Устройство для регистрации параметров машин

СОЮЗ СОНЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 119) (11 5 С 07 С 3/10 Й НОМИТЕТ И ОТНРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕН О ИЗОБРЕТЕНИ РИ ГННТ СССР НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ иче скин ораблев ьство ССС /10, 1985 РАГИСТРА(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ М 17.ТРОВ МАШИН (57) Изобретение о тике, вычислительн циализираванным ин ройствам, использу ственных системах тома тносится к ой техникеформационнымемым в произ спе стод- иче троля т ой вибра ия обмот прив функсконоб(61) 1 287213(56) Авторское свидетеР 1287213, кл, С 07 С Изобретение относится к устройствам автоматики, вычислительной техники и специализированным информационным устройствам, используемым в производственных системах контроля технического состояния электрических машин, и касается усовершенствования известного устройства по авт .св, Р 128721 3.Целью изобретения является повышение информативности и точности устройства в определении технического состояния контролируемых элементов машины и увеличение надежности ее рабаты за счет выполнения долу вага контроля с учетом доверитель го интервала, величины отклонения реальной установившейся пусковой ви ского состояния электрических машинЦелью изобретения является повышениеинформативности и точности устройства. Устройство содержит датчики, группу ключей, группы амплитудных детекторов, селектор максимального напряжения, группы пороговых элементов,дешифраторы, элементы ИЛИ, элементызадержки, блоки демультиплексоров,блоки счетчиков, группы элементовИ-НЕ, элементы И, элементы сложенияпо модулю "2, формирователи импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок нелинейного преобразования, сумматоры, ключ, элементИ-НЕ, селекторы полярности направления, пороговые элементы, демультиплексоры и индикаторы1 ил. рации от нормативн ции Ьвай ослаблении креплен ки Сл ции числа пусков машины, СОСущность изобретения заключается ее в следующем.4 ьПри пусках машины установившаясяМю 4 амплитуда вибрации сравнивается с амплитудой вибрации, соответствующейнормальному (без существенных аварийных отклонений) эксплуатационному изменению жесткости крепленияобмотки, аппаратно моделируемой вфункции числа пусков двигателя. ЯНа чертеже приведена функциональная схема устройства. стройство содержит датчики 1 ф, выходи которых подключены к153641,6 соответствующим первым входам первой группы ключей 22 и амплитудных детекторов 3Зл. Выходы амплитудных детекторов 35 Зп соединены с входами селектора 4 максимального напряжения, первые выходы которого соединены с вторыми (управляющими) входами ключей 2, ,2 п. Выходы ключей 2,2 п 10 соединены с входами пороговых элементов 5, . . .5 первой группы, выходы которых подключены к первым информационным входам первого дешифратора 6 и к входам элемента ИЛИ 7, Выход эле мента ИЛИ 7 через первый элемент 8 задержки соединен с первым управляющим входом первого дешифратора 6 и с входом второго элемента 9 задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу первого дешифратора 6. Второй выход селектора 4 подключен к входам пороговых элементов 1010,п второй группы, выходы которьж соединены с информационными 25 входами второго дешифратора 11. Выходы дешифратора 11 соединены с вторыми информационными входами первого дешифратора 6, выходы которого соединены с информационными входами пер вого блока 12 демультиплексоров, на адресные входы которого подключена группа первых выходов селектора 4.Выходы первого блока 12 демультиплексоров подключены к соответствующим входам первого блока 13 счетчиков, Группа первых выходов селектора 4 под. ключена к первым входам группы элементов И-НЕ 1414 п, вторые входы которых соединены с вьжодом второго элемента 9 задержки, а выходы - с первыми входами элементов И 15, , 15 п и входами элемента 16 сложения по модулю 2, вьжод которого подключен к вторым входам элементов И 15,, 15 я. Выход первого элемента И 15,) соединен с входом первого Формирователя импульсов (17) из группы 17,. ,17, Выходы остальных элементов И (15 .15) соединены с остальными формирователями 1717 п импульсов соответственно через третьи элементы 1 81 8- задержки. Выходы формирователей 1717 импульсов подключены к первым (управлякщим) входам ключей 1919второй55 группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков 11 П, а выходы - с объединенным входом пороговых элементов 2020 третьей группы.