Электроннолучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины

(54) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИЙ ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ К АВТО"и Госудврствввиый комитет СССР да делам изооретеинй и открытий1Изобретение относится к устройствам для исследования вибрационного со стояния лопаток рабочего колеса турбомааииьт в стендовых и эксппуатационны условиях. Известно электронно-лучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины, содержащее электронно-лучевую трубку, датчики, установленные неподвижно над периферийными участками лопаток и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с метками по числу лопаток, связанные через переключатель вариантов измерения с блоками формирования импульсов, которые подключены соответсч венно к модулятору электронно-лучевой трубки и к генератору ждущей вертикальной развертки через блок задержки, а также оборотный датчик, установленный над меткой, расположенной на вану турбомашины, связанный через свой блок формирования импульсов с,входом генератора непрерывной горизонтальной развертки, причем генераторы вертикальнойи горизонтальной разверток соединенысоответственно с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами эпектронно-пучевой трубки Щ .Однако известное устройство не позволяет наблюдать на экране электронно-лучевой трубки приближенную форму кривойизгибных или крутильных колебаний пкьбой из лопаток рабочего колеса для случая,) когда частота этих колебаний некратна числу оборотов турбомашины,Белью изобретения является обеспечеЙкие возможности наблюдения на экранеэлектронно-лучевой трубки приближеннойформы кривой изгибных или крутильныхколебаний любой из лопаток и точногоизмерения нх частоты колебаний.Это достигается тем, что устройство 20 дополнительно содержит переключательрежимов, внешний звуковой генератор,соединенный с генератором горизонтальной развертки через переключатель режимов, и автоматический электронный ключ,первый вход которого подключен к переключателю вариантов, второй вход - к выходу блока формирования импульсов оборотного датчика, третий вход - ко входу блока задержки, а выход - к модулятору электронно чучевой трубки через связанный с последним блок формирования импульсов.Автоматический электронный ключ содержит два управляющих триггера, входной и выходной ключи, схему сброса и счетчиковый делитель частоты с переключателем коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входного ключа, второй вход - с выходом схе мы сброса и вторым входом первого управляющего триггера, а выход со вторым входом второго управляющего триггера, причем первый второй и третий входы автоматического электронного клю ча служат первыми входами, соответственно, выходного ключа, первого управляющего триггера и входного клээча со вторым управляющим триггером, выходы которого соединены со входом схемы 25 сброса и вторым входом выходного ключа, а выход первого управляющего триг- гера соединен со вторым входом входного ключа.На фиг. 1 изображена функциональная ЗО схема устройства, на фиг. 2 - функциональная схема автоматического электронного ключа, на фиг. 3 - его временные характеристики,35Устройство содержит электронно-лучевую трубку 1, датчики 2-5, установленные неподвижно над периферийными участ . ками лопаток 6 и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с четками 7 по чиспу лопаток 6, связанные через переключатель 8 вариантов измерения с блоками 9 и 10 формирования импульсов, которые подключены соответственно к45модулятору 11 электронно.пучевой трубки 1 и к генератору 12 ждущей вертикальной развертки через блок 13 задерж-.ки, а также оборотный датчик 14, установленный йад меткой, расположенной на валу турбомашины связанный через свой блок 15 формирования импульсов со входом генератора 16 непрерывной горизонтальной развертки, причем генераторы 12 и 16 вертикапьной и горизонтальной разверток соединены, соответственно, с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами 17 и 18 электронно-лучевой трубки 1. Устройство дополнительно содержит переключатель 19 режимов, внешний звуковой генератор 20, соединенный с генератором 16 горизонтальной развертки через переключатель 19 режимов, и автоматический электронный ключ 21, первый вход которого подключен к переключателю 8 вариантов, второй вход - к выходу блока 15 формирования импульсов оборотного датчика 14, третий входко входу блока 13 задержки,.а выходк модулятору 11 электронно лучевой трубки 1 через связанный с последнимблок 9 формирования импульсов.