Способ виброакустического контроля турбоагрегата и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 

и первого блока деления, так также последрвагельно соединенных второго цифрового вычислителя функции тангеН са, вход которого подключен к второму блоку памяти блока определения вектора скорости второго канала, второго уси-лителя, первого блока умножения, вто рой вход которето подключен к выходу первого цифрового вычислителя функции тангенса, второго блока вычитания и второго блока деления и, кроме того. 1U 3 Второго блока умножения, входы копорого поддслючены к первому усилителю и второму цифровок-су вычислителю функции тангенса, а выход - к второму входу второго блока вь1читаш1я, и третьего блока вычитания, входы которого подключены к обдам цифровым вычислителям функции тангенса, а выход - к вторым входам первого и второго блоков деления, причем второй вход первого блока вычитания подключен к второму усилителю.

1. Способ виброакустического конгроля турбоагрегата путем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энерге-тического частотного спектра виб- . раций для каждой точки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения координат источника вибрации, после определения э.нергетического частотного спектра в каждой точке дополнительно посредством быстрого преобразования Фурье определяют пространственно-временной спектр вибрации, по максимальной величине которого определяют векторы распространения вибрационных волн, а координаты источника вибра- Ш1И определяют по пересечению векторов, 2. Устройство для виброакустического контроля турбоагрегата, содержащее каналы измерений вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата, каждый из которых включает группу вибродагчиков и подключен к анализатору энергетического частотного спектра, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство содержит установленные в каждом канале блоки с о быстрого преобразования Фурье и блоки определения векторов скоростей, а так(Л же блок определения координат, причем блоки быстрого преобразования Фурье подключены к анализаторам энергетического частотного спектра, а блоки определения векторов скоростей выполнены в виде последовательно соединенных коммутатора, вход которого подключен к эо выходу блока реализации быстрого пре3i образования Фурье, компаратора, первого аналогового ключа, второй вход которого jO подключен к коммутатору, и первого бло:л ка памяти, выход которого связан с вто:о рым входом компаратора, а также последсжательно соединенных второго ключа, первый вход которого связан с вторым выходом коммутатора, а второй вход - с компаратором, и второго блока памяти, а блок определения координат -выполнен в виде последовательно соединенных пер вого цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму блоку памяти блока определения вектора скорости первого канала, первого усилителя, первого блока вычитания.

Изобретение относится к испытаниям турбоагрегатов а, в частности к способам и устройствам для виброакустической диагностики техническ я: о состояния турбоагрегатов. Известен способ виброакустического контроля турбоагрегата путем периодического измерения уровня вибрации в раз личных точках ротора и корпуса fl , Известный способ не позвсяяет опре- де-5ть параметры вибрации одной частоты отдельно для двух или более источников, а также координаты источников вибра Известен также спшоб виброакустичес кого контроля турбоагрегата путем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энергетического частотного спектра вибраций №1Я каждой точки 23 Однако известный способ не позвоияет определить координаты источников вибр&ЦИИ, что ограничивает функциональные возможности способа. Известно устройство Wia виброакусти ческого контроля турбоагрегата, содержацт е последжательно включенные вибро преобразователь, полосовой фильтр, детек тор и индикатор L 31 . Известное устройство не позволяем определить параметры вибрации одной частоты отдельно для двух или более источников, а также координаты источник вибрации. Известно также устройство дая вибро акустического контроля турбоагрегата, содержащее каналы измерений вибрацион« ных сигналов по меньшей мере в даух точках турбоагрегата, каждый из кото рых включает группу вибродатчиков и подключен к анализатору энергетического частотного спектра f4 J „ Однако известное устройство не позволяет определить координаты источника вибраций, что ограничивает его функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функцион 1льных возможностей путем определения координат источника вибрации. ПостаЕиенная цель достигается тем, что согласно способу виброакустического контроля турбоагрегата пу.