Устройство для измерения параметров вращения вала

О П И С А Н И Е 353200ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВ вт. свидетельства х,"е .1971 (Юо 16401241 висимое от Заявлено 30.1 М. Кл. Ст 01 р 34 й 01 р 3(4с присоединением заявки %в омитет п м Приорит изобретений и открыти ори Совете Министров СССРУДК 531.771:531,768: :621.317,335:621. .317(088 8) 29,1 Х,1972, Бюллетень М 2ванця описания 1 З.Х.1972 пуоликов та опубли Авторизобретенияаявитель ТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ ВАЛАРАМЕТР Изобретение относится к области измерительной технички и предназначено, главным образгм, для работы в системе автсматичег кого управлення (АСУ) гидроэлектростанций.Известные устройства для измерения параметров вращения вала, содержащце профилированный цилиндричеакий электрод и сопряжснцый с цнм лродольный электрод, включенный в измерительную систему,чувствитель. ную к изменению его емкости, не обдапечивают требуемой точности и надежности измерений.Известны также индукционныеизмерители параметров вращения вала, применяемые для контроля режима работы пидроагрегатов, однако низкая разрешающая апособность такого рода устройств, восприимчивость н магнитным ,полям и невысокая чувствительность, особенно при цебольшой скорости вращения вала, ограничивают их возможцости и не позволяют иапользавать эти устройства для определения момента остацова вала.Для повышения точцости и надежности измерений, а также ооеапечения фиксации мамента останова вала в предлагаемое устройство введен дополнительный продольный электрод, причем оба продольных электрода ориентировацы параллельно образующей цилиндричеакого электрода и включены в резо. наноевую систему измерительного автогенератора, нагруженного через узкополосный частотцый селектор ца счетчик имлульсов, а цилиндрический электрод вынолнен разрывным.Кроме того, с целью повышения стабиль,ности измерений, особенсно в условиях пере. меняной темаературы, а танже обеапеченця огзмерсция величины бцвццй вала в устройство введена вспомогательная система электродов, эквидцстантных относительно цилиндрического электрода, снабженного сплошноц электропроводной зоной, расположенной меж,ду его профилцровацными зонами, и ориенти,рованных перпецди 1 кулярцо и симметрично относительно продольных электродов, причем ,вспамогательные электроды включены в резонаисную систему опорного автогенератора, нагруженного ца частотный селектор через ,смесцтель к одному цз входов которого подключен измерительный автогенератор, а так же иа следящий частотный, детектор, оттарцроваццый в величинах биений.Прн необходимости измерения фаза 1 вого рассогласования между гидрогенератором ц энергосистемой выход измерительного авто- генератора илц смесителя через узкополосный частотный селектор, полоса прозрачности которого соответствует частоте измерительного автогсгцератора прц симметричном положении включенных в его резонансную систему продольных электродов относительно зоны разрыва цилиндрического электрода, 353200нагружен па вспомогательный счетчик и мпульсов, снабженный цепью для подачи стопорного ситяала, прекращающего счет, отистжппвка спорного надряжения, напримерэнергосиСтехы. Для детального Определениястепени неравномерности вращения вала, втом числе и в пределах одното оборота, выход измерительного автотенератора или сме.,сителя ВКлючен на,вход лифференцируюц 1 егоузла или послгдовательной цепи диффгренци рующИх узла в,На фиг, 1 показана схема предложеиногоъттройСтГВЯ; на,фиг, 2 - схема пусковогоузла; на фиг, 3 - стопорная схема; нафиг. 