Устройство для определения вектора дисбаланса Советский патент 1985 года по МПК G01M1/22 

I

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для определения вектора дисбаланса роторов, например турбомашин.

Целью изобретения является повышение производительности балансировки.

На фиг. 1. изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема преобразователя; на фиг.З - временные диаграммы преобразования сигнала дисбаланса.

Устройство для определения вектор дисбаланса содержит последовательно соединенные датчик Т дисбаланса, , синхронный детектор 2, выход которог предназначен для соединения с указателем величины дисбаланса (не пока) , источник 3 опорного напряжения, вход которого соединён с датчиком 1 дисбаланса, а выход - с вторым входом синхронного детектора 2. Источник 3 опорного напряжения выполнен в виде соединенных последова- . тельно сумматора 4, первый вход которого является первым входом источника 3 опорного напряжения, компаратора 5, форм срователя 6 импульсов, умножителя 7 частоты импульсов и формирователя 8 синусоидального опорного напряжения, выход которого является выходом источника 3 опорного напряжения, и соединенных последовательно формирователя 9 косинусоидального опорного напряжения, вход которого соединен с выходом умножителя 7 частоты импульсов, перемножителя 10, интегратора 11 и преобразователя .1, выход которого соединен со вторым входом сумматора 4, а второй вход перемножителя 10 соединен с,первым входом сумматора 4.

Для;определэния фазы дисбаланса устройство содержит датчик метки, воспринимающий сигнал метки, нанесенной на балансируемый ротор I4jфазометр 15, первьш сход которого соединен с выходом формирователя 6 импульсов, а второй - с датчиком 13 метки. Место дисбаланса на роторе может быть указано также с помощью импульсной лампы 16, подключенной к выходу формирователя 6 импульсов.

Синхронный детектор 2 выполнен в виде последовательно соединенных второго-перемножителя 17, входы которого являются входами синхронного

3474

детектора 2, и интегратора 18, выход которого является выходом синхг ронного детектора 2.

Преобразователь 12 выполнен в ви,5 де усилителя 19, подключенньпс к его выходу компараторов 20 и 21, управляемых ключей 22 и ,23, входы которых соединены с выходами соответствующих компараторов, и блока 24

0 аналоговой памяти, вход которого соединен с выходами управляемых ключей 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

15 Сигнал с датчика 1 дисбаланса (например, состоящий из двух составляю-, щих - дисбаланса и второй гармоники) поступает на вход сумматора 4 и один из. входов перемножителей 17 и 10

20 (фиг.З, I и 2).С выхода сумматора 4 суммарный сигнал (фиг.3,1 о) (сигнал .с датчика дисбаланса и компенсирующий сигнал) поступает в компаратор 5, где по переходу через нулевой уровень в об- ласть положительных значений получают, сигналы, из которых в формиро-. вателе 6 импульсов формируется последовательность начальных импульсов

0 (фиг.З, 3 и II). Эта последова- . тельность импульсов поступает на вход умножителя 7 частоты имЬульсов, где формируется последовательность импульсов большей частотыДфиг.З, 4 и 12) (достаточной- для формирования методом ступенчатой аппроксимации опорных сигналов, фиг.З, 5, 13, 6 и 14). С выхода умножителя 7 частоты импульсов последовательность импуль-

д сов ( фиг .3,12 поступает на вход формирователя 8 синусоидального опорного сигнала и формирователя 9 косинусоидального опорного сигнала.

С выхода формирователя 8 синусоидальный опорный сигнал (фиг.З, 13) поступает в перемножитель 17 для умножения на сигнал с датчика дисбаланса. Результирующий сигнал с выхода перемножителя 17 поступает на

интегратор 18 синфазной компоненты дисбаланса (фиг.З, 7),

С выхода формирователя 9 косинусоидальный опорный сигнал (фиг. 3, 14) поступает на перемножитель 10,для; 5 умножения на сигнал с датчика дисбаланса (фиг.З, 1 .