Автоматический электронный ключ 21 содержит две управляющих триггера 22 и 23, входной и выходной ключи 24 и 25, схему 26 сброса и счетчиковый делитель 27 частоты с переключателем 28 коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входного ключа 24, второй вход - с выходом схемы 26 сброса и вторым входом первого управляющего триггера 22, а выход - со вторым входом второго управляющеготриггера 23, причем первый, второй и третий Ьходы автоматического электронного ключа 21 служит первыми входами соответственно, выходного ключа 25, первого управляющего триггера 22 и входного ключа 24 со вторым управляющим триггером 23, выходы которого соединены со входом схемы 26 сброса и вторым входом выходного ключа 25, а выход первого управляющего триггера 22 сов динен со вторым входом входного ключа 24.Устройство работает следующим образом,Электрический импульс, вырабатываемый датчиком 14 в момент прахождения мимо него метки, установленной на валу турбомашины, формируется блоком 15 и через переключатель 19 поступает на генератор 16 пилообразного напряжения непрерывной горизонтальной развертки, чем достигается его синхронизация с частотой вращения вала, т. е. время одного периода пилообразного напряжения равно времени одного оборота вала, Выходное напряжение генератора 16 поступает на гбризонтально отклоняющие пластины 18, отклоняя электронный луч, в горизонтальной плоскости.Импульсы от датчика 5 и 2, вызванные прохождением мимо них концалопатки 6 или метки 7, поступают через переключатели 8 и 19 в зависимости отположения на блок 10 формированияимпульсов. С выхода блока 10 черезбпок 13 задержки импульс запускаетждуший генератор 12 пилообразного напряжения вертикальной развертки, Число таких импульсов, а следовательно,и число возбужденных ими импульсовпилообразного напряжения равно числулопаток. Выходное напряжение генератора 12 подается на пластины 17, отклоняя электронный луч в вертикальнойплоскости.Таким образом, при работе турбомвшины, на экране электронно-лучевой трубки1 наблюдается картина, состоящая из 15нулевой линии, образованной горизонтальйым движением луча, и рядом вертикальных линий по числу лопаток, вызванныхего вертикальным перемещением,Импульс датчика 3 или 4, поступая 20нв вход блока 9 формирования импульсов, вызывает на его выходе короткийимпульс положительной полярности, генерируемый заторможенным блокинг-генератором, входящим в состав блока 9. 25Этот импульс поступает на модулятор 11электронно лучевой трубки 1, вызываетвозрастание тока электронного луча ивозрастание свечения экрана.Таким образом, на вертикальных ли- З 0ниях или на нулевой линии появятся яркиеметки по числу лопаток колеса. Регулируя с помощью блока 13 задержки времени запуска генератора 12 относительно момента появления импульса на выходе блока 10 формирования, можно вывести метки на прямой ход вертикальныхлиний, или строк ждущей развертки.При наличии некратных колебаний лопаток импульсы датчиков 2,4 и 3 при фкаждом обороте колеса будут занимачьразличные временные положения, определяемые мгновенным фазовым псаожениемконца лопатки 6 в момент ее нахождения под датчиком. 45Следовательно, яркая метка будетпоявляться выше или ниже по ходу строки для каждой колеблющейся лопатки.Множество таких меток на строке образует яркую полоску, длина которой пропорционапьнв двойной амплитуде изгибного или крутильного колебания лопатки.Образующаяся на экране картина характеризует вибрационное состояние одновременно всех лопаток рабочего коле-са по величине двойной амплитудыПри измерении крутильных колебаний помощью переключателя 8 датчик 4 6подключается к входу блока 9, в датчик2 - к входу блока 10.,Для случая изгибных колебаний спомощью переключателя,8 к блоку 10подключается датчик 5, а к блоку 9 -датчик 3.Переключатель 19 режимов имеетдва положения. Б верхнем положенииэлектронный ключ 21 в работе не участвует. Для определения частоты и формы.колебаний какой-либо лопатки переключатель 19 режимов устанавливают в нижнее положение. При этом начинает действовать автоматический электронныйключ 21, и ко входу генератора 16 горизонтальной развертки подКлючаетсявнешний звуковой генератор 20.В исходном состоянии триггер 22автоматического электронного ключа 21обеспечивает закрытие ключа 24, Потому импульсы с выхода блока 10 формирования импульсов (см. фиг. 2, а)не поступают на вход счетчикового депителя 27 частоты, выполненного на триг/герных ячейках. Эти импульсы устанавливают триггер 23 в положение, при котором ключ 25 закрыт и импульс датчика (см. фиг. 2, б) не поступает на входблока 9 устройства формирования, такимобразом, метка на экране не возникает.