УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ВИБРАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК G01H17/00 

Изобретение относится к виброизмерительной технике, в частности к контролю и автоматической защите по вибрации вращающихся механизмов, работающих в агрессивных условиях окружающей среды, преимущественно на предприятиях цветной металлургии.

Известно устройство для измерения параметров вибрации, содержащее вибропреобразователь, блоки усиления, блоки детекторов и индикации, калибровочный генератор. (авт. свид. SU 1793267, МПК 5 G 01 H 17/00, опубл. 1993 г.)
Недостатками данного устройства являются:
- измерения производят не в режиме реального времени, а только в текущий момент контроля;
- измерение параметров вибрации возможно только при участии квалифицированного оператора;
- невозможность использования в сложных производственных условиях.

Известно устройство, содержащее для каждой контролируемой точки машины последовательно соединенные вибропреобразователь и формирователь информационного сигнала, выход которого соединен с входом индивидуального канала, содержащего пороговый элемент сравнения, элемент уставки аварийного уровня, выходной релейный элемент, формирователь тестового сигнала, индикатор, блок формирования сигнала защиты. (патент RU 2067776, МПК6 G 08 В 23/00, G 01 H 11/04, опубл. 1996 г.)
Недостатками указанного устройства являются:
- недостаточная помехозащищенность, обусловленная отсутствием защиты от случайных помех (коронный разряд, механические удары, электростатические разряды и т.д.);
- необходимость применения многоканальной экранированной линии связи вибропреобразователя с контролирующим блоком;
- применение в вибропреобразователе двух пьезоэлементов снижает надежность работы устройства, т.к. выход из строя одного из них приводит к отказу всей системы;
- предполагает обслуживание устройства квалифицированным специалистом-оператором.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, - повышение достоверности контроля, надежности автоматической защиты, помехозащищенности устройства, экономичности за счет неэкранированной линии связи и снижение трудозатрат при его обслуживании.

Для решения поставленной задачи предлагается известное устройство контроля и защиты машины по вибрации, содержащее последовательно соединенные пьезоэлектрический акселерометр, усилитель, детектор, блок формирования дискретных опорных уровней, пороговый элемент сравнения, индикатор, исполнительное реле, снабдить датчиком вибрации, включающим установленные в одном корпусе упомянутый пьезоэлектрический акселерометр и последовательно соединенный с ним усилитель-интегратор, с обеспечением на выходе уровня сигнала виброскорости, превышающего уровень возможных случайных помех.

При этом линия связи датчика вибрации с масштабным усилителем контролирующего блока выполнена двухпроводной, неэкранированной, длина которой может достигать тысячи метров.

Устройство снабжено блоком формирования дискретных опорных уровней с заранее заданными величинами, определяемыми типом контролируемого оборудования при его монтаже.

Один из выходов масштабного усилителя через детектор соединен с входами параллельно установленных компараторов, выходы которых соединены с входами соответствующих индикаторов.

При этом выход компаратора уровня "авария" соединен с входом соответствующего индикатора, а также с входами параллельно установленных исполнительного реле и блока звуковой сигнализации через блок задержки.

На втором выходе масштабного усилителя через блок обработки сигнала установлен блок акустического контроля.

Выход детектора соединен также с параллельно установленными блоком формирования токового выхода и логарифмическим индикатором текущих значений вибрации.

Устройство имеет "n" независимых идентичных каналов контроля.

Выполнение датчика вибрации в виде пьезоэлектрического акселерометра и соединенного с ним усилителя-интегратора, расположенных в одном корпусе, позволяет выполнить линию связи между ним и контролирующим блоком двухпроводной, неэкранированной за счет незначительного импеданса (сопротивления) линии связи.

Использование усилителя-интегратора в силу его незначительного импеданса позволяет также значительно повысить помехозащищенность устройства, так как уровень его выходного сигнала на несколько порядков выше уровня возможных случайных помех.

