Устройство для измерения статических моментов лопаток ротора турбомашины

(51)4 С 01 1;, с к БРЕТЕНИ ЕПЬСТ цес. сис Май СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧКРЫТИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(53) 620.1,05:531.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 364850, кл. С 01 М 1/12, 1970.Авторское свидетельство СССР И, кл. С 01 М 1/12, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ ЛОПАТОК РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ(57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при измерении статических моментов рабочих лопаток роторов турбомашин. Целью изобретения является повышение точности и производительности за счет снижения времени переходных про сов, исключения нелинейности в теме измерения и субъективных ошибок при обработке. Маслянный демпфер,связанный с коромыслом 5 снижает время установления, чему также способству-. ет связь входа сумматора-усилителя 28 мощности с выходом операционного усилителя. Наличие блока передачи данных в ЭВМ позволяет повысить производительность за счет исключения ряда ручных операций и точность за счет исключения субъективных ошибок. Линеаризирующая катушка способствует повышению точности измерения, поскольку компенсирует нелинейность тока в соленоиде в широком диапазоне измеряемых статических моментов.ил.Изобретение относится к м 1 Иностроению и может быгть использовано при измерении статических моментов рабочих лопатак роторов турбомяшин,Целью изобретения являе ся повышение точности и производительности за .счет снижения времени переходных процессов, исключения нелинейности в 1257418цием 1 посредствоы стоек 21, и кантрвого выключателя 22, взаимодейс гвующего через шток 18 с эксцентриком 5,", датчик рассогласования, выполненный в виде первичной обмотки 23, соединецной с источником переменного тока (не показан), связанцога с коромь:слом 5 сердечника 24 и Вторичной2 О системе измерения и субуъективных ошибок при обработке результатов. На чертеже показана схема устройства для измерения статических моментов рабочих лопаток ротора турбомашины.Устройство для измерения статических моментов рабочих лопаток роторатурбомашины содержит основа 1 иеразмещенные ца чем посредстьом шариков 2 опоры 3; размещенное на опарах 3 посредствам призмсы 4 выполненное из немагнитнога материага коромысло 5, снабженное регуляторами 6 и 7 положения центра масс закрепленными на плечах коромысла 5 опорной планкой 8 и дополнительной призмой 9, ось дополнительной призмы 9 совпадает с осью симметрии коромысла 5; размещенный в плоскости качания коРамысла 5 масплный ДемцфеР зыполнецный в виде поршня 10, жестко зякрепленноГО на корамьеле 5, и карпуся закрепленного на основании 1 посредством электроизолирующей прокладки12; компенсационпуо систему, выполненную В виде закСплеНОГО ня коромысле 5 соленоида 13 и постояцпогомагнита 4, закреплсццсго саасца ссалецаиДОМ 13 ца Оснаьяции 1; узелфиксации и орецрован:51 п коромысла5, выполненный в виде размещенногона основа 1 ги 1 с Возмож:Остью повоРата В плоскости у пеРпенпикУл 51 Р ной основаню эксцентрика 15, подпру:1- неннОГО вдоь Оси штока 16 взя:1 мадействующего в момент фиксации и ариентиравания одновременно с эксцентриком 15 посредством расположенного в плОскОсти рябОчей крОМКИ призмы 4 шарика 17 с коромыслом .5, второго подпружиненного вдоль оси штока 18,Взаи 5 одействующега с эксцентриком 15 двух упоров 19 со сферической опорной поверхностью, ьэацмодейс твующих с Оп 01)цой плпК 01 8 упа 1 а 20 с кани чр ской павеОхыа стью о Вз аимадейству 10 щего с дополительОй призмой 9, упсры 19 и 20 выполнены из немагцитногс материала и жестко свяэ"нь с ОсцсиягЩ :1;обмотки 25; измерительную систему,выполненную в виде нос.1 едовательно соединенных операционного усилителя 26, два взаимно инверсных входа каторого через встречно включенные диоды 27 соединены одновременно с обоими выходами вторичной абмотк 1 25интегратора 28 и сумматора-усилитрпя29 мощности, второй вхог; которогосоединен с ВыхОдОм ОперацианноГО усилителя 26, а вьход с входом соленоида 13, дополните.1 ьной линеаризирующей катушки 30, размещенной на настоянном магните 14 и подключеннойпоследовательно к соленоиду 13, исвязанных с линеаризируюцей катушкой30 параллельно включенньх измеритПьного резистора 31, аналога-цифрового преобразователя 32 и стрелочного индикатора. 