Устройство для определения остаточного ресурса изделия

)5 с 07 С 3/10 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВ йог 1 СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ И ГКНТ СССР(71) Институт проблем мопслировднняв энергетике АН УССР и Спс нидльноеконструкторско-технологнческэе бюросредств моделирования с опытным производством Института проблем мд.пирования в энергетике А 11 УССР(56) Авторское свидетельство ССС 19 682926, кл, С 07 С 3/10, 1978.;(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ИЗДЕЛИЯ(57) Изобретение относится к устро ствам )онтропя и регистрации работымашин. Цель 1 изобретения являетсч повьхя;.ние г чности 1 нределения остаточнс го иэделия. Устройство содер кит датчики 1 и 2 контролнрумоо параметрд,уси игели 3 и 4, блок 5 вычислениястической составляющей израсходовдннсго ресурса, бп 1 к 6 вычисления циклической состдвляшщей нэ 1.дсх довгнногорсупса, опок 7 нычи лс ння предельного зпдчения иэрдсходс ванно) о ресурса,сумматор 8, блок 9 вычитания и индикатор 1 д. За счет совместного воздействия статической и цикпн вской сдставляюцих ндгру:ок нд изделие нс,выг)ается точность определения остаточногоресурса изделия, 3 з.п.Ф- ",ы, 4 ил.Изобретение относится к устройствам контроля и регистрации работымашин, в частности к устройствам определения ресурсных показателей оборудо 5вания, работающего при. нестационарных нагрузках, с помощью счетных устройств, и может быть использовано всистемах контроля ресурса металлаэнергетических объектов1 ОЦель изобретения - повышение точности определения остаточного ресурсаиэделия,На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - схемареализации блока вычисления статической составляющей израсходованного ресурса; на фиг.З - то же, блока вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса; на фпг.4 - то 20же, блока вычисления предельного значения суммарного израсходованного ресурса.Устройство содержит два датчика 1и 2 контролируемогд параметра, два 25усилителя 3 и 4, блок 5 вычислениястатической составляющей израсходованного ресурса, блок 6 вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса, блок 7 вычисления предельного значения израсходованногоресурса, сумматор 8, блок 9 вычитания и индикатор 10.Блок 5 вычисления статической составляющей израсходованного ресурса(фиг.2) содержит узел 11 нелинейногопреобразования, управляемый генератор 12 и счетчик 13. Блок 6 вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса (фиг.З) содержит 40два пик-детектора 4 и 15, два элемента 16 и 17 сравнения, два одновибратора 18 и 19, аналого-цифровойпреобразователь 20, узел 21 нелинейного преобразования, сумматор 22 и эле.45мент 23 задержки. Блок 7 вычисленияпредельного значения израсходованногоресурса (фиг.4) содержит первыйузел 24 вычитания, узел 25 возведения в квадрат узел 26 умножения, вто.Ф50рой узел 27 вычитания, задатчики 28и 29.Работа устройства основана на уче"те особенностей совместного воздействия статических и циклических нагру 55эок на контролируемьш объект. Приэтом под статической нагрузкой понимается воздействие, приводящее к пласти.ческому разрушению объекта контроля,а под циклической - к усталостному,Например, теплонапряженные элементытрубных систем котлоагрегатов электрических станций подвергаются совместному воздействию статических нагрузок от действия рабочей среды и циклических нагрузок иэ-за нестабильноститопочных процессов. В этом случаеоценка К израсходованного ресурса покритерию статического нагруженияможет быть вычислена по аледующейформуле:и л,:огде К - оценка начального запасао,сресурса по критерию ст адтического нагружения;, - дискретность измерения интенсивности статическойнагрузки;О Р, - расчетное значение срокаслужбы контролируемого объекта как функции от интенсивности статических воздействий в 1-й моментвремени;количество измерений,причемд = Аемл ( -), (2)ГК постоянные коэффициенты;(3; - механическое напряжение"Т; - рабочая температура.Критерий работоспособности контролируемого объекта имеет видК,( Ко, (3) а оценка остаточного ресурса осуществляется в соответствии с выражениемлС ОС С(4)Оценка Кч израсходованного ресурса по критерию циклического нагружения может быть вычислена по формуле (1), т.е,К оЬ(5) где Б- расчетное количество 1-хРциклов до разрушения;ш - количество зафиксирован- .ных циклов;К- опенка начального запасаресурса по критерию циклического нагружения.Расче;ное количество циклов Ир,до разрушения определяется по известной функциональной зависимостиЯ, . ( 110,) (6)где - амплитуда циклон механичес 1кого нагружения,Критерий работоспособности контролируемого объекта, подвергающегосяциклическим нагружениям, имеет видКц Ко (7)В этом случае оценка остаточного ресурса вычисляется по фоомулеКост,ц = Кой Кц (8)При совместном воздействии на конт ролируемый объект статической ициклической нагрузок критерии работоспособности (3) и (7) не соблюдаются,В этом случае должен использоватьсядругой критерий, учитывающий соотно 20щение интенсивностей статической ициклической нагрузок, имеющий видК + К 6 К = 1+Ф Г 2 1-(К --КР (9) 25где К - оценка начального запасаОресурса при совместномвоздействии статической ициклической нагрузок;0(с - постоянный коэФфициент, ЗООценка остаточного ресурса при совместном воздействии статической ициклической нагрузок вычисляется поформулеКосто К (Кс + гЧ)(1 О) 35Устройство для автоматического определения остаточного ресурса работает следующим образом.