Выходы пороговых элементов 20, ,20 подключены к.информационным входам третьего дешифратора 21, выходы котОрого подключены к соответствующим информационным входам второго блока 22 демультиплексоров, адресные входы которых подключены к выходам формирователей 1717 импульсов. Выходы второго блока 22 демультиплексоров подключены к соответствующим входам второго блока 23 счетчиков. Выход второго элемента 9 задержки через четвертый элемент 24 задержки подключен к вторым (управляющим) входам амплитудных детекторов 3Зд. Первый 6, второй 11 и третий 21 дешифраторы выполнены соответственно на элементах И-НЕ 2525 п, 2626,п и 27, 27, . Дополнительно введенные элементы нумеруются по порядку и имеют связь с описанными блоками устройства. При этом входы дополнительного элемента ИЛИ 28 соединены с вьжодами пороговых элементов 1010 п второй группы устройства. Выход дополнительного элемента ИЛИ 28 подключен к входу счетчика 29, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя 30, выход которого через блок 31 нелинейного преобразования подключен к вторым входам первого 32 и второго 33 сумматоров.Обьединенный выход ключей 22 я первой группы устройства соединен с вторым входом ключа 34, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 32, Первый (управляющий) вход ключа 34 соединен с выходом элемента И-НЕ 35, первый вход которого подключен к вьжоду элемента ИЛИ 7, а второй - к выходу первого элемента 8 задержки устройства. Выход и:рвого сумматора 32 соединен с первым селектором 36 полярности напряжения, выполненным на диоде, катод:оторого через первый пороговый элемент 37 подключен к информационному входу первого демультиплексора 38, адресные входы которого соединены с первыми выходами селектора 4 максимального напряжения устройства. Первый вход второго сумматора 33 подключен к объединенному вьжоду ключей 19 19 второй группы устройства. Выход второго сумматора 33 соединен с вто 5 15364 рым селектором 39 полярности напряжения, выполненным на диоде, катод которого через второй пороговый элемент 40 подключен к информационному5 входу второго демультиплексора 41 адресные входы которого соединены с адресными входами демультиплексоров 22. 22 к второго блока 22 устройстваВыходы, демультиплексоров 38, 41 соответственно объединены и подключены к соответствующим индикаторам 42,42 о.Регистрация максимальных апериодических и установившихся параметров 15 вибрации при каждом пуске машины и раздельный контроль за установившимися параметрами от тех датчиков, которые не зарегистрировали апериодический процесс изменения параметра, 20 с последующей амплитудной дискретизацией производства согласно осноьному нзобретенлю по авт.св.Р 128723. При пуске машины контролируемые параметры воспринимаются датчиками 1 .25и поступают на входы ключей 2 2 первой и 19, 19 второй групп, а также на группу амплитудных детекторов 3, ,Зи. При этом каждый амплитуднь 1 й детектор 3; произ водит запоминание и хранение максимальной амплитуды (за первый полу- период) выходного сигнала с 1; -го датчика. Сигналы с выходов амплитудных детекторов 33 д поступают на входные шины селектора 4. На втором его выходе, подключенном к входам пороговых элементов второй группы 1010;и, появляется сигнал, равный максимальному из всех сравни ваемых сигналов. Таким образом, на вход пороговых элементов 10;10 л подается максимальное значение сигнала от датчиков, которое будет соответствовать максимальной апериодической амплитуде вибрации стержня обмотки статора в переходном режиме пуска. Это значение амплитуды воспринимается одним из датчиков 1; Происходит срабатывание тех пороговых :пементов 101Ощ, установка которых меньше