УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА Советский патент 1972 года по МПК G01P3/44 G01P3/483 

ИзОбретеиие относится к ойлзсти из мерительной те.Н-И1К1и и нредназнамено, главным 0(бразс1М, для работы в системе автСматического утраълеиия (АСУ) гидроэлектростаиций.

Из1ввстные устройст1ва для измерения параметров вращения вала, содержащие №рофил1ирова1нный цилннаричеакий электрод и сопряженный с ни.м .продольный электрод, включенный в из.мерителыную си-стему, чувствитель.. ную к изменению его е.мкости, «е обеапечивают требуемой точности и надежности измерений.

Известны также индуюцноиные измерители параметров вращэния вала, применяемые для контроля режима ра-боты пидроагрегатов, одHaiKO ;ниэкая разрешающая аносойность такого рОДа устройств, восприимчивость к магнитным полям и невысокая ч 1вст1вительно.сть, особенно П1ри небольшой скорости вращения вала, отрамичивают и. возможности и не позволяют использовать эти устрой;ства для определения момента останова вала.

Для повышелИЯ точности и надежности измерений, а также обеспечения фиксации момента останова вала в предлагаемое устройство введен дскполиителыный продольный электрод, причем оба продольных электрода ориентированы параллельно образующей цилиндрического электрода и включены в резо нанюную систему измерительного автогенератора, нагруженного через уэкополооный частотный селектор на счетчик Имлульсов, а цилиндрическнй электрод выиолнен разрывным. Кро.ме того, с целью П01вышен1ия стабильности иэмефений. особенно в услсявиях пере5 менной температуры, а также обеспечения (Измерения величины биений вала в устройство введена вспол огательная система электродов, эквидистантных относительно цилиндрического электрода, снабженного сплошной

.

электр01провод1нои зоной, расположенноп его профилированными зонами, и ориентированных перпендикулярно и симметрично относительно нродольных электродов, причем вспомогательные электроды включены в ре5зонансную систеМу опорного а втогенератора, нагруженного на частотный селектор через .смеситель к одному из входов которого подключен из.мерительный автогенератор, а также на следящий частотный детектор, оттари0рованный в величинах биений.

При необходимости измерения фазового рассогласования между гидрогенератором и энергасистемой выход измерительного автогенератора или смесителя через узкополосный частотный селектар, полоса прозрачности которого соответствует частоте измерительного автогенератора при симметрнч.ном положении включенных IB его резонансную систему продольных элект родов относительно зоны разрыва цилиндрического электрода.

Натружен Иа вополтогателыныи счетчик импульсов, снабженный цепью для подачи стошорного сигнала, прекращающего счет, от |Исто1Ч1Рика опорного «ап1ряжения, наюример энбртасистемы. Для деталвного определения степб-ни неравномерности вращения вала, в ТОМ числе и в пределах одпото оборота, выход иэмерительнаго авто.генерато1ра или сме.сителя включен на .вход дифференцирующего узла или последовательной цепи диффэренщирующ их узлов.

Йа ф,иг. 1 гюказаеа схема првдложенного гктройс-пва; на фиг. 2 - схема пускового узла; На фиг. 3 - стотонная схема; -на фиг. 4 - схема следящего ча1стотаото дете.«тора, вьрполнепного в виде ивадратур-ного диокримшнатора; па фпг. 5 - схема диффе.ренщИрующего блочка для слу1чая однократного диффе р енЦи р ов я.

.Нбпод1вижпо закрепленные продольные элект1ро1ды 1 и 2, зклю.ченные в схему изаде1р-ительного генератора 3, расположены на оди1на1ковом расстояннн от цилиндрического эл9«тро1да , вьшолпвппото в виде сим1метрИЧной зубчатой ленты, например, из фольги, охватывающего вал 5 п заирапленного на-нем изоля1циор1ной прокладкой 6. Цилиидрический электрод имеет |разрьгв ную зону 7. Вспомогательные электроды 8 к 9 1зключены в с.хему onopiHOTO а.втотеператора 10. Оба автогенератора 3 и 10 нагружены через олгеситель // на ДВУ XIK ан а л ьн ы и з ain о м и н а iontn и част от е р .12, в качестве KOTOiporo и-спользованы, например, два серийно вьшуокаемых частото.мера 43-35, управляемый пусковым узлом 13, в качестве которого использована ключевая транзисторная схема.

Пфи подаче па вход этой схемы соответствующе аф0р мированного управляющего напряжения Uy транзрютор открывается, в связи с чем за счет падения на1п;ряжеНИя на резисто. ре . выделяется пусковой сигнал. Длительность последнего определяется па раметра-лги це1пп , посто Т1нная времени которой выбнрается больше, чем .время иэмсгаепня.