С приходом импульса от блока 15формирования (см. фиг. 2, в)триггер22 опрокидывается, открывая ключ 24(см. фиг. 2,г)пропускающий импульсына вход делителя 27.При коэффициенте деления, установленном, например, равным десяти, выходной импульс делителя 27 появитсялишь при поступлении десятого импульса от блока 10 формирования, Этотимпульс вызывает опрокидывание триггера 23, открывающего ключ 25 (см.фиГе 2 д) е Но следующий Одиннадцатыйимпульс возвращает триггер 23 в исходное состояние (фиг. 2, е).Таким образом, ключ 25 открыт втеченйе интервала времени между импульсами независимо от скорости вращения турбомашины. Триггер 23 запускает схему 26 сброса, выходной импульскоторой устанавливает все ячейки делителя 27 и триггер 22 в исходное состояние до прихода следующего импуль-.са от формирователя 15 (см, фиг. 2,в),Следовательно, в момент замыканияключа 25 на блок 9 формирования можетпройти импульс лишь от одной лопатки7 7359 циентв деления с десяти на одиннадцать пройдет импульс от следующей лопатки и т.д.Номер исследуемой лопатки отсчитывается слева направо по экрану электронно 5 лучевой трубки 1, устанавливается переключателем 28 и может быть индицирован с помошью газоразрядных цифровых индикаторов, подключаемых к переключателю 28,10Частота звукового генератора плавноизменяется оператором до тех пор, пока - меткина экране электронно-лучевой трубки не образуют кратковременную устойчивую форму кривой колебания, 15, В момент фиксации изображения кривой частота генератора равна или кратна частоте колебаний и может быть отсчитана по лимбу или измерена электронносчетньмчастотомером, включенным на 20 выход генератора 20.Таким образом, данное. устройство обеспечивает воэможность наблюдения на экране электронно-лучевой трубки приближенной формы кривой у крутильных или 25 иэгибных, колебаний любой из лопаток рабочего колеса турбомашины и точногоизмерения их частоты колебаний.30формула изобретения,1. Электронно-пучевое устройство дпя измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины, содержащее электронно-лучевую трубку, датчики, установленные неподвижно над периферийными участками лопаток и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с метками по числу лопаток, связ-нные через перьЮ ключатель вариантов измерения с блоками формирования импульсов, которые подключены соответственно к модулятору электронно-лучевой трубки и к генератору ждущей вертикальной развертки через45 блок задержки, а также оборотный датчик, установленный над меткой, располо-. женной на валу турбомашины, связанный через свой блок формирования импульсо с входом генератора непрерывной с в50 горизонтальной развертки, причем гене 31 8раторы вертикальной и горизонтальной рвэверток соединены соответственно с вертикально и горизонтально отклоняю- щими пластинами электронно-лучевой трубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности наблюдения на экране электроннс.лучевой трубки приближенной формы кривой крутильных или изгибных колебаний любой из лопаток и точного измерения их частоты колебаний, устройство дополни- тельно содержит переключатель режимов, внешний звуковой генератор, соединенный с генератором горизонтальной развертки через переключатель режимов, и автоматический электронный ключ, первый вход которого подключен к пере ключателю вариантов, второй вход - к выходу блока формирования импульсов оборотного датчика, третий вход - ко аходу блока задержкй, а выход - к модулятору электронно лучевой трубки че-, рез связанный с последним блок формирования импульсов.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что автоматический электронный ключ содержит два управляющих триггера, аходной и выходной ключи, схему сброса и счетчиковый делитель частоты с переключателем коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входйого ключа, второй вход - с выходом схемы сброса и вторым входом первого управляющего триггера, а выход - со вторым аходом второго управляющего триггера, причем первый, второй и третий аходы автоматического электронного ключа служат первыми входами, соответственно, вы ходного ключа, первого управляющего триггера и входного ключа со вторым управляющим триггером, выходы которого соединены со входом схемы сброса и вторым аходом выходного ключа, а выход первого управляющего триггера соединен со вторым аходом входного ключа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 236827 е кл б 0 1 Н 1 100 ю 1 969итель О. РедькоЖ. Кастелевич Корректо 1 Сос По Тиранс 7 НИИПИ Государственно по делам изобретений 113035, Москва, Ж