Устройство для регистрации параметров машин Советский патент 1990 года по МПК G07C3/10 

Изобретение относится к устрой- г вам автоматики, вычислительной техники- и специализированным инфор- млнионным устройствам, используе- лым л производственных системах контроле технического состочния электрических iirmi, и касается усовершен- стиопания известного устройства по M.T.GII. К5 1287213.

Целью изобретения является повы- и пи информативности и точности устройств ч в определении технического состояния контролируемых элемен- i ,в машины и увеличение надежности oi работы за счет ВЫПОЛНРНИЯ допуске- HOI о контроля с учетом доверительного ингорвяла, велсчины отклонения роапьнпй устаппгчтшрйся пусковой вибрации от нормативной вибрации при ослаблении крепления обмотки в функции числа пусков машины.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При пусках машины установившаяся амплитуда вибрации сравнивается с амплитудой вибрации, соответствующей нормальному (без существенных аварийных отклонений) эксплуатационному изменению жесткости крепления обмотки, аппаратно моделируемой в функции числа пусков двигателя.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит датчики lt, ...1П, выходы которых подключены к

СП

со

С& Јь

О

N

соответствующим первым входам первой группы ключей 2 , . . . , 2 п и амплитудных детекторе.з 3i,...,3n. Выходы амплитудных детекторов 3 ,... , Зр соединены с входами селектора 4 максимального напряжения, первые выходы которого соединены с вторыми (управляющими) входами ключей 2 , ...,2 п. Выходы ключей 2,,..., 2 п соединены с входами пороговых элементов первой группы, выходы

которых подключены к первым информационным входам первого дешифратора 6 и к входам элемента ИЛИ 7. Выход элемента ИЛИ 7 через первый элемент 8 задержки соединен с первым управляющим входом первого дешифратора 6 и с входом второго элемента 9 задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу первого дешифратора 6. Второй выход селектора 4 подключен к входам пороговых элементов 10,...,10т второй группы, выходы которых соединены с информационными входами второго дешифратора 11. Вы- ходы дешифратора 11 соединены с вторыми информационными входами первого дешифратора 6, выходы которого соединены с информационными входами первого блока 12 демультиплексоров, на адресные входы которого подключена группа первых выходов селектора 4. Выходы первого блока 12 демультиплек- соров подключены к соответствующим входам первого блока 13 счетчиков. Группа первых выходов селектора 4 подключена к первым входам группы элементов И-НЕ 14, , . . . , 14П , вторые входы которых соединены с выходом второго элемента 9 задержки, а выходы - с первыми входами элементов И 15, ,..., 15П и входами элемента 16 сложения по модулю 2, выход которого подключен к вторым входам элементов И 15(,..., 15п- Выход первого элемеитл И 15) соединен с входом первот о формирователя импульсов (17|) из группы 17,,. . . . , 1 7ц . Выходы остальных элементов И (15j,...,15п) соединены с остальными формирователями 1 7г, . . . , 1 7П импульсов соответственно через третьи элементы 1 8( , . . . , 1 8ц- задержки. Выходы формирователей 17, ,. . . ,17П импульсов подключены к первым (управляющим) входам ключей 19 ,..., 9 г второй ( группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков 1(,...,1П, я выходы - с объеди

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ненным входом пороговых элементов 20|,...,20Н третьей группы.