величины сигналов с выхода селектора 4, При этом происходит срабатывание только одного элемента И - НЕ (261) второго дешифратора 11, соответствующего сработавшему пороговому элементу 10) с наибольшей, уставкой,который подает блокирующий сигнал на другие элементы И-НЕ (26) 166дешифратора 11. При этом на-и выходе дешифратора 11 появляется сигнал, характеризующий уровень максимального апериодического значения параметра. На вторые (управляющие) входы ключей 22,1 с первых (индикационных) выходов селектора 4 подается сигнал (положительное напряжение на одном из выходов), Нажения на остальных первых выходах нулевые, поэтому откроется тот из ключей 2;, который подключен к выходу датчика с наибольшим сигналом, воспринятым им за первый полупериод . Коммутация одного из ключей 2 2 позволяет подключить к объединенному входу пороговых элементов 51 5 к первой группы выход того датчика, сигнал которого был выделен как максимальный селектором 4, Происходит срабатывание тех пороговых элементов 5 5 к, уставка которых меньше сигнала с датчика, Это приводит к срабатыванию первого элемента ИЛИ 7, который запускает первый элемент 8 задержки. Сигналы с выходов сработавших пороговых элементов 5, 5,поступают на первые информационные входы первого дешифратора 6, на вторых информационных входах которого присутствует выходной сигнал с второго дешифратора 11, После окончания задержки элемента 8 задержки, принимаемой равной времени затухания апериодической переходной вибрации, происходит срабатывание одного элемента И-НЕ (26), дешифратора 6, соответствуюлего сработавшим: пороговому элементу 10второй группы, а также пороговому элементу 5 первой группы. Срабатывание элемента И-НЕ (25 ц) дешифратора 6 приводит к подаче с его выхода блокирующего сигнала на другие элементы И-НЕ (251. (1) дешифратора 6. Таким образом, в момент истечения задержки элемента 8 на выходе дешифратора 6 (выходе элемента И-НЕ 25) появляется сигнал-идентификатор максимального апериодического процесса изменения контролируемого параметра, а именно: изменения параметра с 1 -й апериодической амплитуды до ) -й установившейся амплитуды за каждый пуск машины. Идентификация выходного сигнала с дешифратора 6 по принадлежности к датчику, который зафиксировал максимальный апериодический ха 153641620 рактер изменения параметра, производится с помощью первого блока 12демультиплексоров, на информационныевходы которого поступает сигнал с5дешифратора 6, а на адресные входыподключены первые выходы селектора4. Первый блок 12 демультиплексоровбудет распределять сигналы о состоянии дешифратора 6 по соответствующим счетчикам первого блока 13 счетчиков. Появление при каждом пускемашины на одном из первых выходовселектора 4 сигнала приводит к тому,что состояние этой группы выходовхарактеризуется двоичным кодом,согласно которому входной сигналблока 1 2 демультиплексоров коммутируется по выходу. В случае появлениесигнала на выходе элемента И-НЕ(25 1) по результатам измеренияконтролируемого параметра датчиком1, демультиплексор 12блока 12 изпервого блока осуществит коммутациюсигнала на вход счетчика 13первого блока 13 счетчиков. При каждомпуске машины увеличивается на единицу содержимое какого-либо счетчика131 первого блока 13 счетчиков. Содержимое остальных счетчиков первого 30блока счетчиков не изменяется.Выдержка времени второго элемента9 задержки выбирается равной временизаписи в счетчики первого блока 13,что позволяет стробировать работу,цешифратора 6. Для измерения и регистрации установившихся амплитуд параметров от оставшихся (и) датчиков первые выходы селектора 4 подключаются к первым входам элементовИ 1414, на вторые входы которых подается сигнал с второго элемента 9 задержки, Поскольку детекторы3,3 д хранят максимальные значения параметров, воспринятых датчиками, то состояние первых выходов селектора 4 после записи в соответствующий счетчик блока 13 не -изменяется. Поэтому на выходе элемента И-НЕ14; сигнал будет отсутствовать, ана выходах остальных элементов И-НЕ14, появляется сигнал, что объясняется наличием ыа 1.