Известно электроинолучевое устройство для измерения вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины «Элура по авт. св. JY 160886, позволяющее измерять на экране электроинолучевой трубки амплитуды иоиеречных колебаний всех лопаток рабочего коj;eca одновременно, воспринимаемых бесконтактными индуктивными датчиками, установленными на невращающпхся частях машины.
Однако известное устройство не позволяет измерять амплитудное значение скоростей, частоту колебаний лопаток, устанавливать тин колебаний, не позволяет нзд ерять статические деформаиии лопаток под действием центробежных и стационарных аэродинамических сил, амплитуды крутильных колебаний, скорость вращения колеса. Оно требует проведеиия сиециальных тарировок для измерения вибрационных напряжений в лопатках.
Предлагаемое устройство содержит несколько датчиков, реагирующих коротким электрическим импульсом на прохождение мимо них коица лопатки или метки, выполненной, например, в виде стального штифта. Один из датчиков, установленный около вала турбомащины, подключен к генератору непрерывной вертикальной развертки, реагирует на метку, установленную на валу турбомашины. Второй датчик расположен около лопаточных меток, выполненных в виде гитифтов или прорезей
по чпслу лопаток, равнорасполагаемых на диске рабочего колеса или спецпальном диске, жестко сидящем на валу турбомащины, третий датчик, расположенный против периферийного участка лопаток, подключен к модулирующей сетке электронно-лучевой трубки, четвертый расположен против периферийного участка, но смещен относительно третьего на некоторое расстояние в направлении против вращения колеса, ирисоединен, как второй датчик, к ручному переключателю, соединяющему один из них с генератором ждущей развертки, включаемым каждым импульсом, пилообразное напряжение которого, сбрасываемое иа нуль каждым следующим импульсом, управляет горизонтальным перемещением луча. Пятый и шестой датчики устанавливаются соответственно против входно) и выходной кромок перифернйного сечения лопаток, причем иятый датчик через упомянутый ручной переключатель включается аналогично второму и четвертому в генератор ждущей развертки горизонтального отклонен1 я первого луча, Н1естой включается аналогично третьему в модулирующую сетку.
Это обеспечивает бесконтактное измерение амплитуд колебаний, амплитудиых значений скоростей и частот изгибных колебаний, углов разворота и а.мплцтуд крутпльиых колебаний одновременно всех лонаток. С целью одновременного 1|3мереиия скорости iipaiueiiiiii турбомаппшы для получении масштаба изобра кен| я на экране, применена ;1вухл чеиаи электр011110-. трубка, /гуч KOTODoii получает 14)р1 301гталы1ое пере.мещеппе от генератора разверткп пи, ообразпо1о напря : епия clpoio онределепiioii длительности, запускаед 01о сигналамн riepBoro датчпка, а вертикальное пе 1еме1цение - от генератора ждущей 1)азве), возбу/кдае.м()10 через перек.тючатель вто)ыл1 или четвертыл датчиком. С целью одноз 1ачного отнесения результатов экенеримента к еоответетнуюнен скороетн pa3iiej)TKi перед, экраном электронно-.тучевоп трубк уста11о;-;;1ен указатель нродолжптель1ЧКти развертки, нанрнмер, в виде набора ла.мпочек, включениых в переключатель ирол.олжнтельиостн )азвертки. Для иои1 1и:ен1 П точности нзмерення (|)ормировате,тем нмну.чьсов второго или чет1;ерт()1Ч) датчика и генератором ждун1ей развертки вк.тючен генератор регулируемой за;1ержкн импульса. С целью уменьн1ения разброса моментов пыдачн нмиульсов во 15ремя нрохождення мнмо датчиков меток н KOiiioii .чонаток усил1ггелн-формирователи имиу/пАов вьто.пшны в виде одного iUTH нееколькнх каекадов уеиления, | аекада уеилоиия с снм.метрнчным ограниченн.ем амнлитуды еверху ir eniKsy, детектирующего уси.ллтелоиого каскада, дифференннруюИ.его звена, затормо/кеипого б;1окинг-геие()атора. На чертеже ноказаиа схема уетройетва. Па ва.ту манппты установлена одна метка, против вала устанавливается первый датчик 1, даюгци один имнульс ирп каждой обороте .машины. Этот имнульс через свой форлшрователь нмпудьеов 2 воздействует на генератор иенрерывной развертки вертикального отклонения нервого луча 3 и на генератор ждущей )аз1зертки 4 горизонтального отклонения второго луча двухлучевой электронно-лучевой трубки 5. Импулье, воздействуя на генератор непрерывной развертки вертнкальиого луча 3, гтлзывает ерыв генераннн, н луч быстро неребраеываетея в 1 ерхнее положение, носле чего нач1И1ается движение его еверху вниз до появ.