Выходы пороговых элементов 20, ...,20К подключены к информационным входам третьего дешифратора 21, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам второго блока 22 демулътиплексоров, адресные входы которых подключены к выходам формирователей 17, , . . . , 17п импульсов. Выходы второго блока 22 демультиплексоров подключены к соответствующим входам второго блока 23 счетчиков. Выход второго элемента 9 задержки через четвертый элемент 24 задержки подключен к вторым (управляющим) входам амплитудных детек- .торов Зч,...,3п. Первый 6, второй 11 и третий 21 дешифраторы выполнены соответственно на элементах И-НЕ 25, . .. , , 26j,...,26mH 27(,..., 27К . Дополнительно введенные элементы нумеруются по порядку и имеют связь с описанными блоками устройства. При этом входы дополнительного элемента ИЛИ 28 соединены с выходами пороговых элементов 10(,...,10т второй группы устройства. Выход дополнительного элемента ИЛИ 28 подключен к входу счетчика 29, выходы которого соединены с входами цифроаналогово- го преобразователя 30, выход которого через блок 31 нелинейного преобразования подключен к вторым входам первого 32 и второго 33 сумматоров.Объединенный выход ключей 2 ,...,2П первой группы устройства соединен с вторым входом ключа 34, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 32. Первый (управляющий) вход ключа 34 соединен с выходом элемента И-НЕ 35, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 7, р второй - к выходу первого элемента 8 задержки устройства. Выход перпого сумматора 32 соединен с первым селектором 36 полярности напряжения, выполненным на диоде, катод которого через первый пороговый элемент 37 подключен к информационному входу первого демультиплексора 38, адресные входы которого соединены с первыми выходами селектора 4 максимального напряжения устройства. Первый вход второго су;1матора 33 подключен к объединенному выходу ключей 194,..., 19И второй группы устройства. Выход второго сумматора 33 соединен с вто51

рым селектором 39 полярности напряжения, выполненным на диоде, катод которого через второй пороговый элемент 40 подключен к информационному пходу второго демул типлексора 41 адресные входы которого соединены с адресными входами демультшшексо- роп 22(,...,22к. второго блока 22 устройства. демультиплексоров 38, 4 соответственно объединены и юд . лючрны к соответствующим индикатор 1м 42 |,...,42п.

Регистрация мтксимальных апериодических и установившихся параметров вибрации при каждом пуске машины и раздельный контроль за установившимися параметрами от тех датчиков, ко- торме не зарегистрировали апериодический процесс изменения параметра, с последующей амплитудной дискретизацией производства согласно основному нчобретенлю по авт .ев . 128723. При пуске машины контролируемые паг-чмет- ры воспринимаются датчиками 11 , . . ., |и и поступают на входы ключей 2,

. . .2 „ первой и 19, I9„ второй

трупг, а также на группу амплитудных детекторов 3,..., Зч. При этом каждый амплитудный детектор 3, произ- РОДИТ запоминание и хранение максимальной амплитуды (за первый полупериод) выходного сигнала с 1; -го датчика. Сигналы с выходов амппнтуд- ных детекторов 3,,...„3П поступают на входные шины селектора 4. На втором его выходе, подключенном к входам пороговых элементов второй группы 0( ,..., Огп, появляется сигнал, равный максимальному ич всех сравни- лаемых сигналов. Таким образом, на вход пороговых элементов 10, ,...,10,, подается максимальное значение сигнала от датчиков, которое будет соответствовать максимальной аперио- дической амплшуде вибрации стержня обмен ки статора в переходном режиме пуска. Это значение амплитуды воспринимается одним из датчиков 1( . Происходит срабатывание тех пороговых - - рментон I 0( , . . . , I Ощ, установка ко- торь меньше величины сигналов с тгхода селектора 4. При этом происходит срабатывание только одного эле - мрчт 1 Ji-HE (26) второго дешифрато- PI 11, соответствующего сработавшему пороговому элементу 1 0{ с наибольшей уставкой .который П ет блокирующий CHI нал на другие шеменгы И-НЕ (26;)