-м из первых выходов селектора 4 положительного напряжения. Элемент 16 сложения по мо 55дулю 2 предотвращает возможность работы устройства в режиме с отсутствием пуска. В пусковом режиме послезатухания апериодической слагающей параметров на выходе одного из элементов И-НЕ 14, сигнал будет отсутствовать, поэтому независимо от выполняемой функции контроля на четность и нечетность на выходе элемента 16 сложения по модулю 2 появляется сигнал. В результате на выходе элемента И 15; сигнал отсутствует, а на выходах элементов И 15 и , появляется, Допустим, что при пуске машины максимальное значение апериодического изменения параметра зафиксировано датчиком 1, На выходе элемента И 15 сигнал отсутствует, поэтому Формирователь 17 импульсов не запускается и ключ 19 не открывается Сигнал от датчика 1, исключается иэ измерения по амплитуде установившегося значения. Напротив, сигналы с выходов сработавших элементов И (1515 п) будут поступать на соответствующие элементы 1818 я задержки, длительность задержки которых выбирается следующей:1 %ие, -ец, +с,ьпл Ригде Т - длительность импульса форСРнмиро вателя импуль сов .В результате последовательного набора задержки времени элементами 18,.,18., формирователи 17117 я импульсов вырабатывают одинсчный импульс длительностью р, что позволяет поочередно открыть ключи 19 д, ,19 я и произвести измерение установившихся значений параметров от (и) датчиков. Аналогично проводится открытие ключей в случае с другим состоянием выходов элементов И 15, 15 я, когда максимум параметра воспринят 1-м датчиком, Приоритетность подключения определяется задержкой элементов 18 ,18 я, высшим прн - оритетом обладает первый датчик.После открытия одного из ключей 19,19 д например 19 сигнал с датчика 1 поступает на входы пороговых элементов 20,20 к третьей группы. Срабатывают те элементы 20,20 к, уставка которых меньше сигнала с датчика. Затем срабатывает один элемент И-НЕ (27 ) третьего дешифратора 21, соответст 1536416 1051 О 5 20 .:5 30 35 40 45 50 55 вующего сработавшему пороговому элементу 20 с наибольшей уставкой, который подает блокирующий сигнал, на другие элементы И-НЕ (27) дешифратора 21. Сигнал с выхода элемента И-НЕ (27) дешифратора 21 распределяется демультиплексором 22 второго блока 22 демультиплексоров по счетчикам 23 второго блока 23 счетчиков, номера которых соответствуют номеру датчика, с которого оценивается сигнал (23 ) . Выбор соответствующего счетчика второго блока 23 счетчиков производится по коду на адресных входах демультиплексоров 2322,второго блока 22, Адресный код определяется наличием импульсов на выходах формирователей 27, . . .27 импульсов. Оценка установившихся параметров переходной вибрации происходит эа время амплитудной дискретизации (1 ф, определяемой: (и)с ц = йДля сброса амплитудных детекторов 33после окончания оцен-. ки установившихся параметров по оставшимся датчикам выход третьего элемента 24 задержки с длительностью задержки Э подключен к вторым (управляющим)входам детекторов 3, ,3, Этим обеспечивается подготовустройства для регистрации параметров машины при последующих пусках.Таким образом, при пуске машины произвоцится раздельный контроль за максимальными апериодическими и установившимися значениями параметра по каждому из датчиков и раздельный контроль за установившимися параметрами от тех датчиков, где не был зарегистрирован апериодический процесс изменения параметра.Контроль за техническим состоянием системы крепления обмотки достигается с помощью введенных в устройство дополнительных элементов следующим образом.Срабатывание одного из пороговых элементов 1010 второй группы, уставки которых отстроены от уровня вибраций стационарного режима, приводит к появлению сигнала на выходе дополнительного элемента ИЛИ 28. Тем самым Фиксируется начало контролируемого переходного режима, т,е. наличие пуска машины. Перепад напря-: жения на выходе элемента ИЛИ 28 поступает на счетный вход счетчика 29, исходный код на раздельньх вь- ходах которого соответствует числу пусков машины. Получение большей разрядности счетчика 29, т.