Пусковой узел 13 к сместителю // подеое.Дйнен через узкополосный, например, . Ц0ВЫЙ фильтр /4, полоса нрсзрачиости которого соответствует частоте автогенератора 3 при среднем положении эле1ктродоВ / н 2 от,носптель:но канщов цилиндрического электро.да в его разрывной зоне 7, а из каг1алОВ запоминающего частото-мера - через фильтр 15, полоса прозрачности которого соответствует частоте этого же а втогенератора, но при расположении электродов / и 2 против середины наклонной части зубцов цилнндрического электрода, иричем частота автогенератора в первом случае достигает наибольшего зиачания.

.Кроме того, зaПO tинaющнй частотомер управляется сто;порной системой 16 (фиг. 3), Иредста1вляющей собою заторможенный мультитибратор, связанный е источннко-м 17 опорисго наиряжения, в качестве которого обычНО используется соответствующе сформированное напряжение знартосистемы.

При подаче на вход этой системы управляющего сигнала Узал транзистО|р 7, закрывается, а транзистор TZ открывается, за счет чего на конденсаторе С выделяется стонорное на1пряжение, за1пирающее частотомер 12 на в-ремя, необходимое для фи кса-ции результатов измерения. Если в качестве си гнала f/aan использовать сигнал от вспомогательной системы электродов, аналогичной системе электрадав I, 2 н 4, то показания счетчика будут пролорциональны приложенному к валу моменту.

На выходе опорного автогенератора W подключен следящий частотный детектор 18, вы1по.лненный в внде квадратурного дискриминатора. Этот дискриминагор (фиг. 4) нагружен Через аМилитудный дискрИмииатор 19 на систему сигнализации превышения ал плитуды вала вььше допустимой.

Та« KaiK :между cenKaiMH Ci н Сз лам:п 1 квадратурного детектора сун;еств ет пространственный заряд, то ее средний то-к зависит от частоты автогенератора W, определяемой в данноМ случа-е расстоя нием электродов 5 и 9 от электрода 4 и, следовательно, величиноГ биений вала.

На:ко1;ец, на выход смесителя // подключен днффеоенцирующий блок 20, позволяюdn

идии но значению 77- определять скорость

dt

rf-ft

в частвраншния вала, а по величинс df

ности, режИМ вращения в пределах даже одного оборота, а вьрполняющий функпин реле нулевых оборотов в реальном масштабе Бремени. Поскольку нрофили.рова11ная зона Ц11Л1-1НДрического электрода нмеет наклонные участки, что обеспечивает непрерывное изменение уров1ня сигнала на входе ди:ффе.реипируюшего блоКа даже при равнсмерном вра. щег1ии вала, то в качестве этого блока использовапы - цепи, связанные между собой через усилители, причем количество RC - цепей выбирается в соответствии с норялKQM онрсделяемой производной в ращення вала ;по времени.

Схема такОГО блока для ного дифференцирования фиг. 5.