16

дешифратора 11. При этом на -м выходе дешифратора 11 появляется сигнал, характеризующий уровень максимального апериодического значения параметра. На вторые (управляющие) входы ключей 2,...,2п с первых (индикационных) выходов селектора 4 подается сигнал (положительное напряжение на одном ич выходов). На- жения на остальных первых выходах нулевые, поэтому откроется гот из ключей 2, , который подключен к выходу датчика с наибольшим сигналом, воспринятым им за первый полупериод. Коммутация одного из ключей 2,..., 2я позволяет подключить к объединенному входу пороговых элементов 5 , . . 5к первой группы выход того датчика, сигнал которого был выделен как максимальный селектором 4. Происходит срабатывание тех пороговых элементов 5| , . . . , 5к, уставка которых меньше сигнала с датчика. Это приводит к срабатыванию первого элемента ИЛИ 7, который запускает первый элемент 8 задержки. Сигналы с выходов сработаших пороговых элементов 5, ,...., 5ц. поступают на первые информационные входы первого дешифратора 6, на вторых информационных входах которого присутствует выходной сигнал с второго дешифратора 11. После окончания задержки элемента 8 задержки, принимемой равной времени затухания апериодической переходной вибрации, происходит срабатывание одного элемента И-НЕ (26}) дешифратора 6, соответствующего сработавшим: пороговому элементу 10 второй группы, а также пороговому элементу 5л первой группы Срабатывание элемента IT-HE (25). л дешифратора 6 приводит к подаче с его выхода блокирующего сигнала на другие элементы И-НЕ (25 к.щ) дешифратора 6. Таким образом, в момент истечения задержки элемента 8 на выходе дешифратора 6 (выходе элемента И-НЕ 25 д) появляется сигнал-идентификатор максимального апериодического процесса изменения контролируемого параметра, а именно: изменения параметра с -и апериодической амплитуды до /I -и установившейся амплитуды за каждый пуск машины. Идентификация выходного сигнала с дешифратора 6 по принадлежности к датчику, который зафргксиро- вал максимальный апериодический харяктер изменения параметра, производится г помощью первого блока 12 демулътиплексоров, на информационные входы которого поступает сигнал с дешифратора 6, а на адресные входы подключены первые выходы селектора 4. Первый блок 12 демультиплексоров будет распределять сигналы о состоянии дешифратора 6 по соответствующим счетчикам первого блока 13 счетчиков. Появление при каждом пуске машины на одном из первых выходов селектора 4 сигнала приводит к тому, что состояние этой группы выходов характеризуется двоичным кодом, согласно которому входной сигнал блока 12 демультиплексоров коммутируется по выходу. В случае появление сигплла на выходе элемента И-НЕ () но результатам измерения контролируемого параметра, датчиком 1, демультиплексор 12 блока 12 из первого блока осуществит коммутацию сигнала на вход счетчика 13 (Д первого блока 13 счетчиков. Fpn каждом пуске машины увеличивается на единицу содержимое какого-либо счетчика 13- первого блока 13 счетчиков. Содержимое остальных счетчиков первого блока счетчиков не изменяется.

Выдержка времени второго элемента 9 задержки выбирается равной времени записи в счетчики первого блока 13, что позволяет стробироватъ работу дешифратора 6. Для измерения и регистрации установившихся амплитуд параметров от оставшихся (n-i) датчиков первые выходы селектора 4 подключаются к первым входам элементов И 14,,...,14ц, на вторые входы которых подается сигнал с второго элемента 9 задержки. Поскольку детекторы 3( , . . .,3П хранят максимальные значения параметров, воспринятых датчиками, то состояние первых выходом селектора 4 после записи в соответствующий счетчик блока 13 не изменяется. Поэтому на выходе элемента И-НЕ 14, сигнал будет отсутствовать, а на выходах остальных элементов И-НЕ появляется сигнал, что объясняется наличием на i-м из первых выходов селектора 4 положительного напряжения. Элемент 16 сложения по модулю 2 предотврашает возможность работы устройства в режиме с отсутствием пуска. В пусковом режиме после затухания апериодической слагающей

параметров на выходе одного из элементов И-НЕ 14j сигнал будет отсутствовать, поэтому независимо от выпол няемой функции контроля на четность и нечетность на выходе элемента 16 сложения по модулю 2 появляется сигнал. В результате на выходе элемента И 15, сигнал отсутствует, а на выходах элементов И I5n-i появляется, Допустим, что при пуске машины максимальное значение апериодического изменения параметра зафиксировано датчиком ( . На выходе элемента И 15

сигнал отсутствует, поэтому формирователь 17, импульсов не запускается и ключ открывается/ Сигнал от датчика 1, исключается из измерения по амплитуде установившегося значения. Напротив, сигналы с выходов сработавших элементов И (1 5, . . . , 1 5п) будут поступать на соответствующие элементы 18 , ...18п задержки, длительность задержки которых выбирается следующей:

t

ФИ

1 1 tfW .