4 - схема следящего частопного детгГГтора, выполненного в виде ява 1 лр атур ногодиакриминатора; на фит. 5 - схема дифференцируОГцето блока для случая однократного дифференцироваНия.Неподвижно закрепленные продольныеГэлектГроды 1 и 2, включенные в схему изхе.рительного генератора 3, расположены наодинаковом расстоянГи от цилинлрическогоэлектрода 4, выполненного в виде симмгтричной зубчатой ленты, например, из фольги,охватывающего вал 5 и зякрвпленного па немизоляцнонГОй прокладкой б. Цилинлричес.ийэлектрод имеет разрывнуО зону 7. Вспомогательные электроды 8 и 9 акгГочгпы в схемуопорн явтоггяератора 10. Оба автогснератора 3 и 10 нагруиены через амгситель 11 падвушкаНальны ЗаГОъНГаОН 1 пй частотомер,12, в качестве которого псп)льзовяны, напрпМЕР ДВЯ СЕРИИНО ВЫПМСКЯг:ЫХ гЯСТОТОЪгРГГЧ 3-35, управляемый пуаковым узлом 13, в качестве которого использована лючевая транзисторная схема.Пря подаче на вход этой схгмы соответствующе аформироваН упрявляюгцгго наГпряжения У, транзистор открывается, в связис чем за счет падения Гаиря кгня на резпсто.ре Я. выделяется пусковоп с 11 гпал, Длительность последнего определяется параметра мицепи УС, постоянная времени которой выоирается больше, чгм время изасрепи.Пуаковой узел 13 к сместптелю 11 подсоединен чергз узхополоспыЙ, например, хвярЦВВыЙ фильтр 14, полоса ГрсзрячпосГНрого соопвгтствугт частоте автогеператора 3при средН положении элактродов 1 и 2 От,ноГаительно концов цилинлричгсого электрода в его разрывОй зоне 7, а один пз каналовзяпасИнаюц 1 его частотомера - через фльт)15, полоса прозрачности которого соответствует частоте этого жг автоггератора, но прирасположении электродов 1 и 2 против сг 1 сдины наклоной части зубцов цплнндрпческогс электрола, проигм чястотя автогг;гряторяПгрВОМ СлугЯС Ло.ТПЯгт 1 ЯпбоЛЬШСГО ЗПЯчан и я.Кроме того, запомпН частотомерулравляется стопорной системой 1 б (фиг. 3),БредСтаВляюГцей собою заторможенный мультивибратор, связанный с псточнп;ом 17 опор:нсаго напряжения, в качестве которого обыч но используется соответствуОц 1 г сформированное напряжение эНергосистоы,При подаче на вход этой системы управлЯюЩего сигнала Г/гап ТРанзистоР Т закРывается, а транзистор Т, открывается, за счет чего на кснденсаторе С выделяется стопорное напряжение, запирающге частотомер 12 на время, необходимое для фиксациирезульта. ТОВ ИЗХГЕРгНИЯ. ЕСЛИ В КЯЧЕСТВЕ СиГНЯЛЯ Сгап попользовать сигнал от вапомогатгльной системы элекпродов, аналогичной системе электрадав 1, 2 и 4, то показания счетчика будут пропорциональны приложенному к валу мочентНа выходе опорного автогенератора О падКлючен слгдящий частотный летектор 18, выполненный в лиле квадратурного дискримянатора. Этот дискриминатор (фиг. 4) на. гружен через амплитудный дОкриминатор 19 ня систему сигнализации превышения амплитуды биения вала выше лспустпмой,Тяк ках между се 11 кав С, и Сз лям:и 25квалратурного детектора суцгствугт простря 1 ьстВенны заряд, то гг сргдниЙ ток 32 Висит от частоты автоггН 10, Определяемой в данном сл чае рясстояпнем электродов 8 и 9 От электрода 1 и, следовательно, велГч;шой биений вала.30Наконец, ня выход смесителя 11 1 одхлк- чен лпффгренцпруОщп блан 20, позволяюгг 171 цпЙО значгНю - ОГрглеля Гь скорость35Гг-ггврап 1 ен вала, я по величинев частности, режим враГцс;Ия в пралелах лажа одного оборота, а такжг Выполпяю 1 цпй фунхц 1 г 140 рглг пулевых Оооротов В ргя;1 ьпом мясштяогвремени. Поскольку прсфплпрованпая зона цплплрпчгскОГО элсктрОдя 1.