СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01M7/02 G01M15/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при вибрационной диагностике машин и механизмов в процессе их эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля вибраций, заключающийся в проверке исправности устройства в режиме самоконтроля на основе контроля наличия питающих напряжений и информационного сигнала, при условии превышения текущего уровня амплитуды вибрации первого заданного значения, в осуществлении срабатывания предупредительной сигнализации при достижении текущих значений амплитуды вибраций второго заданного значения, определении первого временного интервала, характеризующего скорость изменения амплитуды вибраций относительно первого и второго заданных значений (Заявка на изобретение №2005114675/28 (016817), от 13.05.2005 г., решение о выдаче патента на изобретение от 27 апреля 2006 г.).

Наиболее близким изобретением является устройство для контроля вибраций, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, полосовой фильтр и масштабирующий усилитель, первый, второй, третий пороговые элементы, первый и второй элементы И-НЕ, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую, седьмую схемы совпадения, первую, вторую, третью схемы задержки, блок питания, первый, второй, третий триггеры, блок предварительной сигнализации, блок аварийной сигнализации, блок защиты, задатчик уровней сигнализаций, элемент ИЛИ, сдвиговый регистр, счетчик, индикатор времени, генератор сигналов, причем первые входы первого, второго, третьего пороговых элементов соединены с выходом масштабирующего усилителя, а вторые входы с соответствующими выходами задатчика уровней сигнализации, выход первого порогового элемента соединен одновременно с первым входом элемента ИЛИ и вторыми входами первой и второй схем совпадения, группа третьих входов которых соединена с выходами блока питания, выход второго порогового элемента соединен одновременно с первым входом первой схемы совпадения, вторым входом элемента ИЛИ, первым входом четвертой схемы совпадения и со входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым вводом третьей схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого сдвигового регистра, выход которого соединен с первым входом седьмой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора, а выход, с входом первого счетчика, выход второй схемы совпадения соединен с входом второй схемы задержки, выход которой соединен с первым входом пятой схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен одновременно с входом блока аварийной сигнализации и входом третьей схемы задержки, выход которой соединен с входом третьего триггера, второй выход которого соединен со входом блока защиты (Заявка на изобретение №2005114675/28 (016817), от 13.05.2005 г., решение о выдаче патента на изобретение от 27 апреля 2006 г.).

Недостатком данных способа и устройства является недостоверное определения прогнозируемого времени наступления аварийного уровня вибрации, так как не учитывается динамика изменения ускорения вибрации.

Цель изобретения - повышение точности определения прогнозируемого времени достижении аварийного уровня амплитуды вибрации.

Для достижения цели изобретения в способе контроля вибраций, заключающемся в проверки исправности устройства в режиме самоконтроля на основе контроля наличия питающих напряжений и информационного сигнала, при условии превышения текущего уровня амплитуды вибрации первого заданного значения, в осуществлении срабатывания предупредительной сигнализации при достижении текущих значений амплитуды вибраций второго заданного значения, определении первого временного интервала, характеризующего динамику изменения уровня текущей амплитуды вибраций относительно первого и второго заданных значений, дополнительно определяют второй временной интервал, характеризующий динамику изменения уровня вибрации относительно второго и третьего заданных значений, определяют третий временной интервал, характеризующий динамику изменения ускорения амплитуды вибрации на основе сравнения первого и второго временных интервалов, осуществляют выдачу прогнозируемого времени достижения аварийной сигнализации вибрации относительно третьего заданного значения, с учетом динамики изменения ускорения амплитуды вибрации обеспечивают срабатывания аварийной сигнализации при достижение текущих значений амплитуды вибраций четвертому заданному уровню.

