Фиг Л
СП)
00
о 1
ND
Изобретение относится к. устройствам контроля и регистрации работы машин, в частности к устройствам определения ресурсных показателей оборудования, работающего при.нестационарных нагрузках, с помощью счетных устройств, и может быть использовано в системах контроля ресурса металла энергетических объектов.
Цель изобретения - повышение точности определения остаточного ресурса изделия.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема реализации блока вычисления статической составляющей израсходованного ресурса; на фиг.З - то же, блока вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса; на фиг.4 - то же, блока вычисления предельного значения суммарного израсходованного ресурса.
Устройство содержит два датчика 1 и 2 контролируемогб параметра, два усилителя 3 и 4, блок 5 вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, блок 6 вычисления циклической составляющей израсходован ного ресурса, блок 7 вычисления пре- дельного значения израсходованного ресурса, сумматор 8, блок 9 вычитания и индикатор 10.
Блок 5 вычисления статической составляющей израсходованного ресурса (фиг.2) содержит узел 11 нелинейного преобразования, управляемый генератор 12 и счетчик 13. Блок 6 вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса (фиг.З) содержит ,, два пик-детектора 14 и 15, два элемента 16 и 17 сравнения, два одно- вибратора 18 и 19, аналого-цифровой преобразователь 20, узел 21 нелинейного преобразования, сумматор 22 и эле мент 23 задержки. Блок 7 вычисления предельного значения израсходованного ресурса (фиг.4) содержит первый узел 24 вычитания, узел 25 возведения в квадрат, узел 26 умножения, вто рой узел 27 вычитания, задатчики 28
и 29.
Работа устройства основана на учете особенностей совместного воздействия статических и циклических нагрузок на контролируемый объект. При этом под статической нагрузкой понимается воздействие, приводящее к пластическому разрушению объекта контроля,
Q
s Q п
5
а под циклической - к усталостному. Например, теплонапряженные элементы трубных систем котлоагрегатов электрических станций подвергаются совместному воздействию статических нагрузок от действия рабочей среды и циклических нагрузок из-за нестабильности топочных процессов. В этом случае оценка RC израсходованного ресурса по критерию статического нагруження может быть вычислена по следующей формуле:
(2)
11 R R - S -°Ј---i(
Rc S 0P: (1)
где ROC оценка начального запаса ресурса по критерию статического нагружения: t-, - дискретность измерения интенсивности статической нагрузки;
.i - расчетное значение срока службы контролируемого объекта как функции от интенсивности статических воздействий ь i-й момент времени;
п - количество измерений, причем
0р. (.
где A,L , Y , R - постоянные коэффициенты;
GI - механическое напряжение;
Т; - рабочая температура.
Критерий работоспособности контролируемого объекта имеет вид
Rc Ro.c )О)
а оценка остаточного ресурса осуще- ствляется в соответствии с выражением
ROCT.C Ro.c- Rc- 4
Оценка R4 израсходованного ресурса по критерию циклического нагружения может быть вычислена по формуле (1), т.е.
Л RON
ч
NP.;
(5)
jso «p.
где N р| - расчетное количество i-x циклов до разрушения;
m - количество зафиксирован- ных циклов;
R N - опенка начального запаса
ресурса по критерию циклического нагружения.
Расчетное1 количество циклов N
Р :
до разрушения определяется по известной функциональной зависимости
IVj-qKftG;).(6)
где - амплитуда циклон механического нагружения.
Критерий работоспособности контролируемого объекта, подвергающегося циклическим нагруженичм, имеет вид
Кц ROU(7)
В этом случае оценка остаточного ресурса вычисляется по формуле
ROCT. RON ц.
(8)
При совместном воздействии на конт ролируемый объект статической и циклической нагрузок критерии работоспособности (3) и (7) не соблюдаются В этом случае должен использоваться другой критерий, учитываквдш соотношение интенсивностей статической и циклической нагрузок, имеющий вид
Rc +
-м,
I +0le 1 - (Rlv- (У)
где
Ro оценка начального запаса ресурса при совместном воздействии статической и циклической нагрузок; постоянный коэффициент. Оценка остаточного ресурса при совместном воздействии статической и циклической нагрузок вычисляется по формуле
Rocro Ro- (Rc + (|0 Устройство для автоматического определения остаточного ресурса работает следующим образом.