Снабжение устройства блоком формирования дискретных опорных уровней с заранее заданными величинами, значения которых определяются типом контролируемого оборудования, позволяет значительно сократить затраты на его обслуживание, т.к. устройство работает в режиме индикатора, фиксируя превышение заранее заданных уровней вибрации по трем пределам: "норма", "опасно", "авария". При этом устройство в течение всего срока службы не требует вмешательства оператора.

Снабжение устройства блоком акустического прослушивания позволяет фиксировать аварийную ситуацию персоналу, находящемуся вне зоны контролируемого агрегата, а также более достоверно определять предаварийную ситуацию.

Выполнение индикатора текущих значений вибрации логарифмическим позволяет без переключения диапазона контролировать текущее значение уровня вибрации в пределах между установленными значениями компараторов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявляемого устройства контроля уровня вибрации агрегатов, отсутствуют. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.

Из определенного заявителем уровня техники не выявлены заявки на выдачу патента. Соблюдено требование единства изобретения.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

Устройство для контроля уровня вибрации агрегатов включает датчик вибрации 1, состоящий из пьезоэлектрического акселерометра 2 и последовательно соединенного с ним усилителя-интегратора 3, при этом выход датчика вибрации 1 соединен с одним входом масштабного усилителя 4 контролирующего блока 23 и последовательно через детектор 5 - с параллельно установленными компараторами 6, 7, 8, выходы которых соединены с входами соответствующих световых индикаторов уровней вибрации 9, 10, 11, а также с блоком звуковой сигнализации 12 и исполнительным реле 13, включенным параллельно с индикатором уровня "авария" 9.

Устройство снабжено блоком задержки 14, вход которого подключен к выходу компаратора уровня "авария" 6, а выход - к индикатору уровня "авария" 9, и параллельно установленным блоку звуковой сигнализации 12 и исполнительному реле 13 через блок задержки 14.

Выход детектора 5 соединен с блоком формирования токового выхода 15 и параллельно соединенного с ним через ключ 1 логарифмический индикатор 17 текущего значения уровня вибрации.

Блок формирования дискретных опорных уровней (блок уставок аварийного уровня) 18 соединен с входом масштабного усилителя, второй выход которого через выключатель 16 соединен с блоком обработки сигнала 19, к выходу которого подключено устройство акустического прослушивания 20.

Датчик вибрации соединен с контролирующим блоком двухпроводной линией 21.

Работает предлагаемое устройство контроля уровня вибрации агрегатов следующим образом.

Датчик вибрации 1 устанавливают на контролируемый объект (не показан), механические колебания с которого поступают на пьезоэлектрический акселерометр 2, где преобразуются в электрический сигнал, который усиливается, интегрируется, величина которого на выходе датчика пропорциональна величине виброскорости и выше уровня возможных случайных помех. Это объясняется тем, что выходное сопротивление датчика приближается к нулю, что значительно повышает помехозащищенность и позволяет выполнить линию связи 21 между датчиком вибрации 1 и контролирующим блоком 23 неэкранированной и длиной до тысячи метров.

Затем сигнал поступает на вход масштабного усилителя 4, на другой вход которого с выхода блока формирования дискретных опорных уровней 18 подается сигнал "n" фиксированных уставок через переключатели, соответствующих ГОСТу или удовлетворяющих требованиям заказчика. С выхода масштабного усилителя 4 через детектор 5 сигнал подается на входы компараторов 6, 7, 8, где фиксируется превышение уровня уставки по трем уровням: "норма", "опасно", "авария" соответственно, а затем подается на входы световых индикаторов 9, 10, 11. При этом компараторы 7 и 8 работают в режиме реального времени, а вход индикатора 9, а также входы параллельно установленных исполнительного реле 13 и блока звуковой сигнализации 12 подключены к выходу компаратора уровня "авария" 6 через блок задержки 14, имеющий специфическую (пилообразную) характеристику и служащий для дополнительного предупреждения ложного срабатывания устройства. Это объясняется тем, что блок задержки суммирует по времени уровень вибрации и не допускает срабатывания исполнительного реле 13 от случайных факторов. В случае действительно аварийного состояния блок задержки 14 выдает сигнал на индикатор 9 уровня "авария", исполнительное реле 13 и блок звуковой сигнализации 12 с обеспечением аварийного отключения контролируемого механизма в течение нескольких секунд.