33, блок передачиданных в микроЗВ 11 34 выполненный ввиде мультиплексора 35, входы которого соединены с выходами яняуого-цифрового преобразователя 32, я выходыс входами микроЗВ 11 34, двух дешифраторов 36 и 37 входы которых связаныс выходами микраЗВ 11 34, двухсгорокцего компаратора 38 один из входов которого соединен с выходам операционного усилителя 26, я второй посОедтвом регулируемого резисторногоделителя 39 - са г табилиэированнымисточником питания (не показан) двухтриггеров 40 и 41 типа 255 8-входтриг.гера 40 соедицен с выходами двухстороннего компяряторя 38 у цешифратаууав 36 и 37 и инверснь:и 5 зыхадамтриггера 41. Р,-вход триггера О сорди: ен с выходом М 1 крОЗВ. 3- Я в вхтриггера 41 соединен с Выходом три гера 40, я В.-вход триггера 41 соединен с концевым выключателем 22, логического элемента 42 ИП,-11 Г, вхоПы кат 0150 го связя 1 ь с ВьХодами дс 1 пифраторов 6 и 37 и триггера 40, а выход с Во ДО 5 крОЗ 51 М он ПО слр0Вательно соединенных ло ги че ского элемента 43 И, Входы которого соединены соотвстствеГца с вь;ходами дсшифрятаря 3 7 и триггера 4 1, и с.огня:ть цой лампы 44.1257418ды логического элемента 43 И поступают два единичных сигнала,При поступлении на входы логического элемента 43 И двух единичныхсигналов зажигается сигнальная лампочка 44, которая является сигналомоператору для установки измеряемой х лопатки 45 на коромысло 5. Операторустанавливает измеряемую лопатку 45 в О и поворачивает эксцентрик 15 для освобождения коромысла 5 от упоров 19и 20. При повороте эксцентрика 15 замыкается концевой выключатель 22, врезультате чего триггер 41 устанав-15 ливается в нулевое состояние, а коромысло 5 под действием статическогомомента лопатки 45 отклоняется от по 3Устройство для измерения статичес ких моментов лопаток ротора турбомашины работает следующим образом.Перед ,измерением статических моментов лопаток в микроЭВМ 34 загружается программа ввода информации иобработки результатов измерений, которая выполняет усреднение нескольки измеренных значений статических моментов одной и той же лопатки 45, накопление определенных значений в памяти микроЭВМ и распределение лопаток по пазам диска, предусматривающая обращение к блоку передачи данных в микроЭВМ 34. При этом на выходе микроЭВМ 34 устанавливается вединичное состояние сигнал б Ь, сви -детельствующий о готовности микроЭВМ принять информацию.Выход логического элемента 42 Ю И-ИЛИ-НЕ является сигналом сопровождения информации (СИП), разрешающим микроЭВМ 34 ввод информации, и формируется при наличии единичноговыхода дешифратора 36 и одновременно 25 нулевого выхода дешифратора 37 и при одновременном единичном состояниивыходов дешифратора 3 и триггера 40.Сигнал ЬЬ устанавливает,в нуле - вое состояние триггер 40, что обус- Зб лавливает нулевое состояние сигнала СИП, свидетельствующее об отсутствии результатов измерения, при этом триггер 41 устанавливается в единичное состояние.35Одновременно с сигналом Ьь на выходе микроЭВМ устанавливается байт запроса информации, старшая тетрада которого поступает на дешифратор 36, а младшая - на дешифратор 37, причем 4 одновременно два.младших бита младшей тетрады поступают на мультиплек -сор 35, на выходе которого в ответ на это устанавливается та тетрада.информации из поступающих на вход мультиплексора 35 с аналого-цифрового преобразователя 32, номер которой в двоичном виде совпадает с поданными на вход мультиплексора 35 младшими битами младшей тетрады байта запроса у информации, Единичные значения с выходов дешифраторов 36 и 37 поступают на Я-вход триггера 40 и на входы логических элементов 42 и 43, однако, так как триггер 41 находится в еди- у ничном состоянии, то триггер 40 - в нулевом и, следовательно, сигнал СИП не вырабатывается, при этом на вхоложения равновесия, в результате чего на выходе вторичной обмотки 25 датчика рассогласования устанавлива ется сигнал, пропорциональный отклонению коромысла 5.Однополярные полупериоды выходного напряжения через диоды 27 подаются на прямой и инверсный входы операционного усилителя 26, который усиливает разность выходных напряжений с учетом знака. Величина и полярность сигнала зависит от величины и направления отклонения коромысла 5. Далее сигнал поступает через интегратор 28 на сумматор -усилитель 29 мощности, где усиливается, и на соленоид 13Между соленоидом 13 и постоянным магнитом 14 возникают электромагнит- нитные силы, которые стремятся вер" нуть коромысло 5 в положение равновесия, т.