(1)

30

5

0

0

5

tlbn-|4 СТй

где

и п-г

- длительность импульса формирователя импульсов.

В результате последовательного набора задержки времени элементами 18,. . . , 18 h., формирователи 1 7г ,. . . , 17П импульсов вырабатывают одиночный импульс длительностью tq,u , что позволяет поочередно открыть ключи 19.2, ...,19ц и произвести измерение установившихся значений параметров от (п-1) датчиков. Аналогично проводится открытие ключей в случае с другим 5 состоянием выходов элементов И 15,, ...15ц, когда максимум параметра воспринят i-м датчиком. Приоритетность подключения определяется задержкой элементов 18| , . . . 18П., , высшим приоритетом обладает первьй датчик. После открытия одного из ключей 19t,...,19n, например 19,, сигнал с датчика 1 поступает на входы пороговых элементов 20,,...,20к третьей группы. Срабатывают те элементы 20,,...,20, уставка которых меньше сигнала с датчика. Затем срабатывает один элемент И-HF (27а) третьего дешифратора 21, соответстьующс с сработавшему поппговому элементу 20 с наибольшей уставкой, который годает блокирующий сигнал на другие элементы И-НЕ (27К,,,) дешифратора 21. Сигнал с выходя -элемента И-НЕ (27) дешифратора 2 распределяется демультиплексором 22д второго блока 22 демультигшексоров по счетчикам 23л второго блока 23

счетчиков, номера которых соответствуют номеру датчика, с которого оценивается сигнал (23 ). Выбор соответствующего счетчика второго (чок,| 23 гчетчтков производится

по коду на адресных входах демультиплексоров 23,, ...,22„ второго блока 22. Адресный код определяется налегшем импульсов на ВРГХОДЭХ формирователей 274 , ,.,27П импульсоп. Оценка установившихся параметров переходной вибрации происходит за время амплитудной дискретизапии (ti), определяемой: (n-l),H t .

Для сброса амплитудных детек™о- ров 3,,...,3„ после окончания оцеп ки установившихся параметров по оставшимся датчикам выход третьего элемента 24 задержки с длительностью задержки з подключен к вторым

(упранлятг(нм)рходам детекторов 3f, ...,3П. Этим обеспечивается подготов устроГтстпа для регистрации параметров машины при последующих пусках.

Таким образом, при пуске машины производится раздельный контроль за максимальными апериодичесьими и установившимися значениями параметра по каждому из датчиков и раздельный контроль за установившимися парамет- рами от тех датчиков, где не был за- регигтрирован апериодический процесс изменения параметра.

Контроль за техническим состоянием системы крепления обмотки достигается с помощью введенных в устройство до- Г7олннтельнчх элементов следующим образом .

Срабатывание одного из пороговых элементов 10,,...1От второй группы, г ставки которых отстрое гы от уровня яибргцин стационарного режима, приводит к появлению сигнала на выходе дополнительного элемента ИЛИ 28. Тем сам1 м фиксируется начало конт- ролнруемого переходного режима, т.е. наличии пус т машины. Перепад напряжения на выходе тл мечта РШИ 28 поступает i ,i сметный вход счетчика

29, исходный код на ртдельш ix выходах которого соответствует числу пусков машины. Получение большей разрядности счетчика 29, т.е. большего контролируемого диапазона пусков, достигается последовательным наращиванием отдельных счетчиков путем соединения выходов переноса предыдущего счетчика со счетным входом последующего. Раздельные выходы счетчика 29 с исходным кодом о количестве пусков подключены к входам цнфроаналогового преобразователя 30, напряжение на выходе которого будет пропорциональным числу пусков, произведенных машиной. Напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 30 поступает на вход блока 31 нелинейного преобразования, моделирующего зависимость роста амплитуды установившейся вибрации от числа пуска машины, вызванную нормальным эксплуатационным изменением жесткости крепления. Поэтому на выходе блока 3 появляется напряжение, пропорциональное нормативной вибрации U, соответствующей реально произведенным пуска Адаптивность норматива реальным условиям работы машины повышает точность контроля состояния системы крепления обмотки.