Вгт наклспныс участники, что сбеспеиВагт непрерывное изменение уровня сигнала на входе диффгрспц 1145 руюШгго Оло 2 Ляж г пэп ряВнсмер ном Вряц 1 гнпп вяля, то В качестве этого Олоха;спользовапы 1 С - цепи, связанные между сооой через уснл:тели, прпчгм количество 1 С - цепей выбирается В соответстви; с порядком опргдсгяство производной врац 1 гнпя вала,по ВРгмсГВКСхема такого блоха для случая олнохрагного дифференцирования нзображг:а па фиг. б.Вход этого алака вы 11 олнен в Впдс кятодного повторителя 1 а пе тоде 6 Ж 4, связанного с усплительньв каскалогм на таоч же пг 1 тола через лиффгренцпрую 1 цип хоцленсатор С, поскольку в усилительном каскаде применена глубокая отр:1 ятгльная,связь через резистор 1 ппп то разрешающее время этого блока достигает величины порГдка олной м:хросекчнды, что достаточно лля исследования Р:жима впап 1 ания валаС ЛСУ датчик связан через запоюнаО 3532001 О 15 20 30 35 40 45 50 55 60 65 щий частотомер 1 и дифференцирующий блок 20.Прц вращеггии вала 5 за счет вращатель. ного ц:ремеце:Еея зубцов электсода 4 сте:осцтельно электрод в 1 и 2 амко.гь последних модулируется с частотой прохождения этих зубгцов, что приводит к частотной модуляции автогенсратода 3, псдсоединецного к смесИтелю 11, Од оврссменно к смесителю 11 подсоединец опорный агвтогенератор 10, в систему резснансцой системы которого входят электроды 8 и 9, Поскольку на емкость этих электродов оказьпвают,влияние, в осцовгном, только дестабилизируОщие факторы, а на емКость рабочих электродови 2 - положение их относительно зубцов, то влгяпонце гна частоту сигнала ца выходе смесителя 11 дестабилизирующих фагктсрав снижается. Благодаря наличцго фильтров 14 и 15 частотомер 12 егачинает работать после прохождения мимо электрсдов 1 и 2 раэрыВцсй зоны 7 модулирующего электрода 4. После этого срабатывает пускево 1 узел 18 и начицает"я с удвоецноц частотой регистрация прохождения зубцов модултора 4 отцссителыго электрода 1 и 2, а таюке разцостной частоты гсенератора 8 и 10. Счет заканчивается после подачи на стопорцую систему 16 от ;Естоццка 17 опорного переменного напряжеГия с заданной фазой, что позволяет с вьисской точностью ретистрцрсвать угловое положеегие вала, а В случае использовация напряжения Сети з качестве опсрцсго - степень фазового раСсоглассваваегця генератора с э:ергосистемо 1.В схему рабочего автогенератсра 8 введен подстросчый элсмент (на чертеже не показан), позволяющий енастраивать этот автоге- неРатоР пРи симметРичном положее 111 и ЗУОца модулято-а 4 относительго электродов 1 и 2 ца частот, соотзетствусщую полосе п"озрачц ости фильтра 15, а фильтр 14 ВЫ Голне, с ,диапазонион перестро 1 ко 1 с тем, чтобы его полосу Грсзрачгостц можно оьгло сместенть в диапазон частот, соответствугсщих частоте данного автогецерятора при симметричном положении электродов 1 и 2 относительно разрыггге зоны 7 элсхтрода 4.1 аличие подклгочснегого к выходу смесителя 11 лцффереегцчгрующего блока 20 позволяет це только судить о режегме ваапсегия вала, цо и,в реальном масштабе времени и с ,высокой чувстгвительегостью судить о наличии ето вращательного движения.Следящий частотный дискриминатор 18 с уровнеВым выходом, включеенный на выход опорного генератора 10, выдает информацию о сиении вала с высокой разрешающей способностью и поз 1 воляет, благодаря подсоединенИю его к сигегальггохгу устройству 21 через амплцтудный д:Ес:оиминатор 19, порог срабатывацИя которото настроен на амплитуду биения вала 5, прсгвышающую допустимое значс. НИЕ, КОНТРОЛИРСВЯТЬ агВаРИйЕНУЮ СнтУаЦИЮ.