Для достижения цели изобретения в устройство для контроля вибраций, содержащем последовательно соединенные вибропреобразователь, полосовой фильтр и масштабирующий усилитель, первый, второй, третий пороговые элементы, первый и второй элементы И-НЕ, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую, седьмую схемы совпадения, первую, вторую, третью схемы задержки, блок питания, первый, второй, третий триггеры, блок предварительной сигнализации, блок аварийной сигнализации, блок защиты, задатчик уровней сигнализаций, первый элемент ИЛИ, первый сдвиговый регистр, первый счетчик, индикатор времени, генератор сигналов, причем первые входы первого, второго, третьего пороговых элементов соединены с выходом масштабирующего усилителя, а вторые входы с соответствующими выходами задатчика уровней сигнализации, выход первого порогового элемента соединен одновременно с первым входом элемента ИЛИ и вторыми входами первой и второй схем совпадения, группа третьих входов которых соединена с выходами блока питания, выход второго порогового элемента соединен одновременно с первым входом первой схемы совпадения, вторым входом элемента ИЛИ, первым входом четвертой схемы совпадения и со входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым вводом третьей схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого сдвигового регистра, выход которого соединен с первым входом седьмой схемы совпадений, второй вход которой соединен с выходом генератора, а выход с входом первого счетчика, выход второй схемы совпадения соединен с входом второй схемы задержки, выход которой соединен с первым входом пятой схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен одновременно с входом блока аварийной сигнализации и входом третьей схемы задержки, выход которой соединен с входом третьего триггера, второй выход которого соединен с входом блока защиты, дополнительно введены четвертый пороговый элемент, второй элемент ИЛИ, второй сдвиговый регистр, восьмая схема совпадения, второй счетчик, вычитающее устройство, суммирующее устройство, причем выход третьего порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход четвертого порогового элемента соединен с выходом масштабирующего усилителя, а второй вход соединен с одним из выходов задатчика уровней сигнализации, выход четвертого порогового элемента соединен с первым входом второй схемы совпадения, со вторым входом пятой схемы совпадения и с входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом шестой схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего триггера, выходы третьей и шестой схем совпадения соединены соответственно со вторыми входами первого и второго триггера, выход первой схемы совпадения соединен с входом первой схемы задержки, выход которой соединен со вторым входом четвертой схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен с входом блока предупреждения сигнализации, выход первого счетчика соединен с первым входом вычитающего устройства, с вторым входом которого соединен через второй счетчик, восьмую схему совпадения, второй сдвиговый регистр, выход второго элемента ИЛИ, первый выход вычитающего устройства с вторым входом суммирующего устройства, первый вход которого соединен с выходом счетчика, выход суммирующего устройства соединен со входом индикатора времени

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями по способу является следующая совокупность действий.

1. Определяют второй временной интервал, характеризующий динамику изменения уровня амплитуды вибрации относительно второго и третьего заданных значений.

2. Определяют третий временной интервал, характеризующий динамику изменения ускорения амплитуды вибрации на основе сравнения первого и второго временных интервалов.

3. Осуществляют выдачу прогнозируемого времени достижения аварийной сигнализации вибрации относительно третьего заданного значения, с учетом динамики изменения ускорения амплитуды вибрации.

4. Обеспечивают срабатывания аварийной сигнализации при достижение текущих значений амплитуды вибраций четвертому заданному уровню.