тем измерения вибрационных сигналов по меньшей мере в двух точках турбоагрегата и определения энергетического частотного спектра вибраций дая каждой точки, после определения энергетического частотного спектра в каждой точке допсянительно посредством быстрого преобразования Фурьев определяют пространственновременной спектр вибрации, по максимальной величине которого определяют векторы распространения вибрационных, волн, а координаты источника вибрации определяют по пересечению векторов. Поставленная цель достигается также тем, что устройство для виброакустического контроля турбоагрегата, содержащее каналы измерений вибрационных сигналов по Меньшей мере в двух точках турбоагрегата, каждый из которых включает группу вибродагчик-ов и подключен к анализатору энергетического частотного спектра, содержит установленные в каждом канале блоки быстрого преобразоания Фурье и блоки определения вэкторов скоростей, а также блок определения координат, причем блис быстрого преобазования Фурье подключен к анализаторам энергетического частотного спектва. 3lO a блоки опргздеяения векторов скоростей выполнены в виде последовательно соеди ненных коммутатора, вход которого подключен к выходу блока реализации быстрого преобразования Фурье, компаратора первого аналогового ключа, второй вход которого подклкнен к коммугат-ору, и первого памяти, выход которого связан с вторым входом компаратора, а также последовательно соединенных вто- рого ключа, первый вход которого связан с вторым выходом коммутатора, а Второй вход - с компаратором, и второго блока , а блок определения координат выполнен в виде последова- тельно соединенных nepBcffo цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму блоку памяти блока определения вектора скорости первого канала, первого усилителя, первого блока вычитания и первого блока Деления, а также последовательн соединенных второго цифрового вычислителя функции тангенса, вход которого подключен к второму бпоку памяти оп- ределения вектора скорости второго кан ла, второго усилителя, первого блока умнгокения, второй вход которого подключен к выходу первого цифрового вычислигеля функции тангенса, второго блока вычитания и вторм о блока деле- ния, и, кроме того, второго блока умножения, входы которого подключены к первому усилителю и второму цифровому вычислителю функции тангенса, а выход - к второму входу второго бло ка вычитания, и третьего блока вычитания, входы которого подключены к обоим цифровым вычислителям функции тангенса, а выход - к вторым входам первио и второго блоков деления, причем второй вход первого блока вычитания подключен к второму усилителю. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для виброакустического контроля турбоагрегата; на фиг. 2 блок-схема блока определения вектора скорости; на фиг. 3 - .блок-схема блока определения координат. Устройство содержит две группы 1 и 2 вибродатчиков 3, устанавливаемых на корпусе турбоагрегата, анали-, заторы 4 и 5 энергетического частотного спектра,блоки 6и 7 и реализации быстрого преобразования Фурье, блоки 8 и шределения векторов скоростей и блок 10 определения координат. Блок определения векторов скорости состоит (фяг. 2) из коммутатора 11, KOMnapaTojw 12, первого аналогового. ключа 13, второго аналогового ключа 14, первого блока памяти 15, второго блока памяти 16. Блок определения координат состоит (фиг. 3 ) из первого и второго Ш1фровых . вычислителей тангенса 17 и 18, первого и второго усилителей 19 и 20, первого и второго бпоков 21 к 22 умно жения, первого, второго и третьего блоков 23-25 вычитания, первого и второго блоков 26 и 27 деления. Предлагаемый способ ьиброакустического контроля заключается в TOivi, что измеряют вибрацнонный сигнал по меньшей мере в двух точках турбоагрегата. Для каждой точки определяется энергетический частотный спектр. Посредством быстрого преобразования Фурье определяют просгранственно-временной спектр вибрации для выбранной частоты. По максимальной вешгчине пространствен-но-временного спектра для камодой точки определяют векторы распространения вибрационных вйт;н. каждый из которь.х указывает направлегоге на источник вибрации и скорость распространения вибрационной воляы. По пересечению векторов (или их предложений .в пространстве) определяют координаты источника вибраций выбранной частоты. Устройство работает следующим сира- зрм. Сигналы с вибродатчиков 3 каждой из групп 1 и 2 поступают соответственно на анализаторы 4 и 5 энергетического частотного спектра, которые вычисляют оценки взаимных спектральных плотностей-NлSn.bs.