е. в состояние при котором отсутствует сигнал на входе и, соответственно, на выходе операционного усилителя 26. После соленоида 13 сигнал, проходя линеаризирующую катушку 30, поступает на измерительный резистор 31 и одновременно на аналого-цифро-. вой преобразователь 32, где осуществляется преобразованиеаналогового сигнала в,цискретный цифровой код, например двоично-десятичный код 1-2-4-8, при этом каждая цифра ре - зультата измерения представлена одной тетрадой, результаты преобразования поступают на вход мультиплексора 35.С выхода операционного усилителя 26 сигнал поступает также на вход двухстороннего компаратора 28, который сравнивает поступающий сигнал с57418 12 25 30 35 эталонным, снимаеиыи с резисторнагоделителя 39, Как только разница сравнийаеиых сигналов станет меньше порога срабатывания (чувствительности)компаратора, на его выходе установится единичный сигнал,Единичный сигнал с выхода компаратора поступает на Я-вхад триггера40, т.е. все четырех сигнала, поступающие на Б-вход триггера 40 гринииают единичное значение, в результате чего триггер 40 перейдет в единичное состояние, Единичный сигналтриггера 4 О поступает на логическийэлемент 42 И-ИЛИ в , в результате чего на ега выходе устанавливается нулевой сигнал, так как выходь дешифраторов 36 и 37 установлены в единичное состояние.Нулевой выход логического элемента 43 И-ИЛИ-НЕ является сигналомСИП, т.е, сигналом сопровождения вводимой в микроЭВМ информации, разрешающим ввод данных, По сигналу СИПмикроЭВМ 34 вводит тетраду информации,которая в данный момент установленана выходе мультиплексора 35, т,е.первую цифру результата измерения,Для ввода второй и последующихцифр результата измерения байт за проса информации программныи путемувеличивается на единицу. В зтаислучае на выходе дешифратора 37 устанавливается нулевое значение, поскольку младший байт запроса информации отличен от нуля, Наличие одновременно на дешифраторах 36 и 37 соответственно единичного и нулевогозначений автоматически формируетсигнал СИП на выходе логического элемента 42 И-ИЛИ-НЕ. Одновременна сэтик два младших бита младпега байтаинформации, поступающие на мультиплексор 35, инициируют комиутациюследующей тетрады информации, поступаощей на вход мультиплексора 35 с.выхода аналого-цифрового преобразователя 32, номер которой совпадаетс поступившими битами.Увеличивая на единицу заданноечисло раз байт запроса информациипрограминым путем, осуществляют считывание всех тетрад информации, т,е.всех цифр результата измерения. Увеличив на единицу один из двух стар",ших битов младшей тетрады байта запроса информации и вновь повторивопрос тетрад результата измерения,Ьзаданныи интервалаи вре= иени, превышающим время преобразования аналогового сигнала в цифровой, можно осуществить заданное число считывании результата измерения с последующим его усреднением, при этомсчитывание будет осуществляться автоматически, поскольку сигнал СИПвырабатыется нулевгпм выходом дешифратора 37 и единичным выходом дешифратора 36. После считывания заданного числа раз результатов измерения иих усреднения произойдет повторноеобращение микроЭВМ 34 к блоку передачи данных при нулевом значениимладшей тетрады байта запроса информации, что приведет к загоранию сигнальной лампы 44, свидетельствующейа необходимости установки новой измеряемой лопатки. После измерения и ввода статических моментов все лопатки будут расставлены по лазам диска оптимальным образом.Положительный эффект заключается в повышении производительности и точности измерений. Масляный демпфер существенно снижает время переходных процессов до установки коромысла в устойчивое положение. Уменьшении времени переходных процессов способствует также и дополнительная связь входа сумматора-усилителя 29 мощности с выходок операционного усилителя 26, так как су;цественно увеличивает уравновешиваюший ток, паступаюший на соленоид 13 в начальный момент времени, Линеаризирующая катушка 30, подключенная последовательно соленоиду 13, повышает точность измерения, поскольку позволяет компенсировать свойственную магнитной системе с постоянным магнитом нелинейность между величиной тока соленоида и тянущим усилием в широком диапазоне значений измеряемых статических моментов. Наличие блока передачи данных в микроЭВМ позволяет существенно повысить производительность труда за счет исключения таких операций (при условии применения ЭВМ для раскладки лопаток), как запись данных в протоколе измерений, перенесение их на машинный носитель, например, перфокарты или перфоленту с дальнейшим вводом в ЭВМ, Измерять же статические моменты лопаток без использования ЭВМ для их раскладки