Существенными отличительными признаками по устройству является четвертый пороговый элемент, второй элемент ИЛИ, второй сдвиговый регистр, восьмая схема совпадения, второй счетчик, вычитающее устройство, элемент И, суммирующее устройство и связи между известными и новыми элементами.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, полосовой фильтр 2 и масштабирующий усилитель 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 пороговые элементы, первый 8 и второй 9 элементы И-НЕ, первую 10, вторую 11, третью 12, четвертую 13, пятую 14, шестую 15, седьмую 16 и восьмую 17 схемы совпадений, первую 18, вторую 19, третью 20 схемы задержки, блок 21 питания, первый 22, второй 23, третий 24 триггеры, блок 25 предварительной сигнализации, блок 26 аварийной сигнализации, блок 27 защиты, задатчик 28 уровней сигнализаций, первый 29 и второй 30 элементы ИЛИ, первый 31 и второй 32 сдвиговый регистр, первый 33 и второй 34 счетчики, вычитающее устройство 35, сумматор 36, индикатор 37 времени, генератор 38 сигналов, причем первые входы первого 4, второго 5, третьего 6, четвертого 7 пороговых элементов соединены с выходом масштабирующего усилителя 3, а вторые входы - с соответствующими выходами задатчика 25 уровней сигнализации, выход первого 4 порогового элемента соединен одновременно с первым входом первого элемента ИЛИ 29 и вторыми входами первой 10 и второй 11 схем совпадений, группа третьих входов которых соединена с выходами блока 21 питания, выход второго 5 порогового элемента соединен одновременно с первым входом первой 10 схемы совпадения, вторым входом первого 29 элемента ИЛИ, первым входом второго 30 элемента ИЛИ, первым входом четвертой схемы 13 совпадения и с входом первого элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с первым входом третьей 12 схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего 24 триггера, выход третьего 6 порогового элемента соединен со вторым входом второго 30 элемента ИЛИ, выход четвертого 7 порогового элемента соединен с первым входом второй 11 схемы совпадения, со вторым входом пятой 14 схемы совпадения и с входом второго 9 элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом шестой 15 схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего 24 триггера, выходы третьей 12 и шестой 15 схем совпадения соединены соответственно со вторыми входами первого 22 и второго 23 триггера, выход первой 10 схемы совпадения соединен с входом первой 18 схемы задержки, выход которой соединен со вторым входом четвертой 13 схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом первого 22 триггера, выход которого соединен с входом блока 25 предупреждения сигнализации, выход второй 11 схемы совпадений соединен со входом второй 19 схемы задержки, выход которой соединен с первым входом пятой 14 схемы совпадения выход которой соединен с первым входом второго 23 триггера, выход которого соединен одновременно со входом блока 26 аварийной сигнализации и входом третьей 20 схемы задержки, выход которой соединен со входом третьего 24 триггера, второй выход которого соединен со входом блока 27 защиты, выход первого элемента ИЛИ 26 соединен через первый 31 сдвиговый регистр с первым входом седьмой 16 схемы совпадения второй вход которой соединен с выходом генератора 38, а выход со входом первого счетчика 33, выход которого соединен с первым входом вычитающего устройства 35, второй вход которого соединен с выходом второго 34 счетчика, выход которого соединен со вторым входом вычитающего устройства, а также с первым входом сумматора 36, второй вход которого соединен с выходом вычитающего устройства 35, а выход соединен с входом индикатора 37, выход второго 30 элемента ИЛИ через второй 32 сдвиговый регистр соединен с первым входом восьмой 17 схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора 38, а выход с входом второго 34 счетчика.

Работает устройство следующим образом.

Сигнал вибропреобразователя 1 после фильтра 2 и масштабирующего усилителя 3 поступает на входы пороговых элементов 4-7. Уровень срабатывания порогового элемента 4 выбирается таким образом, чтобы при минимальной амплитуде сигнала с вибропреобразователя на его выходе был сигнал, поступающий на входы схем 10 и 11 совпадения.

При обрыве кабеля вибропреобразователя 1 сигнал на выходе порогового элемента 4 отсутствует, блокируются схемы 10 и 11 совпадения и работа всего устройства. Аналогично происходит работа при отсутствии хотя бы одного из выходных напряжений блока 21 питания.

При достижении амплитуды сигнала с вибропреобразователя 1 уровня предварительной сигнализации сигнал порогового элемента 5 через схему 10 совпадения (при наличии всех остальных сигналов) запускает схему 18 задержки. Время задержки устанавливается таким, чтобы кратковременные повышения амплитуды вибрации, а также импульсные помехи не приводили к срабатыванию схем предупредительной и аварийной сигнализации. Если действительно появляется устойчивый сигнал на выходе порогового элемента 5, то происходит совпадение сигналов на входах схемы 13 совпадения и ее выходной сигнал перебрасывает триггер 22 в "единичное" состояние. При этом присутствует сигнал предварительной сигнализации в блоке 25.