Вход этого блочка выполнен в виде катодного повторителя на нентоде 6Ж4, связанного с усилительным каскадов на таком же пэнтоде через дифференцирующий конденсатор С, поскольку в усилительном Каскаде пргменена глубокая отрицательная связь через резистор Ro6p, то разреп:ающее время этого блока достигает величины порядка одной микросекунды, что достаточно для исследования режима вращения вала. частотомер 12 и дифференцирующий блок 20. При В|раще11И:и вала 5 за счет вращательНого г1С ремеи1, элечтроца 4 ст но-Сг тельно электродов / м 2 змьикгь последних модули.руется с частотой прохождения этих з убцов, что призодит к частотной модуля-цил автогбнератора 5, псдсоэдм.ненного к смесителю 11. Од Н01вре1мен;НО к смесителю // иодсоедйнеи аштогенератор 10, в систему резснавсной системы которого входят электроды S ,и 9. Поскольку на емкость этих элекТ|родов оказьивают .влияние, в осноюно м, только деСта:билизи1рующИе факторы, а на е-мкость рабочих эле.ктродо(в / и 2 - положение их отиосителыно зубцов, то |ВЛ;ия1Нпе «а частоту сиг.нала на выходе смесителя 11 дастабилиЗИрующих фа|кто1рав снижается. Благодаря налич1ию ф-ильрров 14 и 15 .частотс.мэр 12 нач Инает работать после .нрохождения мимо элэктредов / и 2 раз1рьввной зо;ны 7 модулирующего электрода 4. После этого срабатывает пусковой узел 13 и начинается с удвоенной частотой регистрация прохождения зубцов мод лятара 4 агно.сителмго электрода I и 2, а также ,раз.0стной частоты генератора 3 -и 10. Счет за(ка1нчивается после подачи на стопорную систему 16 от истоника 17 oaoip.Horo перемеННого напряжения с заданной фазой, что нозволяет с выюской точностью регистрировать утловое положение вала, а в слу.чае использования напряжения -сет е -качестве опорного - стенень фазо1вото 1ра|ссогласо.вавання генератора с Э1не1ргосисте:мой.: В схему ра-бочего автогенаратс-ра 3 введен подстроеч.ный (на чертеже не показа н), позволяющий 1настраивать этот автогенератор при симметричном положении зубца модулятора 4 относительно электродов 7 и 2 па частоту, соэтветстзующую полосе ороз.рач:Н:ост1И фильтра 15, а фильтр 14 вьгполнст с диапазонной перестроЙ1Хой с тем, чтобы ето npc3pa4 ifocTH можно было сместить в диапазон частот, соответствующих частоте данного автогенератора при симметричном положении электродов 1 II 2 относительно разры;Е. зоны 7 злблтрода 4. ПаличИе подключс1;ного к выходу смесителя // днфференинпрующего блска 20 позволяет не только судить о режиме вращения вал а, но 1и ,в реальнол1 масштабе времени и с . чувст(витель1ностью судить о наличии ето Вращательното движения. Следящий частотный дискриминатор 18 с yipOiBiHeiBbiiM выходом, включенный на выход опорного генератора 10, выдает информацию о биении вала с высокой разрещающей способпоетью и позволяет, блатюдаря подсоединению его к сигнальному устройству 21 через а1М1плитуд 1ый длоюри.мииатор 19, порог срабатььвания которого iiacTptoeH на амплитуду биения 1вала 5, иразып ающую допустимое значение, контролировать аварийную ситуацию. снабжено призсдом Она чертеже не показан), обеспечивающим перемещение продольных эле.стрсдоз Hj .ге элекирода 4 с щагом, соотвстстулющим периоду профиля электрода. При использовании в качестве цилиндрического, электрода контролируемого вала, последний выполняется элактрическ равномерно неадиороднььм ио дуге, , .путем вьшолнеиия на не.м раиюмерио расиоложенньгх по окружности одинаковых углублений, приче м роль разрывной зоны в этом случае выполняет одно из углублений, размеры которого для этого увеличены. Прел м е т и 3 о б р е т е н i я 1.Устройство для из:мврения параметров в ращения вала, иреи.мущественио, гидрогенератора, содержащее жестко связанный с валом цилиндр1 ческий профилированный электрод и сои ряже1;:пь:й с НИм продольный электрод, включенный в чувствительную к нзменению его ем.кости измерительную систему, отличающееся тем, что, с целью подвышення точгюсти и надежности изме рений, а также обеспечения фиксации мОМента останова вала, оно снабже.го доиолиительным продольным электродом, причем оба продольных электрода ориентированы параллельно образующей цил;: др1:ческото электрода и включены в резсн::лс;1ую систему измарагтельното автогенератора, нагруженного через узкополосный частотный сел(кто.р на счетчи1К ИМпульсов, а цилт ндричсский электрод выполнен разрывным. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью пгвышения стабильности изМерений и обеспечения -измерения величины бпенпй вала, оно сиабжено вспомогательной системой электродов, эквпдистантных относнтельпо цилиндрического электрода, снабженного сплощной электропроводной зоной, расп:;ложенной между его профплироваппымн зонами, и ориентированных симметрично и перпендикулярно относительно продольиых электродов, причем вспомогательные электроды включены в резонансную систему опорного автогенератора, нагруженного па частотный селектор через смеситель, к одному из входов которого подключен измернтельпый автогенератор, а также па следящпй частотный детектор, оттарированный в величинах биений. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечеппя измерения фазового рассогласования между гидрогенератором и энергосистемой, измерительный автогенератор пли смеситель через узкополоспый частотный селектор, полоса прозрачности которого соответствует частоте измерительного автогенератора при симметричном положении включенных в его резонапспую систему продольных электродов отиосительпо зоны разрыва цилиндрического электрода, нагружен на вспомогательный счетчик импульсов, снабженный цепью для подачи стопорного сигнала от источника опорного напряжения, например, энергосистемы.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью детального определения степени неравномерности вращения вала, в том числе и в пределах одного оборота, выход измерительного автогенератора или смесителя включен на вход дифференцирующего узла или иоследовательной цепи этих УЗЛОВ.

/ 1