Датчик 1 воспринимает статическоеэксплуатационное воздействие Т и пре" 40образует его в электрический сигнал,который затем усиливается в усилителе 3. Датчик 2 воспринимает циклическое эксплуатационное воздействиеи преобразует его в электрический сиггнал, который усиливается в усилителе 4. С выхода усилителя 3 сигналстатического эксплуатационного воздействия поступает на вход блока 5вычисления статической составляющей 5 Оизрасходованного ресурса, в которомв соответствии с выражениями (2, и(1) вычисляется оценка К статическойсоставляющей израсходованного ресурса. Одновременно с выхода усилителя 4 сигнал циклического эксплуатационного воздействия поступает навход блока 6 вычисления циклическойсоставляющей израсходованного ресурса в котором в соответствии с выражениями (6) и (5) вычисляется о;,ен ка Кч цилиндрической составляющей израсходованного ресурса. Получе шые значения К с и К,1 с выходов блоков 5 и 6 поступают одновременно нэ входы блока 7 вычисления предельного значения израсходованного ресурса и сумматора 8. При этом в блоке 7 вычмсляется оценка Ка начального суммарного запаса ресурса при совместном действии статической и циклической составляющих израсходованного ресурса в соогветствии с вырахением (9), а в сумматоре 8 - линейная сумма оценок статической и циклической составляющих израсходованного ресурса Кс + К, Полученные значения с выходов блокаи сумматора 8 поступают на входы блока 9 вычитания, в котором в соответствии с выражением (10) вычисляется оценка остаточного ресурса, которая индицируется на индикаторе 10.Блок 5 работает следующим образом.Входной аналоговый сигнал Т, соответствующий интенсивности статического эксплуатационного воздействия, поступает на вход узла 11 нелинейного преобразования, где в ссответсз вии с выражением (2) он преобразуется в сигнал, пропорциональный скорости расхода статической составляющей ресурса. Полученный сигнал с выхода узла 11 поступает на вход управляемого генератора 2, частота следования импульсов на выходе которого пропорциональна значению скорости расхода ресурса. В счетчике 13 осуществляется подсчет импульсов, генерируемых в генераторе 12Информация, которая находится в счетчике 1 3, соответствует оценке статнческой составляющей израсходованного ресурса.Блок 6 работает следующим образом,Входной аналоговый сигнал поступает на первые входы пик-детекторов 14 и 15 и элементов 16 и 17 сравнения. Если контролируемый параметр возрастает, сигнал на выходе, пик-детектора 14 повторяет ".игнал на его первом входе. При достижении входным сигналом максимального значения на выходе пик-детектора 14 это максимальное значение фиксируется и сохраняется при последукифем убывании входного сигнала. По сигналу, поступающему на второй вход пик-детектора 14, осуществляется его сброс с тем, чтобы онсмог зафиксировать следующее максимальное значение если его амплитуда окажется меньше, чем у предыдущего максимального значения, С выхода пикдетектора 14 сигнал поступает ца первый вход ацалого-цифрового греобразователя 20 и ца второй вход элемента 16 сравцеция, Когда контролируемый параметр убывает, сигнал ца выхо О де пцк-дстектора 15 повторяег сигнал ца его первом входе. При достижении входным сигналом мцццмальцог значения ца выходе пик-детектора 15 это минимальное значение Фиксируется и сохраняется прн последующем возраста пп в:;одного сигнала. Р Горой вхид пнк-детектора 15 сиужцг дня сброса ннк-дстектора и подготовки его к дальнейшей работе, С выхода пик-летектора 15 сигнал поступает це второй ьход ацелого-цифрового преобразовагеля 20 и ца второй элемент 17 сравнения, После прохождения входным сигналом максимальцого значения ца 25 входах элемента 16 сравнения появляется рассогласование, которое приводит к измецецию состояния на его выходе. С выхода элемента 16 сравцения сн Гнал рассо гла со вация поступает 30 ца вход одцовибратора 18, Формирующего управляющий импульс Фиксированной длигельности, который поступает на второй гход пик-детектора 15, осуществляя его сбросПосле прохождения входным сигналом минимального значения появляется рассогласование на входах элемента 17 сравнения, которое приводит к изменению состояния на его выходе. Сигнал рассогласова 40 ния с выхода элемента 7 сравнения поступает на вход одновибратора 19, формирующего управляющий импульс, который поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 20,45 После этого в АЦП 20 осуществляется анало го- цифро во е преобразование разности сигналов, соо твет ст вующих максимальному и минимальному значениям входного налогового сигнала за один цикл, Сигнал окончания аналого-цифрового преобразования с выхода АЦП 20 поступает на элемент 23 задержки и на второй вход пик-детектора 14, осуществляя его сброс. Цифровой код с выхода АЦП 20 поступает на вход узла 21, на выходе которого формируется цифровой код, нропорционапьцый израсходованному ресурсу эа текущий цикл,С выхода узла 21 сигнал поступает цаинформационный вход сумматора 22, вкотором осуществляется суммированиеизрасходованного ресурса эа все предыдущие циклы нагружеция.