Первый временной интервал, определяющий динамику увеличения амплитуды сигнала вибрации, определяется на основе фиксации моментов срабатывания первого 4 и второго 5 пороговых элементов, сигналы с выходов первого 4 и второго 5 пороговых элементов поступают через первый 29 элемент ИЛИ, сдвиговый регистр 31, на первый вход схемы 16 совпадения, на второй вход которой поступает сигнал с генератора 38 импульса, с выхода схемы 16 совпадения сигнал поступает на счетчик 33, с выхода которого поступает на первый вход вычитающего устройства 35, на второй вход которого поступает сигнал от второго 34 счетчика.

На выходе второго 34 счетчика формируется сигнал, пропорциональный второму временному интервалу, определяющий динамику изменения амплитуды вибраций между вторым 5 и третьим 6 пороговыми элементами.

Сигналы с выходов второго 5 и третьего 6 пороговых элементов через второй 30 элемент ИЛИ, второй 32 сдвиговый регистр, поступают на первый вход восьмой 17 схемы совпадения, с выхода которой поступает на вход второго 34 счетчика.

Вычитающее устройство 35 сравнивает динамику изменения временные интервалов, характеризующих закон изменения амплитуды вибрации между различными заданными значениями.

Сигнал с выхода, вычитающего 35 устройства поступает на второй вход сумматора 36, на первый вход которого поступает сигнал с выхода счетчика 34. С выхода сумматора 36 сигнал поступает на индикатор 37, сигнализируя о прогнозируемом времени до достижения аварийного уровня вибрации с учетом закона изменения уровня вибрации. Оператор получает дополнительный информативный признак и принимает решение о снижения уровня вибрации.

Если оператор не предпринял своевременных действий по снижению вибраций, то при достижении амплитуды сигнала с вибропреобразователя 1 уровня аварийной сигнализации сигнал порогового элемента 7 через схему 11 совпадения (при наличии всех остальных сигналов) запускает схему 19 задержки и при устойчивом уровне сигнала происходит совпадение сигналов на входах схемы 14 совпадения и ее выходной сигнал перебрасывает триггер 23 в "единичное" состояние. При этом присутствует сигнал аварийной сигнализации в блоке 26. Выходной сигнал триггера 23 задерживается схемой 20 задержки на время, необходимое оператору для принятия решения. Если сигнал аварийной защиты не блокируется оператором, то выходной сигнал схемы 20 задержки перебрасывает триггер 24 в "единичное" состояние, формируя сигнал аварийной защиты в блоке 27.

Таким образом, повышается точность определения информация о временном интервале до достижения аварийного уровня вибрации на основе учета динамики изменения ускорения вибрации.

Предложенное устройство может найти применение в системе защиты технологического оборудования, машин и агрегатов от вибрационных перегрузок.

Источник информации

1. Заявка на изобретение №2005114675/28 (016817), от 13.05.2005 г., решение о выдаче патента на изобретение от 27 апреля 2006 г. (прототип).