е. большего контролируемого диапазона пусков, достигается последовательным наращиванием отдельных счетчиков путем соединения выходов переноса предыдущего счетчика со счетным входом последующего. Раздельные выходы счетчика 29 с исходным кодом о количестве пусков подключены к входам цифроаналогового преобразователя 30, напряжение на выходе которого будет пропорциональным числу пусков, произведенньх машиной. Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 30 поступает на вход блока 31 нелинейного преобразования, моделирующего зависимость роста амплитуды установившейся вибрации от числа пуска машины, вызванную нормальным эксплуатационным изменением жесткости крепления, Поэтому на выходе блока 31 появляется напряжение, пропорциональное нормативной вибрации П, соответствующей реально произведенным пускам. Адаптивность норматива реальным условиям работы машинь повышает точность. контроля состояния системы крепления обмотки.Как уже отмечалось, в устройстве применена раздельная оценка по амплитуде установившейся вибрации - сначала максимального апериодического процесса, воспринятого 1-м датчиком, а затем с временным разделением по (1) от оставшихся (и) датчиков.Оценка текущего состояния системы крепления производится также раздельно и позволяет идентифицировать состояние контролируемых стержней обмотки. Так, после открытия одного из ключей 2 из группы 2,2 и производится сравнение с нормативом У н от блока 31 установившейся вибрации (обозначим Г ) от .1 датчика, зафиксировавшего наибольший апериодкческий процесс. Сигнал с выхода ключей 2, ,2первой группы поступает на первый вход ключа 34, на втором (управляющем) входе которого присутствует сигнал от элемента И-НЕ 35, появляющийся от срабатывания пороговых элементов 5, ,5 и первого элемента ИЛ 1 7,Клкч 34 открывается и сигнал поступает на первый вход первогп сумматора 32,-цн на втором входе которого присутствует 13 от блока 31, соответствующая нормативу вибрации на данный пуск. Сумматор 32 выполняет операцию5 Поскольку нарушение состояния крепления проявляется в изменении собственных частот колебаний контролируемых секций обмотки (и возникновении или подходе к резонансу), то диагностическим признаком ослабления кРепления является положительная (Г, ) 0) разность сигналов. Выделение диагностического признака осуществляется селектором 36 полярности напряжения, в качестве которого ис.пользуется первый диод в прямом включЕнии. Для повьппения достоверности 25 контроля с учетом регрессивной,(статистической) модулируемой зависимости роста амплитуды вибрации в функции числа пусков выделенная разность виб ранний сравнивается с уровнем верхнего доверительного интервала, установленного с вероятностью 80 Х. Напряжение, пропорциональное доверительному интервалу, задается порогом срабатывания первого порогового элемента 37, В случае превышения диагностическим сигналом ЬБ; уставки порогового элемента 37 на выходе последнего появляется сигнал, Первый демультиплексор 38 согласно адресному коду, опреде ляемому состоянием первых выходов селектора 4 (наличие положительного сигнала на -м выходе) передает сигнал на соответствующий номеру датчика индикатор 42из группы 42 5 42. В качестве индикаторов могут быть использованы малогабаритные сигнальные реле, встающие на самоподхват, а также другие индикаторные сигнальные элементы.50Таким образом, если при пуске машины амплитуда установившейся вибрации, зафиксированной одним из датчиков, превысит (с учетом верхнегодоверительного интервала) уровень нормативной вибрации для данного пуска, то появляется диагностическоесообщение об указанном отклонении в виде индикации для данного канала вычитания установившихся сигналовот датчиков и нормативного сигнала.В зависимости от их соотношений результат вычитания: измерения. При значении диагностического сигнала ДУ;, меньше довери -тельного интервала, индикация нарушения крепления не производится. Послезавершения задержки от первого элемента 8 задержки, равной времени затухания апериодического процесса,на выходе элемента И-НЕ 35 сигнал отсутствует и ключ 31 закрывается.