тення еледующего ндгнульеа. Имнульс, воздействуя па генератор ждуще: разве1)тки 4 горнзоитального отклонення втоpoiO луча, зануекает енератор, В1 1рабатьи5а10HjHii развертку строго онределенной длительliocTii. Эта длительность нанеред устанавливается ручным нереключателел 6, н сигнализируется указателсъм длительпоетн развертки 12. Па днеке колеса или на снеднальном диске, укрепленнол на валу, уетанавлнвают по одной Л1ет1че напротив каждой лонатки. Против этих -меток установлен второй датчнк 7, который через ручной переключатель 8 включен в свой формирователь нмнульеов 9, унравляюгцнй генератором ждущей развертки 10. Папряжение развертки вызывает горизонтальное отклонение первого луча н вертпка.льпое отклонение ivroporo .туча. По )1м отметкам // второго луча cy.urr о скороетн вранения ма ннгы. Для новьинення точноетн отечета между (|)ормнрователем нлтульсов н пластпнка.мн го 1изонтального отклонення- первого луча включена линия задержки 12. Третий датчик 13, установлеппый против перифернйиого участка лонаток, через свой формирователь Илщульеов 14 включеи в модулнруюндую сетку 15 нервого луча трубки, так что в момент нояв.аения ид1нул11са на экране ноявлястся изображение луча i; вн.че яркой точки. Четвертый датчнк 16 через ручной нерекдючатель 8 включеи аналог 1чно второ.му, но раенолагается в корнуее турбоман 1Н1Ы, как н треTHii, но ел1ен1;ен но отноншнню к не.му на некоторое расстояние нротив вран1еиия рабоче1о колееа. Пятый и пюетой датчики П н 18 установлены в корпусе турбоман нны нротпв соот1,етственно входной н выходной кромок лопаток. Пятый датчнк через ручной нерексиочат1 ль 8 включается аналогично датчикам второму и четвертому, а пкетой датчнк вк,лючается через вторую п.тату иереключате.тя аиалошчно трет1)ему. Пздгере 1ня нроизводятея следуюьцим образом:aj излгеренне амплитуд н нерсме1неннй iKOHиов лопаток. Генератор горизонтальной раз ерткн, Зснускаемый вторыд датчнком нрн прохожденпп .мнмо пего каждой лонаточной меткн 19, заетавлиет луч неремендатьея но экрану трубкн, нрочерчнвая етрокн 20, колнчество которых соответствует чнслу лонаток. При ирохожденнн конна лопаткн мнмо третьего датчнка на каждой строчке появляется светяП1,аяея точка, которая при отеутствнн колобаннй лонаток, остаетея ненодвнжной. Прн колебаниях донатки светящаяея точка размывается в нолоску 21, длина которой иропорн,ноиальна амнлнтуде перемещения конна оТонаткн, так как лопатка нроходнт этот п разных фазах колебаний. б) Измеренне амплптудь скороетн колебаний конгфв лопаток. Геператор ждущей горизонтальной разверткн запуекается в этом случае четвертым датчиком нри прохождении мимо него конца лонаткн, а светянгая точка но-прежпему ставится нрн нрохожденнн конца этой же лонаткн .Пгмо третьего датчика. Расстояние светяпдейся точки от начала строки будет зависеть от нрохождення концом донаткн расТ05ГНИЯ между датчнкамн. Так как нри колеаннях лонатки с чаетотой, не кратной оборотой частоте, лоиатка будет приходить к четертому датчику в разных фазах колебания, а ледовательно с разлнчной скоростью, расTOHinie светящейся точкн от начала CTpojai удет менятьея: точка разлюется в черточку, лииа которой нропоринональна разностп
максимальной и минимальной скоростей конца лопатки, то-есть амплитуде скорости колебаний лопатки. Расстояние между третьим и четвертым датчиками выбирается таким, чтобы при реальных частотах колебаний за время ирохождеиня концом лопатки расстояния между инми скорость колебаиий практически не менялась.
По измереиным зиачениям амплитуд перемещений и амплитуды скорости колебаний определяется частота.
в)Оиределение угла раскрутки и крутильных колебаний лопатки.
Для этого иснользуют пятый и тестой датчики, установленные так, что, если профиль лопатки пе деформируется, лопатка нроходпг оба датчика одновременно, и светящаяся точка на экране попадает в начало строки. При раскрутке лопагки соответствующая его точка ироходнт под щестым датчнком позже, чем другая точка лонаткн под пятым датчиком, вследствие чего светящаяся точка смещается но горнзонтальной линни, соответствующей данной лопатке на величину, пропорциональную углу раскрутки н обратно нропорипопальную окружной скорости.
