороговых элементов уровня контролируемого параметра, блок 60 весовых коэффициентов, выход которого соединен с входом сумматора и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен со счетчиком расхода ресурса, и переключатель, о т л и ч а,ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности работыустройства, в него введены селекторы,формирователь импульсов, последовательно соединенные блок включения,элемент памяти и индикатор уровняконтролируемого параметра, генератор стандартного сигнала, элемент сравнения, пороговые элементы длительности, контролируемого параметра, пороговый элемент длительности пуска,второй элемент И, реверсивный счетчик, блок задания ресурса, делительчастоты, ключи, программный блок,счетчики уровня контролируемого параметра, счетчик числа пусков,счетчик длительности пуска и счетчи-.ки длительности контролируемогопараметра, выходы пороговых элементов уровня контролируемого параметра через первый селектор подключенык соответствующим счетчикам уровня контролируемого параметра и к управ; ляющим входам ключей, входы которыхсоединены с датчиком контролируемого параметра, который подключен квходам пороговых элементов уровняконтролируемого параметра, к входупорогового элемента длительностипуска и к входу блока включения, выходы ключей подключены к входамблока весовых коэффициентов, выходсумматора соединен с первым входомэлемента сравнения, второй вход которого подключен к генератору стандартного сигнала, а выход - к второму входу первого элемента И, выходкоторого соединен с первым входомреверсивного счетчика и с одним извходов программного блока, другиевходы которого подключены к выходуреверсивного счетчика, к выходу второго элемента И, который соединенсо счетчиком длительности пуска, ик выходу элемента памяти, которыйподключен к одному из входов блокавесовых коэффициентов, входы вторргоэлемента И соединены с генераторомтактовых импульсов, который подкдючен к переключателю и через делитель частоты с входом первогоселектора и с выходом пороговогоэлемента Длительности пуска, выходформирователя импульсов через пороговые элементы длительности контролируемого параметра подключен квходам второго селектора, выходыкоторого соединены со счетчиками .длительности контролируемого параметра, выход порогового элементадлительности пуска подключен к входу формирователя импульсов, к входу счетчика пуска, к одному из входов программного блока и к переключателю, выход программного:.блока подключен к входу блока задания ресур1005115,10 ВНИИПИ Заказ 1905/Ы Тираж 571 Подпис П Патент , г,ужгород,ул.Проектная,4 нлн са, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 474031, кл. 6 07 С 3/08, 1974,2. Авторское свидетельство СССРВ 720444, кл. О 07 С 3/10, 1977.