Результирующий сигнал с выхода перемножителя 10 по.ступает на интег5

ратор 1I квадратурной компоненты . дисбаланса, а с его выхода - в преобразователь 12, с выхода которо сигнал поступает на один из входов сумматора 4 (фиг,3.,9). -- В преобразователе 12 (-фиг.2) из квадратурной компоненты (фиг.З, 8 и 16 величины и знака)формируют компенсирующий сигнал (постоянное напряжение), величина и знак которого при исследуемом сигнале с датчика дисбаланса компенсирует мгнвенное значение напряжения второй / гармоники в момент времени пересечения нулевого уровня сигналом дисбаланса (в этот момент времени сумма мгновенного значения второй гармоники и компенсируйщего напряжения равна нулю, в результате чего величина квадратурной компоненты также равна нулю. В случае изменения фазы дисбаланса или величины и фазы второй гармоники на входе преобразователя 12 появляется сигнал, пропорциональньш квадратурной компоненте. Это напряжение усиливается усилителем 19 и, если величина усиленного напряжения превьшает порог срабатьтания одного из компараторов 20 или 21, настроенных на одинаковые уровни по величине, но разные по знаку, то на выходе компаратора 20 или 21 появляется напряжение, которое открьшает соответствующий управляемый ключ 22 или 23 и корректирует значение сигнала в элементе 24 аналоговой памяти (компенсирующего сигнала) до тех пор, пока это изменение не приведе.т к равенству нулю квадратурной компоненты, и, следовательно, входного сигнал преобразователя.

При равенстве нулю квадратурной компоненты на выходе интегратора 18 синфазной компоненты дисбаланса сигПИ

34744

нал ( напряжениеj максимален и пропор. ционален величине вектора дисбаланса (оиг.3, 15).

Прохождение и преобразование. 5 сигнала в элементах устройства отражено временными диаграммами (оиг. 2 и ЗУ, где диаграммы 1-8 соответствуют сигналам, сформированным в устройстве при отсутствии связи между пре-:10 образователем 12 и сумматором 4 (в сумматор компенсирующий сигнал не подается).

Временные диаграммы 9-16 (фиг.З) соответствуют сигналам, сформирован(5 ным в устройстве при наличии связи между преобразователем 12 и сумматором 4 (в сумматор подает компенсирующий сигнал).

Фаза вектора дисбаланса измеряется фазометром 15 относительно сигнала от метки с датчика 13 метки и указывается на роторе 14 импульсной лампой 16. Постоянную ошибку в фазе 90 , вызванную тем, что сигнал с формирователя 6 импульсов соответствует нулю синфазной компоненты дисбаланса, по максимуму легко учесть на шкале фазометра 15, выбрав соответствующее положение импульсной лампы относительно ротора.

Устройство для определения вектора дисбаланса позволяет повысить производительность балансировки, так как не требует специальной настройки при, переходе на другую частоту баланси5ровки и может работать на частотах инфразвукового диапазона (3-4 Гц.

Введение в устройство измерителя фазы позволяет подключить к нему Q управляющие блоки.для автоматизации процесса балансировки (соответствующие выходы указаны на схеме), напоимер ЭВМ, что также позволяет увеличить производительность процесса балансировки.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕКТОРА ДИСБАЛАНСА, содержавдее последовательно соединенные датчик дисбаланса, синхронный детек -ор, выход которого предназначен для соединения с указателем величины дисбаланса, источник -опорного напряжения, вход которого соединен с датчиком дисбаланса, и импульсную лампу, предназначенную для указания места дисбаланса на роторе, о.т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности балансировки, источник опорного напряжения вьтолнен в виде соединенных последовательно сумматора, первый вход которого является входом источника опорного напряжения компаратора, формирователя импульсов, умножителя частоты импульсов и формирователя синусоидального опорного напряжения, выход которого является выходом источника опорного напряжения и соединен с вторьпч входом синхронного детектора, и соединенных последовательно формирователя косинусоидальнос SS го опорного напряжения, вход которого соединен с выходом умножителя частоты (Л импульсов, перемножителя, интегратора и преобразователя, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а второй вход перемножителя соединен с первым входом сумматора, импульсная лампа соединена с выходом формирователя импульсов. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения удобства работы, оно снабжено датчиком метки и фазометром, первый вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а второй вход с датчиком метки.