Для конроля стяОильности электрических параметрсв электродов 1, 2 и 4 устройство снабжено пр:ведом (ца чертеже не показан), сбеспечцваюгццм перемещение продольных электр-доз цз д, Ге элекзгродя 4 с авром, соотвст;.Ттугсццм периоду профиля этого электрода.Прц:спсльзовании в качестве цилиндричссксго электрсдя контролир 1 емоговяля, последний,выполняется электрически ряВномерцо неоденородныгм по луге, нагримерпутем выполнения Еа цем,ра(вдомерно расположенных по окр;жностен одинакоевых углблекцй, причем роль разрывной зоны в этом случае выполняет одно цз углублений, размеры которого для этого увеличены.Предмет изобретения1. Устроггство для измерения параметров вращения вала, преимугцественно, гцдрогецератора, содержащее жестко сВязагтцый с валсм цилццдрцчеокц 1 профцлироеванный электрод и сопряжсль;1 с цнм продольный электрод, Вклгогсццы В чувствцтельег ю к измененпо его емко:тг ИзмереТелью ю систему, отлггчагощееся тем, что, с целью поВышецЕя точности ц надежности цзмеревий, а также Ооеспече:п 1 я .р;1 к аццц момента ОстайгОВЯ Вяла, оцо снаожегго дополнительным продольным электродсм, пр:чем оба продольных электрода оршецтированы параллсльно обра- ЗУ 01 ЦЕЦ ЦЦЛ",1: Г ЦЕСКОГО ЭЛЕКТРОДЯ ,1 ВКЛЮ- чецы в резс 1.1 с:гуО систему цзмарентельеОго автогецсратора, цагр жецного через узкополосный частотный селектор на счетчик импульсов, а цилиндрический электрод выполнен разрыв:Вгм.2, УСТ 1 роСтво по п. 1, От.гггчагогг 1 ееся тем, что, с цельо пгвыцееИ 1 стабцлгОсти,измерений и обеспечен:я измерения величины биений Вял 2, О 10 сцаожсно Вспогогателы 01 п- СТЕМОЙ ЭЛЕКТРОДОВ, ЭгВЦДЦСТЯЦТЦЫХ ОТЦОСЦ- телы 10 цпл 11 цдрцческОГО электрода, снабженного сплошной электропроводной зоной, 1.2 с.- ложенной между его профцлцроваццымц зонами, ц ориентированных симметрично ц перпендикулярно относительно продольных электродов. причем вспомогательные электроды включены в резонансную сгстему опорного автогецсратора, нагруженного ца частотный селектор через смес:тель, и одному цз входов которого подключен измерительный автогенератор, а также ца следящий частотный детектор. Оттарцрованный в велцчццах бцеццй.3. Устройство по пп. 1 и 2, от,гггцаюгггееся тем, что, с целью обеспечения измерения фазового рассогласования между гцдрогенератором ц энергосистемой, измерительный авто- генератор цлц смеситель через узкополосный частотный селектор, полоса прозрачности которого соответствует частоте измерительного автогеегерятопа при симметричном положсцц 11 вклюгснных В его резонансную систему продолыВ 1; элскт 1)одОВ Отцосителы 10 зоны ряз рыва цилиндрического электрода, нагружен ца Вспомогательный счетчик импульсов, сцаб 353200женный цепью для подачи стопорного сигнала от источника опорного напряжения, например, энергосистемы.4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью детального определения степени нера вноъерност Врагцси 5 Вала, В том числе и в пределак одного оборота, выкод измерительного автогенератора ил: смесителя включен на вкод дифференцируогцего узла 5 или последовательной цепи этик узлов,353200 и 8, 7г.4ФигСоставитель Т. ЮщенкоРедактор С. Хейфиц Техред Л, Евдонов Корректор Г, Запорожец Заказ 435/1756 Изд.1321 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Тип. Харьк. фил. пред. Патент