Устройство вибрационного контроля турбоагрегата Советский патент 1988 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к устройствам контроля технического состояния турбоагрегатов, в частности к устройствам вибрационного контроля.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем прогнозирования значения вибрации на начальном участке разгона.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства вибрационного контроля турбоагрегата в режиме набора оборотов; на фир.2 - разгонная характеристика турбоагрегата.

Устройство (фиг.1) содержит после(Довательно соединенные вибродатчик 1, усилитель 2, следящий фильтр 3, блок А сравнения, ключ 5 и исполнительный элемент 6, датчик 7 частоты вращения выход которого соединен с вторым входом следящего фильтра 3, блок 8 памяти, вход которого соединен с выходом датчика 7 частоты вращения, последовательно соединенные аналого- цифровой преобразователь (АЦП) 9, цифровой вычислитель 10 и блок 11 индикации, а также блок 12 квантования частоты вращения, первый вход которого соединен с выходом датчика 7 частоты вращения, второй вход - установочный, а выход соединен с входом запуска аналого-цифрового преобразователя 9 и управляющим входом цифрового вычислителя 10.

Сущность работы устройства заклю- чается в следующем.

На дорезонаисном участке разгонно характеристики (фиг.2) определяют наклон характеристики. Для этого вычисляют приращение амплитуды вибраци по формуле

iiA А, - А;,

где А;, - текущее значение вибрации измеренное на частоте п, А- - значение вибрации, изме- ранное на частоте вращения, отстоящей от преды- дув его отсчета на величину &п,

Цо найденным значениями А иЛп вы числяют наклон разгонной характеристики на данном участке как

tgoi. A/&п К. (2) Как известно, одним из основных источников вибрации турбоагрегата яв ляется дисбаланс, вызванный остаточным прогибом ротора, причинами которого могут быть дефекты его изготовления, а также тепловой прогиб.

возникающий из-за неравномерного прогрева ротора в процессе пуска. Любой дисбаланс вызывает появление амплитуды колебаний, пропорциональной возмущающей силе: А К; С; , где К; - коэффициент,- пропорциональный частоте вращения W; , С; - величина возмущающей силы на частоте вращения СО; ,

В общем случае величину вознущаю- щей силы определяют из вьфажения

С ; mcO;Z, где m - масса дисбаланса

г - радиус приложения дисбаланса.

Участок разгонной характеристики от частоты вращения, на которую выходит ротор после толчка, до номинальной частоты вращения (без учета увеличения амплитуды вибрации на ре-- зонансной частоте) в завнсимости от требуемой точности можно аттттроксиг-{И - ровать одним или кескол-ькими линейными участками (например, двумя илк .тремя), каждоьгу иг которых будет соответствовать cBo.t коэффициент прог- порциональности К, т.е. свой угол наклона, причем коэффициенты пропорциональности последующих участков могут быть однозначно определены исходя из вычисленного коэффициента первого участка К , например для второго участка вычисленный коэффициент Kj будет равен К п К, где т - расчетный коэффициент аппроксимации.

Ожидаемое значение уровня вибрации А„р на частоте в-ращения прогнозируют путем экстраполяции значения вибрации турбоагрегата на текущей частоте вращения, используя вычисленные и усредненные значения тангенса угла наклона (т.е. коэффициента К) характеристики на пройденном дорезо- нансном участке. Например, в случае аппроксимации разгонной характеристики одним линейным участком прогнозируемое значение вибрации Апр на час- тоте вращения Ппр без учета резонанса равно

А„р А, + К п„р , (3) где А; - значение вибрации на текущей частоте вращения , п rtp - значение частоты, для которой прогнозируется уровень вибрации}

К - коэффициент пропорциональности, равный для линейной аппроксимации разгонной характеристики ycpeднeннo ry тангенсу угла наклона ее начального дорезонансного участка.