Темсамым заканчивается оценка состояния -й контролируемой секции обмотки, на которой установлен датчик1;, зафиксировавший максимум апериодической вибрации,Оценка состояния крепления остальных и-х секций обмотки производитсяпоочередно (по мере открытия соответствующих ключей из группы 1919 д) сигналами с Формирователей17, . 17 импульсов в соответствии с заданной приоритетностью попорядковому номеру датчика. Послеоткрытия соответствующего ключа напряжение, пропорциональное вибрации,поступает на первый вход второгосумматора 33. Результат вычитанияиз указанного напряжения нормативного напряжения, получаемый на выходе сумматора 33 аналогично (2),пропускается селектором 39 на положитепьное значение, Если разность по -ложительна, то производится ее сравнение с доверительным интервалом,заданным уставкой второго пороговогоэлемента 40. При превышении диагностическим сигналом уровня уставкипороговый элемент 40 срабатывает исигнал с его выхода распределяетсявторым демультиплексором 41 (в соответствии с адресным кодом) на соответствующий номеру подключенногов данный момент датчика индикаториз группы индикаторов 42, ,42 я,Таким образом, после поочередного по (1) подключения датчиков оценивается состояние крепления остав -шихся и- контролируемых секцийобмотки. Исключение из поочередной оценки сигнала от датчика 1;, оцененного первоначально, достигается формированием обратного адресного кода Формирователя 17.17 импуль 5 сов поэтому при объединении соответствующих,выходов демультиплексоров 38, 41 цодача сигнала на индикатор 42; будет осуществляться демультиплексором 38, а распределения на указанный выход от демультиплексора 4 не будет.Использование изобретения позволит увеличить информативность и точность устройства при определении технического состояния системы крепления обмотки статора электродвигателей, работающих в тяжелых режимах частых пусков. Диагностика состоя О ния крепления на основе допускового контроля позволит снизить вероятность внезапных отказов оборудования в работе, уменьшить расходы на ремонт и недовыпуск продукции при ава риях, обеспечить техническое обслуживание по фактическому состоянию оборудования и повысить эксплуатационную надежность машин.30Формула изобретенийУстройство для регистрации параметров машин по авт. св. В 128721 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности35 и точности устройства; в него введены элемент И-НЕ, дополнительный элемент ИЛИ, ключ, сумматоры, селекторы полярности напряжения, счетчик, цифроаналоговый преобразоватепь, блок нелинейного преобразования, пороговые элементы демультиплексоры и индикаторы, выходы элемента ИЛИ и первого элемента задержки через элемент И-НЕ соединены с первым входом ключа, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первые селектор полярности напряжения и пороговый элемент подключены к первому входу первого демультиплексора, объединенные выходы ключей второй группы соединены с первым входом второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные вторые селектор полярности напряжения и пороговый элемент подключен к первому входу второго демультиплексора, выходы пороговых элементов второй .группы через последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ, счетчик, цифроаналоговый преобразователь и блок нелинейного преобразования подключены к вторым входам сумматоров, первые выходы селектора максимального напряжения подключены к вторым входам первого демультиплексора, выходы группы формирователей импульсов соединены с вторыми входами второго демультиплексора, попарно объединенные первые, вторые и третьи выходы демультиплексоров подключены к входам индикаторов, объединенные выходы ключей первой группы соединены с вторым входом ключа.153 б 416 Сос итель Техре Корректор И Муска А, Иаков а да 369 Подписное Т изобре Р ауш ьский комбинат "Патент" г. Ужгород, ул, Гагарин Производс но-и Заказ 111ВНИИПИ Государстве1 ого комитета п 35, Москва, ЖУсаче,Дидык ениям и откая наб ытиям при ГКНТ СССР 4/5