нецелесообразно, Кроме того, передача дан 7 12 ных в ЭВМ обеспечивает повышение точности измерения в результате исключения субъективных ошибок, связанных с неточным отсчетом показаний и ошибками при записи и перфорации результатов измерения. Дешифратор в блоке передачи данных идентифицирует старшую тетраду байта запроса информации, которая является условным адресом устройства, что повышает производительность труда, так как позволяет использовать одну микроЭВМ для обслуживания нескольких устройств измерения статических моментов, путем исключения времени, связанного с обслуживанием нескольких микроЭВМ вместо одной. Второй дешифратор, идентифицирует младшую тетраду байта запроса информации, что повышает точность измерений, поскольку позволяет организовать автоматическое считывание нескольких подряд следующих результатов измерения (с интервалом времени, превышающим время преобразования сигнала из аналогового вида в цифровой код). Осреднение нескольких результатов измерения одной лопатки практически исключает случайные ошибки, связанные со схемой измерения и случайными внешними воздействиями.5748 8 25 .ЭВМ,двустороннего компаратора, один 5 О 15 20 ствия одновременно и с коромысломпосредством шарика, расположенногов плоскости рабочей кромки призмы,установленных на плечах коромыслаопорной планки.и дополнительной призмы, ось которой размещена в плоскости качания коромысла, трех жесткосвязанных с основанием посредствомстоек упоров, два иэ которых имеютсферическую опорную поверхность ипредназначены для взаимодействия сопорной планкой, а третий имеет коническую опорную поверхность и предназначен для взаимодействия с дополнительной призмой, и концевого выключателя, взаимодействующего через второй шток с эксцентриком, и блоком передачи данных в микроЭВМ, выполнен. -ным в виде мультиплексора, первыйвход которого предназначен для соединения с выходами микроЭВМ, а выходы - с входами микроЭВМ, двух дешифраторов, входы которых предназначены для соединения с выходами микроиз входов которого предназначен длясоединения посредством регулируемогорезисторного делителя со стабилизированным источником питания, двух КБ-триггеров, К-вход первого предФормула изобретения Устройство для измерения статических моментов лопаток ротора турбомашины, содержащее основание, закрепленную на нем опору, установленное на ней посредством призмы коромысло, компенсационную систему, включающую постоянный магнит и соленоид, систему измерения и датчик рассогласования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, оно снабжено размещенным в плоскости качания коромысла масляным демпфером, выполненным в виде корпуса, закрепленного на основании посредством электроизолирующей прокладки, и поршня, связанного с коромыслом, узлом фиксации и ориентирования коромысла, выполненным в виде эксцентрика, расположенного на основании с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной основанию, двух взаимодействующих с эксцентриком подпружиненных вдоль оси штоков, первь,й иэкоторых предназначен для взаимодей 35 40 45 50 55 назначен для соединения с микроЭВМ,Я-вход соединен с выходами обоих дешифраторов, двухстороннего компаратора и инверсным выходом второготриггера, К-вход последнего - сконцевым выключателем, Я-вход - с инверсным выходом первого триггера,логического элемента И-ИЛИ-НЕ, входыкоторого соединены с выходами дешифраторов и первого триггера, а выходпредназначен для соединения с микроЭВМ и последовательно соединенных логического элемента И, первый входкоторого соединен с выходом второгодешифратора, а второй - с выходомвторого триггера, и сигнальной лампы, система измерения выполнена ввиде последовательно соединенных операционного усилителя, два взаимноинверсных входа которого посредством встречно включенных диодов соединены с двумя выходами датчика рассогласования, интегратора и сумматора - усилителя мощности, второйвход которого соединен с выходом операционного усилителя и вторым входомдвухстороннего компаратора, а выходс соленоидом расположенной на пос25748 Составитель Ю,КругловТехред М.Ходанич Корректор Т.Колб Редактор К.Волощук Заказ 4905 Зб Тираж 778ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул,Проектная,4 тоянном магните линеаризирующей катушки, подключенной последовательно к соленоиду, и связанных с линеаризирующей катушкой параллельно включенных измерительного резистора, индикатора и аналого-цифрового преобразователя,выходы которого соединеныс вторым входом мультиплексора.