При наличии крутильных колебаний светящаяся точка 5-удет размываться в , длина которой нропорциоиальна амилнтуде угла колебаний.
г)Измеренне скорости вращеиия колеса.
Скорость вращения колеса измеряют по отметкам, соответствующим прохождению лонаток на развертке строго определенной длнтельноетп.
Датчик, запускающий ждущую горнзонтальную развертку, установлен с некоторым опереженнем по отношению к датчику, ставящему светящуюся точку. При малых окружных скоростях это опережение оказывается излнщним. Для позыщения точности работы в этом диапазоне Л1ежду датчнком и генератором ждущей развертки включается линия задержки, что иозволяет использовать большие скорости развертки.
В отличие от устройства по авт. св. № 160886, в котором импульсный датчик действует по достижении амплитудой достаточного значения, в предлагаемом устройстве, воздействие осуществляется в момент прохождения значения сигнала через нуль (в момент изменения знака), чем устраняется разброс моментов воздействия.
Предмет изобретения
1. Электроннолучевое устройство для измерения вибрац:1Й лоиаток рабочего колеса турбомашнны, содержащее датчики, установленные на невращающнхся частях мащины, реагирующие короткими электрическими импульсами на прохождение мимо них конца лопатки НЛП метки, выполненной, например, в виде стального штифта, электроииолучевую трубку и электрические устройства формирования и пульсов И управ, эло тронюлучевой трубки, ог,П1чаю111сеся тем, что, с целью бесконтактного измерения амплитуд колебаннй, амплитудных значений скоростей и частот изгибных колебаний, углов разворота и амплитуд крутильных колебаннй одновременно всех лоиаток, оно содержит несколько иазваниых выше датчиков, од1Щ из которых, усгановлеииый около вала турбомаН1НИЫ, подключен к геператору ненрерывной вертикальной развертки, реагирует на метку, установленную на валу турбомашины, второй датчик расположеи около лоиаточных меток, выиолиеииых в виде н1Т1гфтов или прорезей
по чпслу лопаток, равно располагаемых на днске рабочего колеса или сиеииальном диске. жес1ко сидящем на валу турбомащнны, третий датчик, расположенный нротнв пернферийного участка лопаток, подключен к модулнрующей сетке электроннолучевой т 1убк1. четвертый датчнк расноложен против периферийиого участка лонаток, но смещен относительно третьего жт некоторое расстояние в направлении иротнв вращения колеса, прнсоедниен, как второй датчик, к ручному переключателю, соед И1яющему одии из ннх с генератором ждущей развертки, запускаемым каждым импульсом, пилообразиое иаиряжение которого управляет горизонтальным перемещеипем
луча, пятый и щесто датчики установлены соответственно Гротнв входной и выходной кромок нериферийного сечения лоиаток, нричем пятый датчик через упомянутый ручной переключатель включается аналогнчно второму и
четвертому дагчикам в генератор ждущей развертки горизонтального откло)1ення нервого луча, шестой датчнк подключается аналогично третьему датчнку к модулирующей сетке.
2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерения скоростн вращения турбомаш щы, для получения масщтаба нзображення на экране, прнменена двухлучевая электроииолучевая трубка, второй луч KOTOpoii получает горизонтальное иеремещение от генератора ждущей развертки пилообразного напряжения строго определепиой длительности, устанавливаемой заранее, занускаемого снгналамн первого датчика, установленного около вала машииы, а вертикельное перемещенне - от генератора ждущей разверткп, возбуждаемого через переключатель вторым или четвертым датчико.м.
3.Устройство но п. 1, отличающееся тем, что, с целью однозначного отнесения результатов эксперимента к соответствуюи1,ей скорости развертки, неред экраном электроннолучевой трубки устаповлен указатель продолжительностн развертки, вынолненный, напрнлгер, в внде набора ламночек, включенных в переключатель продолжительностп развертки так, что каждой усгановленной нродолжнтельнсстн соответствует определенная комбииация включенных ламп.
разверток, с целью повышения точности измерения, южду формирователем имиульсов второго или четвертого датчика и генератором ждущей развертки включен генератор регулируемой задержки импульса.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения разброса моментов выдачи импульсов во вре1мя прохождения меток и концов лоиаток мимо датчиков, усилители-формирователи импульсов выполнены в виде одного или нескольких каскадов усиления, каскада усиления с симметричным ограничением амнлнгуды сверху и синзу, дегектирующего усилительного каскада, дифференцнрующего звена и заторможенного бло1;инг-генератора, выдаюнгего кратковременный прямоугольный импульс в момент изменения зиака импульса, выдаваемого датчпком.
Приоритет по пп. 1-3 и 5 исчислят 26.11.1955 г., но н. 4 - с 1.11.1966 г.