Изобретение относится к измерительной технике. Сущность изобретения заключается в проверке исправности устройства в режиме самоконтроля на основе контроля наличия питающих напряжений и информационного сигнала при условии превышения текущего уровня амплитуды вибрации первого заданного значения, в осуществлении срабатывания предупредительной сигнализации при достижении текущих значений амплитуды вибраций второго заданного значения, определении первого временного интервала, характеризующего скорость изменения амплитуды вибраций относительно первого и второго заданных значений. При этом определяют второй временной интервал, характеризующий скорость изменения амплитуды вибрации относительно второго и третьего заданных значений, определяют третий временной интервал, характеризующий ускорения изменения амплитуды вибрации на основе сравнений первого и второго временных интервалов, осуществляют выдачу прогнозируемого времени достижения аварийной сигнализации вибрации относительно третьего заданного значения, с учетом динамики изменения ускорения амплитуды вибрации обеспечивают срабатывания аварийной сигнализации при достижении текущих значений амплитуды вибраций четвертому заданному уровню. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ контроля вибраций, заключающийся в проверке исправности устройства в режиме самоконтроля на основе контроля наличия питающих напряжений и информационного сигнала при условии превышения текущим уровнем амплитуды вибрации первого заданного значения, в осуществлении срабатывания предупредительной сигнализации при достижении текущими значениями амплитуды вибраций второго заданного значения, определении первого временного интервала, характеризующего скорость изменения амплитуды вибраций относительно первого и второго заданных значений, отличающийся тем, что определяют второй временной интервал, характеризующий скорость изменения амплитуды вибрации относительно второго и третьего заданных значений, определяют третий временной интервал, характеризующий ускорения изменения амплитуды вибрации на основе сравнения первого и второго временных интервалов, осуществляют выдачу прогнозируемого времени достижения аварийной сигнализации вибрации относительно третьего заданного значения, с учетом динамики изменения ускорения амплитуды вибрации, обеспечивают срабатывания аварийной сигнализации при достижении текущими значениями амплитуды вибраций четвертого заданного уровня.2. Устройство для контроля вибраций, содержащее последовательно соединенные вибропреобразователь, полосовой фильтр и масштабирующий усилитель, первый, второй, третий пороговые элементы, первый и второй элементы И-НЕ, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую, седьмую схемы совпадения, первую, вторую, третью схемы задержки, блок питания, первый, второй, третий триггеры, блок предварительной сигнализации, блок аварийной сигнализации, блок защиты, задатчик уровней сигнализаций, первый элемент ИЛИ, первый сдвиговый регистр, первый счетчик, индикатор времени, генератор сигналов, причем первые входы первого, второго, третьего пороговых элементов соединены с выходом масштабирующего усилителя, а вторые входы с соответствующими выходами задатчика уровней сигнализации, выход первого порогового элемента соединен одновременно с первым входом элемента ИЛИ и вторыми входами первой и второй схем совпадения, группа третьих входов которых соединена с выходами блока питания, выход второго порогового элемента соединен одновременно с первым входом первой схемы совпадения, вторым входом элемента ИЛИ, первым входом четвертой схемы совпадения и со входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьей схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего триггера, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом первого сдвигового регистра, выход которого соединен с первым входом седьмой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора, а выход с входом первого счетчика, выход второй схемы совпадения соединен с входом второй схемы задержки, выход которой соединен с первым входом пятой схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен одновременно с входом блока аварийной сигнализации и входом третьей схемы задержки, выход которой соединен с входом третьего триггера, второй выход которого соединен с входом блока защиты, отличающееся тем, что введены четвертый пороговый элемент, второй элемент ИЛИ, второй сдвиговый регистр, восьмая схема совпадения, второй счетчик, вычитающее устройство, суммирующее устройство, причем выход третьего порогового элемента соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход четвертого порогового элемента соединен с выходом масштабирующего усилителя, а второй вход соединен с одним из выходов задатчика уровней сигнализации, выход четвертого порогового элемента соединен с первым входом второй схемы совпадения, со вторым входом пятой схемы совпадения и с входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом шестой схемы совпадения, второй вход которой соединен с первым выходом третьего триггера, выходы третьей и шестой схем совпадения соединены соответственно со вторыми входами первого и второго триггеров, выход первой схемы совпадения соединен с входом первой схемы задержки, выход которой соединен со вторым входом четвертой схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом первого триггера, выход которого соединен со входом блока предупреждения сигнализации, выход первого счетчика соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, выход которого также соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, а выход соединен с входом индикатора, выход второго элемента ИЛИ через второй сдвиговый регистр соединен с первым входом восьмой схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора, а выход с входом второго счетчика, сигналы с выходов второго и третьего пороговых элементов через второй элемент ИЛИ, второй сдвиговый регистр поступают на первый вход восьмой схемы совпадения, с выхода которой поступают на вход второго счетчика.