(fi. . e,,Al; ,tn -f,M,/М i где ЛА - номера датчиков f - частота. Сигналы, определ5пощие значения взимных спектральных плотностей, поступают с выходов анализаторов 4 и 5 энергетического частотного спектра на входы блоков 6 и 7 реализации быстрого преобразования Фурье, которые осуществляют двумерное преобразование Фурье входных сигналов. Сигналы на выходе блоков 6 и 7 определяют значения оценки пространственно-временного спектра Р ({ k ) и JP.(f,k) соответственно, I гДе k - волновое чиело. Сигналы с эыходов бпоков 6 и 7 поступают на со51Оогвествующие входы блоков 8 и 9 определения векторов скоростей, D блоке определения вектора скорости определяет ся- вектор скорости распространяющейся вибрационной всины (направление на ис«. тичник вибрации и величина скорости распространения всины). Вектор скорости определяется путем нахождения наибольшего значения пространственно-временного спектра в пространстве волновых чисел k ( ky, ), Максимальному значению оценки Р ( f , ) и Р (f , k) соответствует значение хто(х I - rncjx) нового числа N ) котброму, в свою очередь, соответствует угси об между вектором скорости и осью kx Рля одной точки турбоагрегата и угол с/- между вектором скорости и осью К для другой точки турбоагрегата. Коммутатор 11 первым своим выхоцом поочередно подключает выходы блока реализации быстрого преобразования Фурье к первс му ъко1зу компаратора 1.2. vi при превы шении значения сигнала с очередного выхода блока реализации быстрого преобразрвания Фурье над значением в памяти 15, выход которого подклю-чен ко Второму входу компаратора 12,5 сигнал с выхода компаратора 12 подает ся на первый вход аналогового вдюча 13 и второй вход аналогового ключа 14„ Через аналоговый ключ 13 (второй вход выход ) в этом случае новое значение пространственно-временного спекгра з писывается в блоке памяти 1 5. а через ключ 14 (первый вход -.выход) на блок памяти 16 CD второго выхода компара-тора поступает сигнал, определяющий значение угла меж-ду направлением на очередное значение пространственнеевременного спектра и осью k ) В том случае, когда значение пространственцгз -временного спектра максимальн сигнал., пос1упающий на блок 16, определяет значение угла распространения вибрационной всетны oC(d) по огношению к оси kxtl i ) На входы блока 1О определения коор дина т поступают сигналы с выхода бяока памяти 16 блоков 8 и 9 определения векторов скорости, определяющие углы об и оС распространения вибрационной веяны определенной частоты по отношению к каждой точке турбоагрегата. По расстоянию меладу центрами групп датчи ков (точками турбоагрегата) и углам ра пространения вибрационной волны по от ношению к каждому центру в блоке 10 6 определяются координагы источников вибрацииПервый и второй цифровые вычислители функции тангенса угла 17 и 18 вычисляют соответственно тангенсы углов дС и с/.. Усилители 19 и 20 осуществляют умножение значений тангенсов углов на соответствующие значения координат центров групп датчиков (точек турбоагрегата) Хр и х , которые априорно известны. Значения сигналов с выходов усвдителей 19 и 20 соответственно равны н х i: t (:(-, Блок 23 осуществляет вычитание значе1щя сигнала, поступающего с выхода усилителя 20, из значения сигнала с выхода блока 19 ( XQ i об ), а блок 24 осущес№ляет вычитание значения сигнала с выхода вычислителя 17 из значения сигнала с выхода вычиа/ителя 18 ( -t об tp(). Блок 26 осуществляет деление значения сигнала с выхода блока 23 на значение сигнала с выхода блока 24, и результат деления определяет значение абциссы источника вибрации t&-oi- Блок 21 осуществляет умножение значения сигнала с выхода, блока 17 на значение сишагеа с выхода усилителя 20 ( X Q т ( i oCj I u блок 22 осущесг.оляег умножение значения сигнала с выхода вычисли 18 на значение сигнала с выхода блока 10 ( XQ Блок 25 осуществляет вычита иие значения сигнала с выхода йтока 21 из сигнала с выхода блока 23 (. fp-oi xi-tp oi 4g«C- &10К 27 осущсствл.яет деление значения сигнала с выхода блока 25 на значение сигнала с выхода (жока 24j и результат деления опредагхяег значение ординаты источника вибрации .--fc Таким образом, из)брегение позвояет определить координаты источников ибрации, ВТО, в свою очередь П1 воля- ет оценить спектральные характеристики ибрации (прсстранственно-временной спектр) для каждого источника вибрации отдельно на выбранной частоте, что расиряет функциональ№1е возможности системы виброа1 устической диагностики турбоагрегата.