Как уже отмечалось, в устройстве применена раздельная оценка по амплитуде установившейся вибрации - сначала максимального апериодического процесса, воспринятого i-м датчиком, а затем с временным разделением по (1) от оставшихся (п-1) датчиков. Оценка текущего состояния системы крепления производится также раздельно и позволяет идентифицировать состояние контролируемых стержней обмотки. Так, после открытия одного из ключей 2, из группы 2 (,..,,2« производится сравнение с нормативом UH от блока 31 установившейся вибрации (обозначим I1 и , ) от 1, датчика, зафиксировавшего наибольший апериодический процесс. Сигнал с выхода ключей 2,,...,2 м первой группы поступает на первый вход ключа 34, на втором (управляющем) входе которого присутствует сигнал от элемента И-НЕ 35, появляющийся от срабатывания пороговых -элементов 5 , ...,5,( и первого элемента ИЛИ 7.Ключ 34 открывается и сигнал поступает на первый вход первого сумматора 32,

на втором входе которого присутствует UH от блока 31, соответствующая нормативу внбглции па данный пуск. Сумматор 32 выполняет операцию

вычитания установившихся сигналов от датчиков и нормативного сигнала. В зависимости от их соотношений результат вычитания:

Изобретение относится к автоматике, вычислительной технике и специализированным информационным устройствам, используемым в производственных системах контроля технического состояния электрических машин. Целью изобретения является повышение информативности и точности устройства. Устройство содержит датчики, группу ключей, группы амплитудных детекторов, селектор максимального напряжения, группы пороговых элементов, дешифраторы, элементы ИЛИ, элементы задержки, блоки демультиплексоров, блоки счетчиков, группы элементов И-НЕ, элементы И, элементы сложения по модулю "2", формирователи импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок нелинейного преобразования, сумматоры, ключ, элемент И-НЕ, селекторы полярности напряжения, пороговые элементы, демультиплексоры и индикаторы. 1 ил.

-ии ли, О, при Uvj, -7 и„; AU, 0, при U4i . U, -0, при U4% - UH

Поскольку нарушение состояния крепления проявляется в изменении собственных частот колебаний контроли- руемъгх секций обмотки (и возникновении или подходе к резонансу), то диагностическим признаком ослабления крепления является положительная (AU; 0) разность сигналов. Выде- ление диагностического признака осуществляется селектором 36 полярности напряжения, в качестве которого используется первый диод в прямом включении. Для повышения достоверности контроля с учетом регрессивной (статистической) модулируемой зависимости роста амплитуды вибрации в функции числа пусков выделенная разность вибраций сравнивается с уровнем верхне го доверительного интервала, установленного с вероятностью 80%. Напряжение, пропорциональное доверительному интервалу, задается порогом срабатывания первого порогового элемента 37. В случае превышения диагностическим сигналом &U -, уставки порогового элемента 37 на выходе последнего появляется сигнал. Первый демультиплексор 38 согласно адресному коду, опреде- ляемому состоянием первых выходов селектора 4 (наличие положительного сигнала на i-м выходе) передает сигнал на соответствующий номеру датчика индикатор 42 ; из группы 42 ,.,., 42„. В качестве индикаторов могут быть использованы малогабаритные сигнальные реле, встающие на самоподхват, а также другие индикаторные сигнальные элементы.

