СПОСОБ ОПЕРАТИВНОЙ ИНДИКАЦИИ НАЧАЛА РЕЗОНАНСА РОТОРНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2011 года по МПК G01M1/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах преодоления резонанса роторных систем.

Известен способ выявления резонансной области (f_н; f_в) путем определения логарифмического декремента колебаний [Способ определения логарифмического декремента колебаний: Пат. №2086943, МПК⁷ G01M 7/02, G01N 3/32/ Чернышев В.М. (РФ); Чернышев В.В. (РФ). Заявка 93003725/28; заявл. 21.01.1993; опубл. 10.08.1997], в котором устанавливают возбуждающее воздействие фиксированного уровня на нижней границе частоты резонансной области f_н, увеличивают частоту F, регистрируют амплитуды колебаний объекта как функцию частоты возбуждения f, определяют частоту f_нв как частоту возбуждающего воздействия, выше которой наблюдается уменьшение амплитуды колебаний, прекращают увеличение частоты возбуждающего воздействия f; затем уменьшают частоту возбуждающего воздействия f со скоростью νf₂, в процессе уменьшения частоты f регистрируют амплитуды колебаний объекта как функцию частоты возбуждения f и определяют частоту f_вн как частоту возбуждающего воздействия, ниже которой наблюдается уменьшение амплитуды колебаний, прекращают уменьшение частоты f, повторяют операции 3-10 до нахождения резонансной частоты f_р с требуемой точностью, регистрируют амплитуду резонансных колебаний A_р объекта на частоте f_р.

Недостатком известного способа является большое количество измерений для нахождения резонансной частоты f_р и невозможность оперативного определения начала резонансной зоны.

Известен способ оперативной индикации начала резонанса при разгоне несбалансированного ротора в зарезонансную зону, выбранный в качестве прототипа [А.с. RU №1025460 А. МПК B06B 1/16; G01M 1/06. Способ разгона несбалансированного ротора в зарезонансную зону [Текст]. / Малинин Л.М., Зобнин А.П., Кельзон А.С., Танаев Д.Б. Заявлено 26.03.81; опубл. 30.06.1983, Бюл. №24].

Согласно этому способу при разгоне ротора с помощью датчиков получают сигналы, пропорциональные угловой скорости ω ротора и величине вращающего момента привода M_вращ. Сигнал, пропорциональный угловой скорости, поступает на вход дифференциального блока, имеющего коэффициент усиления, равный моменту инерции J ротора. С выхода блока сигнал, пропорциональный угловому ускорению , поступает на один из входов сумматора. При этом на второй вход сумматора поступает сигнал, пропорциональный вращающему моменту M_вращ привода. На выходе сумматора формируется сигнал, пропорциональный вибрационному моменту W, который обусловлен несбалансированностью ротора и определяется из выражения

,

где W - вибрационный момент;

J - момент инерции ротора;

ω - угловая скорость ротора;

M=L-H - вращающий момент;

L - движущий момент;

H - момент сил сопротивления вращению.

Сигнал, пропорциональный вибрационному моменту W, поступает на один из входов блока сравнения, на другие входы которого подаются сигналы, пропорциональные пороговым значениям вибрационных моментов W₁ и W₂ и вращающему моменту M_вращ. На вход блока подается также сигнал, пропорциональный угловой скорости ω, что обеспечивает работу цепи управления только при расстройках, не превышающих некоторой величины, например ±0,15 от критической скорости ω_кр. Сигнал, пропорциональный вибрационному моменту, сравнивают с его пороговыми значениями и по управляющему напряжению U на выходе блока производят выключение и включение привода в моменты времени T_выкл и T_вкл.

Недостатком известного способа является необходимость получения и обработки одновременно двух сигналов: пропорциональных угловой скорости вращения и вращающему моменту.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в оперативной индикации момента начала резонанса с целью использования способов его преодоления.

Задачей изобретения является упрощение способа оперативной индикации начала резонанса путем снятия и обработки разгонной характеристики, полученной из сигнала, пропорционального угловой скорости вращения.

Поставленная задача решается путем обработки пропорционального угловой скорости вращения ротора сигнала, поступающего на микропроцессор, в котором сигнал формируется в разгонную характеристику, при этом указанная разгонная характеристика дважды дифференцируется и по первому обнулению третьей производной определяется начало резонанса.

Для реализации данного способа используется устройство фиг.1, которое, с целью выявления начала резонанса, формирует и дважды дифференцирует разгонную характеристику роторной системы. Единственным входным параметром является угловая скорость вращения ротора, поэтому в качестве датчика применяется датчик положения ротора.

При включении электродвигателя 1 ротор 2 начинает набирать обороты, которые фиксируются и формируются в разгонную характеристику датчиком положения 3, который закреплен на роторе 2. Далее разгонная характеристика поступает на микропроцессор 4, где обрабатывается.

С целью точного и оперативного выявления начала резонанса разгонная характеристика подвергается двукратному дифференцированию фиг.2.

В режиме разгона в резонансной области должно наблюдаться рассеяние энергии, сопровождаемое снижением динамики разгона, то есть снижением ускорения, поэтому сигналом начала резонанса для роторной системы служит момент прекращения роста и начало снижения ускорения (точка А, фиг.2), то есть первое обнуление третьей производной .

Способ оперативной индикации начала резонанса роторных систем позволяет установить момент начала и длительность резонанса, что особенно важно при исследовании резонансных явлений и при использовании режимных способов преодоления резонанса, таких как: «метод двойного пуска», повышение мощности привода в момент прохождения через резонанс, применение магнитных подшипников.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах преодоления резонанса роторных систем. Поставленная задача решается путем обработки пропорционального угловой скорости вращения ротора сигнала, поступающего на микропроцессор, в котором сигнал формируется в разгонную характеристику, при этом указанная разгонная характеристика дважды дифференцируется и по первому обнулению третьей производной определяется начало зоны резонанса. Технический результат заключается в оперативной индикации момента начала резонанса с целью использования способов его преодоления. 2 ил.

Способ оперативной индикации начала резонанса при разгоне роторной системы путем обработки пропорционального угловой скорости вращения ротора сигнала, поступающего на микропроцессор, в котором сигнал формируется в разгонную характеристику, отличающийся тем, что разгонная характеристика дважды дифференцируется и по первому обнулению третьей производной определяется начало резонанса.