Блокработает следующим образом.Входные сигналы в виде кодов, характеризующих оценки статической ициклической составляющих израсходован"ного ресурса, поступают на входы псрвого узла 24 вычитания, где определяется разность между циклической и статической составляющими израсходованного ресурса, которая поступает вуза 25 ьозведецня в квадрат, ца выходе которого получается код квадратаэтои разности. Полученный код поступает в узел 26, где оц умножается напостоянный коэффициент Ф -2, хранящийся в задатчике 28. Во втором узле 27 вычитания вычисляется разностьмежду постоянным коэффициентом(1+Ь 2), хранящимся в задатчике 29,и кодом, поступающим с выход узла 26.Таким образом, блок 7 реализует зависимость (9),Формула изобретения1. Устройство для огрсделецня ос-. таточного ресурса изделия, содержащее первый датчик контролируемого параметра, блок вычитания, выход которого соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения остаточного ресурса изделия, в него введены второй датчик контролируемого параметра, сумматор, блок вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, блок вычисления циклической составляющей израсходованного,ресурса и блок вычисления предельного значения израсходованного ресурса, выход первого датчика контролируемого параметра через последовательно соединенные первый усилитель и блок вычисления статической составляющей израсходованного ресурса подключен к первым входам сумматора и блока вычисления предельного значения израсходованного ресурса, выход второго датчика контролируемого параметра через последовательно соединенные второй усилитель и блок вычисления циклическойсостаьляющей израсходованного ресурсасоединен с вторым. входом сумматора иблока вычисления предельного значения162807израсходованного ресурсд, выходы которых подключены к входам вычитдтеля.2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок вычис 5 ления статической составляющей израсходованного ресурса содержит последовательно соединенные узел нелинейного преобразования, управляемый генератор и счетчик, выход которого является 10 выходом блока вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, а вход узла нелинейного преобраэонания является входом блока вычисления статической составляющей израсходо ванного ресурса10вибрдторов, выход нтсрго одновибрдт ря подключен к третьему ходу дцдлого-цифрового преобразователя, первый выход которого через узел нелинейного преобразования соединен с первым входом сумматора, второй ныход - с первым входом первого пик-детектораIи через элемент задержки - с вторым входом сумматора, выход первого одновибратора подключен к первому входу второго пик-детектора, вторые входы пик-детекторон и элементов сравнения объединены и являются входом блока вычисления циклической составляющейиздсходованногс ресурса.3. Устройство по и,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления циклической со тдвляющей израсходованного ресурса содержит пикдетекторы, элементы сравнения, однснибраторы, аналого-цифровой преобразователь узел нелинейного преобразования, элемент задержки и сумматор, выход которого является выходом блока вычисления циклическои составляющей израсходованного ресурса, выходы первого и второго пик- детекторов подключены соответственно к первому и второму входам аналого-цифрового преобразователя и к первым входам первого и второго элементов сравнения, выходы которых соединены соответственно с нходами первого и второго одно 4. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок вычис ления предельного значения израсходованного ресурса содержит узел нычитдния, узел возведения в квадрат,эдддтчики и узел умножения, выход перного узла нычитания через узел воз ведс ния н квадрат подключен к первому входу уэлд умножения второй входкоторого соединен с выодом первогоэдддтчцкд, я выход - с перным входомтор го узла ычитднин, второй вход 30 которого подключен к выходу второгоздддтчика, входы первого узла вычитания и выход второго узла вычитанияявляются соответственно входами и выходом блокд вычисления предельногозначения израсходованного ресурса.1628072 Г.4 оставитель Н.Багановехред Л.Олийнык едактор М,Кел ектор Н. Ревская КНТ СС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж агарина, 10 каз 342НИИПИ Госуда Тираж 271венного комитета по изо113035, Москва, Ж, Р Подписное етениям и открытия ушская наб д. 4/5