Датчик 1 воспринимает статическое эксплуатационное воздействие Т и пре образует его в электрический сигнал, который затем усиливается в усилителе 3. Датчик 2 воспринимает циклическое эксплуатационное воздействие
и преобразует его в электрический сиг нал, который усиливается в усилителе 4. С выхода усилителя 3 сигнал статического эксплуатационного воздействия поступает на вход блока 5 вычисления статической составляющей израсходованного ресурса, в котором в соответствии с выражениями (2) и (1) вычисляется оценка Rc статической составляющей израсходованного ресурса. Одновременно с выхода усилителя 4 сигнал циклического эксплуатационного воздействия поступает на вход блока 6 вычисления циклической составляющей израсходованного ресур-
са, в котором в соответстври г выражениями (6) и (5) вычисляется о ,ен ка R цилиндрической составляющее израсходованного ресурса. Полученные
значения R,
RU с выходоп блоков 5
10
-)5
20
25
30
35
40
-45
50
55
и 6 поступают одновременно на входы блока 7 вычисления предельного злаче- ния израсходованного ресурса и сумматора 8. При этом в блоке 7 яычмсляет- ся оценка Р0 начального суммарного чапаса ресурса при совместном действии статической и циклической составляющих израсходованного ресурса в соответствии с выргженкем (9), а в сумматоре 8 - линейная сумма оценок статической и циклической состазляпших израсходованного ресурса Rc + R,j. Полученные значения с выходов блока 7 и сумматора 8 поступают на входы блока 9 вычитания, в котором в соответствии с выражением (10) вычисляется оценка остаточного ресурса, которая индицируется на индикаторе 10,
Блок 5 работает следующим образом.
Входной аналоговый сигнал Т, соответствующий интенсивности стятическо- го эксплуатационного воздействия, поступает на вход узла I1 нелинейного преобразования, где в ссответс.вии с выражением (2) он преобразуется в сигнал, пропорциональный скорости расхода статической составляющей ресурса. Полученный сигнал с выхода узла 11 поступает на вход управляемого генератора 12, частота следования импульсов на выходе которого пропорциональна значению скорости расхода ресурса. В счетчике 13 осуществляется подсчет импульсов, генерируемых в генераторе 12. Информация, которая находится в счетчике 13, соответствует оценке статической составляющей израсходованного ресурса.
Блок Г работает следующим образом,
Входной аналоговый сигнал поступает на первые входы пик-детекторов 14 и 15 и элементов 16 и 17 сравнения. Если контролируемый параметр возрастает, сигнал на выходе, пик-детектора 14 повторяет игнал на его первом входе. При достижении входным сигналом максимального значения на выходе пик-детектора 14 это максимальное значение фиксируется и сохраняется при последующем убывании входного сигнала. По сигналу, поступающему на второй вход пик-детектора 14, осуществляется его сброс с тем, чтобы он
смог зафиксировать следующее максимальное значение, если его амплитуда окажется меньше, чем у предыдущего максимального значения. С выхода пик- детектора 14 сигнал поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 20 и на второй вход элемента 16 сравнения. Когда кгнтролируеС выхода узла 21 сигнал поступает на информационный вход сумматора 22, в котором осуществляется суммирование израсходованного ресурса за все предыдущие циклы нагружения.
Блок 7 работает следующим образом.