Блок 15 работает в режиме текущего времени и обеспечивает формирование токового выхода на вторичный контролирующий прибор, например контроллер (не показан). Логарифмический индикатор 17, показывающий все текущие значения вибрации, при необходимости включается второй группой переключателей 16 и позволяет без переключения диапазона проконтролировать текущее значение уровня вибрации в пределах между уставками компараторов 6, 7, 8 по виброскорости, что позволяет повысить достоверность определения действительного вибрационного состояния контролируемого объекта.

Со второго входа масштабного усилителя 4 при включении первой группы переключателей 16 сигнал поступает на блок обработки сигнала 19 и далее на устройство 20 акустического прослушивания. В качестве устройства акустического прослушивания может быть использован, например, головной телефон.

Так как слуховой орган человека более чувствителен к различным оттенкам звука, то это позволяет значительно повысить достоверность контроля.

Датчик вибрации устанавливается дистанционно благодаря значительно удлиненной линии связи 21, что позволяет использовать датчик в агрессивных условиях окружающей среды, где затруднен контроль с помощью переносных приборов.

Предлагаемое устройство не является измерительным, а работает в режиме индикатора, фиксируя превышение заранее заданных уровней вибрации по трем пределам: "норма", "опасно", "авария", причем аварийный уровень задается при монтаже устройства в пределах "n" значений и в течение всего срока службы не требует вмешательства оператора, что позволяет значительно сократить трудозатраты на обслуживание устройства и не требует обязательной ежегодной поверки.

Предлагаемое устройство контроля уровня вибрации агрегатов изготовлено и прошло опытную проверку.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявляемого изобретения выполняются следующие условия:
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в производстве устройств контроля уровня вибрации;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных средств и методов;
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Изобретение относится к виброизмерительной технике. В устройстве установлен датчик вибрации, который включает установленные в одном корпусе пьезоэлектрический акселерометр и последовательно соединенный с ним усилитель-интегратор. Выход датчика вибрации соединен с одним входом масштабного усилителя. Другой вход масштабного усилителя соединен с выходом блока формирования дискретных опорных уровней, с которого на него подается сигнал фиксированных уставок через переключатели. Один из выходов масштабного усилителя соединен через блок обработки сигнала с блоком акустического прослушивания, а другой его выход через детектор соединен с входами параллельно установленных компараторов, фиксирующих превышение уровня уставки по трем уровням: "норма", "опасно", "авария" соответственно. Выходы двух компараторов соединены с входами соответствующих индикаторов, а выход компаратора уровня "авария" соединен с входом соответствующего индикатора, а также с входами параллельно установленных исполнительного реле и блока звуковой сигнализации через блок задержки. Техническим результатом является повышение достоверности контроля, помехозащищенности устройства и экономичности. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контроля уровня вибрации, содержащее пьезоэлектрический акселерометр, усилитель, детектор, блок формирования дискретных опорных уровней, пороговый элемент сравнения, индикатор, исполнительное реле, отличающееся тем, что оно содержит датчик вибрации, включающий установленные в одном корпусе упомянутый пьезоэлектрический акселерометр и последовательно соединенный с ним усилитель-интегратор, выход датчика вибрации соединен с одним входом масштабного усилителя, при этом другой вход масштабного усилителя соединен с выходом блока формирования дискретных опорных уровней, с которого на него подается сигнал фиксированных уставок через переключатели, один из выходов масштабного усилителя соединен через блок обработки сигнала с блоком акустического прослушивания, а другой его выход через детектор соединен с входами параллельно установленных компараторов, фиксирующих превышение уровня уставки по трем уровням "норма", "опасно" и "авария" соответственно, при этом выходы двух компараторов, соединены с входами соответствующих индикаторов, а выход компаратора уровня "авария" соединен с входом соответствующего индикатора, а также с входами параллельно установленных исполнительного реле и блока звуковой сигнализации через блок задержки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе детектора установлены параллельно соединенные блок формирования токового выхода и индикатор текущих значений вибрации, который выполнен логарифмическим.