Для оценки ожидаемой максимальной величины вибрации на резонансных участках полученное прогнозируемое значение Апр умножают на коэффициент К ре), определяемый для данного типа турбоагрегата экспериментальным путем. Например, для турбоагрегата К-300-240 коэффициент К ре j 5: 2.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода вибродатчика 1 через усилитель 2 поступает на вход следящего фильтра 3, где происходит выделение оборотной составляющей спектра вибрации. Управляющим (опорным) сигналом для следящего фильтра 3 служит сигнал с датчика 7 частоты вращения. Сигнал с выхода следящего фильтра 3 поступает на первый вход блока 4 сравнения, на второй вход которого подается сигнал с блока 8 памяти. Блок 8 памяти управляется налом с выхода .датчика 7 частоты вращения. В блок 8 памяти заранее запи- сьшается информация, соответствующая предельному уровню вибрации ротора на данной частоте вращения..Если уро |вень вибрации превосходит заданное значение, то с выхода блока 4 сравнения через ключ 5 поступает управляющий сигнал на исполнительный элемент 6. Исполнительный элемент 6 может быть выполнен, например, в виде устройства индикации и сигнализации. Сигнал с выхода следящего фильтра 3 поступает на вход АЦП 9, на второй вход которого (запуск АЦП) поступает сигнал с выхода блока 12 квантования частоты вращения. На выходе блока 12 квантования частоты вращения сигнал появляется при изменении частоты вращения на величину дп (об/мин). Дис

кратность квантования задается велисO

5 0 5 0

5

5

чиной уставки Uп. По каждому импульсу с выхода блока 12 квантования частоты вращения АЦП 9 осуществляет выборку значения вибрации, присутствующего на выходе фильтра 3, Код с выхода АЦП 9 поступает на вход цифрового вычислителя 10, который по каждому импульсу с выхода блока 12 квантования частоты вращения осуществляет операции в соответствии с вьфажениями (1)-(3). Вычисленное прогнозируемое значение вибрации с выхода цифрового вычислителя 10 поступает н,а блок 11 индикации. Значения частоты вращения, для которой прогнозируется уровень вибрации, задаются уставкой nv,p, вводимой по установочному входу цифрового вычислителя 10.

Формула изобретения

Устройство вибрационного контроля ту рбоагрегата, содержащее последовательно соединенные вибродатчик, усилитель, следящий фильтр, блок сравнения, ключ и исполнительный элемент, а также последовательно соединенные датчик частоты вращения, подключенный к второму входу следящего фильтра, и блок памяти, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем прогнозирования значения вибрации на начальном участке разгона, устройство дополнительно содержит последовательно соединенные блок квантования частоты вращения, подключенный к датчику частоты вращения, аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого подключен к следящему фильтру, цифровой вычислитель, второй вход которого подключен к блоку квантования, и блок индикации.

/ (мкм)

П (oS/f1UH)

Изобретение относится к области контроля технического состояния турбоагрегатов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устр-ва путем прогнозирования.значения вибрации на начальном участке разгона. Датчик 1, усилитель 2, следящий фильтр 3, блок (Б) 4,сравнения, ключ 5 и исполнительный элемент 6 соединены последовательно. Вход Б 8 памяти подключен к выходу датчика 7 частоты вращения, а его выход - к Б4. Цервый вход Б 12 квантования соединен с выходом датчика 7, второй вход - установочньм. Выход Б 12 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 9, вход которого подключен к выходу фильтра 3, а выход - к последовательно соединенным цифровому вычислителю 10 и Б 11 индикации и управляющему входу вычислителя 10. На выходе Б 12 сигнал появляется при изменении частоты вращения на величину АП (об/мин). Дискретность квантования задается величиной установки Л п. По каждому импульсу с выхода Б 12 преобразователь 9 осуществляет выборку значения вибрации, присутствующего на выходе фильтра. Вычисленное прогнозируемое значение вибрации после вычислителя 10 поступает в Б 11. 2 ил. с & (Л

ni nti-i

Ппр

Фие.2