Входные сигналы в виде кодов, характеризующих оценки статической и
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Устройство для определения ресурса изделия | 1984 |
|
SU1256063A1 |
| Устройство для моделирования случайных блужданий | 1981 |
|
SU999063A1 |
| Устройство для контроля ресурса работы оборудования | 1984 |
|
SU1226502A1 |
| Устройство для решения дифференциальных уравнений | 1983 |
|
SU1233149A1 |
| Устройство для вычисления кратного интеграла | 1989 |
|
SU1647559A1 |
| Устройство для вычисления показателя экспоненциальной функции | 1986 |
|
SU1335990A1 |
| Сигнализатор дефектов для ультразвукового дефектоскопа | 1985 |
|
SU1320738A1 |
| Устройство для контроля экспоненциальных процессов | 1986 |
|
SU1310781A1 |
| Устройство для вычисления значений степенного ряда | 1985 |
|
SU1277100A1 |
| Устройство для контроля экспоненциальных процессов | 1990 |
|
SU1732331A1 |
Изобретение относится к устройствам контроль и регистрации работы машин. Целью 1,тобре i с ния являетсч повышение точности определения остаточ- пс го П1делиь. Устройство содержит длт- 1ики 1 и 2 контропиру( параметра, уси и,ели 3 и 4, блок 5 вычисления стоической составля|гщей и эрасходован- HOIO , блок 6 гмчисчения аикчи- ческой состлвлчющси иц атх дов;иного I ч у ига, илок 7 но. ния предельного 1 ычения изртгхо;1, о ресурса, сумматор 8, блок 9 рычиге Ш Я и индикатор 10. За счет соЈ1местного вочдейст- пия статической и циклической составляющих нагру ок на изделие псвьпчает- ся точность определения остаточного ресурса изделия. 3 з.п.. 4 ил. € (Л
15
мый параметр убывает, сигнал на выхо- JQ циклической составляющих израсходованного ресурса, поступают на входы первого узла 24 вычитания, где определяется разность между циклической и статической составляющими израсходованного ресурса, которая поступает в узел 25 возведения в квадрат, на выходе которого получается код квадрата этой разности. Полученный код поступает is узел 26, где он умножается на постоянный коэффициент#с -Jz, хранящийся в задатчике 28. Во втором узле 27 вычитания вычисляется разность
де пик-детектора 15 повторяет сигнал па его первом входе. При достижении входным сигналом минимального значения на выходе пик-детектора 15 это минимальное значение фиксируется и сохраняется при последующем возрастании входного сигнала. Второй вход пик-детектора 15 служит дня сброса пик-дечектора и подготовки его к дальнейшей работе. С выхода лик-детектора 15 сигнал поступает не второй вход аналого-цифрового преобразователя 20 и на второй элемент 17 сравнения. После прохождения входным сигналом максимального значения на входах элемента 16 сравнения появляется рассогласование, которое приводит к изменению состояния на его выходе. С выхода элемента 16 сравнения сигнал рассогласования поступает на вход одновибратора 18, формирующего управляющий импульс фиксированной длительности, который поступает на второй вход пик-детектора 15, осуществляя его сброс. После прохождения входным сигналом минимального значения появляется рассогласование на входах элемента 17 сравнения, которое приводит к изменению состояния на его выходе. Сигнал рассогласования с выхода элемента 17 сравнения . поступает на вход одновибратора 19, формирующего управляющий импульс, который поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 20. После этого в АЦП 20 осуществляется аналого-цифровое преобразование разности сигналов, соответствующих максимальному и минимальному значениям входного анап.огоаого сигнала за один
20
25
30
35
40
45
между постоянным коэффициентом (l+tfc- J2), хранящимся в задатчике 29, и кодом, поступающим с выхода узла 26. Таким образом, блок 7 реализует зависимость (9) .
Формула изобретения
цикл. Сигнал окончания зналого-цифро- 50 первым входам сумматора и блока вы«ис
вого преобразования с выхода АЦП 20 поступает на элемент 23 задержки и на второй вход пик-детектора 14, осуществляя его сброс. Цифровой код с выхода АЦП 20 поступает на вход уз- ла 21, на выходе которого формируется цифровой код, пропорциональный израсходованному ресурсу за текущий цикл.
5
0
5
0
5
между постоянным коэффициентом (l+tfc- J2), хранящимся в задатчике 29, и кодом, поступающим с выхода узла 26. Таким образом, блок 7 реализует зависимость (9) .
Формула изобретения
ления предельного значения израсходованного ресурса, выход второго датчика контролируемого параметра через последовательно соединенные второй усилитель и блок вычисления циклической составляющей израсходованного ресурса соединен с вторым.входом сумматора и блока вычисления предельного значения
израсходованного ресурса, выходы которых подключены к входам вычитателя.
О
ос- с сор Ю а, 15
вибраторов, пыхол второго одновнбр.зтп- ра подключен к третьему ьход ;шали- го-цнфрового преобразователя, первый выход которого через учел нелинейного преобразования соединен с первым входом сумматора, второй выход - с первым входом перпого пик-детектора и через элемент задержки - с вторым входом сумматора, выход первого одно- пибратора подключен к первому входу второго пик-детектора, вторые входы пик-детекторов и элементов сравнения объединены и являются входом блока вычисления циклической составляющей шалсходованного ресурса.
которого подключен к выходу второго задатчика, входы первого узла вычитания и выход второго узла вычитагия являются соответственно входами и выходом блока нычисления предельного
значения израсходованного ресурса.
л
Фиг. 2
Г
L.
Шиг.З
Л
.J
Фиг.4