Таким образом, если при пуске машины амплитуда установившейся вибрации, зафиксированной одним из датчиков, превысит (с учетом верхнего доверительного интервала) уровень нормативной вибрации для данного пуска, то появляется диагностическое сообщение об указанном отклонении ь виде индикации для данного канала

(2)

измерения. При значении диагностического сигнала ДИ), меньше доверительного интервала, индикация нарушения крепления не производится.Посл завершения задержки от первого элемента 8 задержки, равной времени затухания апериодического процесса, на выходе элемента И-НЕ 35 сигнал отсутствует И ключ 31 закрывается.Тем самым заканчивается оценка состояния i-й контролируемой секции обмотки, на которой установлен датчик 1 -, , зафиксировавший максимум апериодической вибрации.

Оценка состояния крепления остальных n-i секций обмотки производится поочередно (по мере открытия соответствующих ключей из группы 19 t, . .. 19п) сигналами с формирователей 17,,...,17П импульсов в соответствии с заданной приоритетностью по порядковому номеру датчика. После открытия соответствующего ключа напряжение, пропорциональное вибрации, поступает на первый вход второго сумматора 33. Результат вычитания из указанного напряжения нормативного напряжения, получаемый на выходе сумматора 33 аналогично (2), пропускается селектором 39 на попо- жительное значение. Если разность положительна, то производится ее сравнение с доверительным интервалом, заданным уставкой второго порогового элемента 40. При превышении диагностическим сигналом уровня уставки пороговый элемент 40 срабатывает и сигнал с его выхода распределяется вторым демультиплексором 41 (в соответствии с адресным кодом) на соответствующий номеру подключенного в данный момент датчика индикатор из группы индикаторов 42, , . . . ,42П.

Таким образом, после поочередного по (1) подключения датчиков оценивается состояние крепления оставшихся n-i контролируемых секций

обмотки. Исключение из поочередной оценки сигнала от датчика 1, , оцененного первоначально, достигается формированием обратного адресного кода формирователя J , . . ., J 7„ импульсов, поэтому при объединении соответ ствующчгх выходов демультиплексоров 38, 41 подача сигнала на индикатор 42, будет осуществляться демульти- шгсксором 38, а распределения на указанный выход от демультитшексора 41 не будет.

Использование изобретения позволит увеличить информативность и точ- ность устройства при определении технического состояния системы крепления обмотки статора электродвигателей, работающих в тяжелых режимах частых пусков. Диагностика состоя- ния крепления на основе допускового контроля позволит снизить вероятность внезапных отказов оборудования в работе, уменьшить расходы на ремонт и недовыпуск продукции при авз- риях, обеспечить техническое обслуживание по фактическому состоянию оборудования и повысить эксплуатационную надежность машин.

Формула изобретении

Устройство для регистрации параметров машин по авт. св. № 1287213, отличающее ся тем, что, с целью повышения информативности и точности устройства, в него введены элемент И-НЕ, дополнительный элемент ИЛИ, ключ, сумматоры, селекторы полярности напряжения, счетчик, пифроанпло- говый преобразоватепь, блок нелинейного преобразования, пороговые эле- менты(демультиплексоры и индикаторы, выходы элемента ИЛИ и первого элемента задержки через элемент i -НЕ соединены с первым входом ключа, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первые селектор полярности напряжения и пороговый элемент подключены к первому входу первого демультиттлексора, объединенные выходы ключей второй группы соединены с первым входом второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные вторые селектор полярности напряжения и пороговый элемент подключен к первому вход второго демультиплексора, выходы пороговых элементов второй группы через последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ, счетчик, цифро- аналоговый преобразователь и блок нелинейного преобразования подключены к вторым входам сумматоров, первые выходы селектора максимального напряжения подключены к вторым входам первого демультиплексора, выходы группы формирователей импульсов соединены с вторыми входами второго демультиплексора, попарно объединенные первые, вторые к третьи выходы демультиплексоров подключены к входам индикаторов, объединенные выходы ключей первой группы соединены с вторым входом ключа .