Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины Советский патент 1979 года по МПК G01M13/00 G01H11/00 

Г

Изобретение отн сится к области контроля вибрационного состояния лопаток транспортных и стационарных турбомашин.

По основному авт.св. № 431414 известна система для бесконтактного определения амплитуды колеба.ний лопаток турбомашины, содержащая неподвижные датчики, один из которых установлен против метки, например штифта,на налу турбомашины,импульсные счетчики,логические схемы управлёния.Датчик числа проходящих лопаток параллельно с датчиком метки подключен к блоку формирования интервала времени прохож-. дения одного, межлопаточного расстояния, состоящему из управляквдего триггера,/коммутируетлого счетчика числа лопаток и триггера, формирующего этот временный интервал с момента прохождения исследуемой лопатки мимо датчика числа лопаток, а к блоку формирования интервала времени с одной стороны подключен блок программирования числа замеров, состоящий из счетчика числа замеров и эадатчика, а с другой стороны - блок формирования временного интервала, пропорционального размаху колебаний лопатки, причем к последнему подключены цифровой индикатор результатов измерений и два датчика (корневой и периферийный), установленные народном радиусе со смещением относительно датчика числа лопаток на любое нечетное число половин межлопатрчного расст6яния в сторону, противоположную направлению вращения. iK блоку формирования временного интервала подключены два формирователя временных ворот: один - для регистрации опережения, а другой - для регистрации отставания вершины исследуемой лопатки относительно ее основания, и два независимых регистра памяти величин амплитуд разных знаков.

Однако в такой системе измеряемая величина (временной интервал, пропорциональный отклонению лопатки) определяется не только амплитудой колебаний лопатки, но и скоростью вращения ротора при измерении вибраций на различных режимах работы турбомашины. В результате однозначная связь между измеренной величиной и амплитудой колебаний нар5т1ается.

Целью изобретения является повышение точности измерений .

Эта цель дс1стйгается тем, что в системе для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбо36машины к импульсному датчику, располо женному около метки на валу ротора, подключен измеритель временного интер вала оборота, а к последнему - управляемый генератор импульсов переменной частоты, соединенный с системой измерения временного интервала. На чертеже представлена функциональная схема системы. Датчик 1 расположен около вала турбокомпрессора 2, на котором размещен штифт 3, установленный на одном радиусе с лопаткой 4. Последняя всегда первой приходит к позиции, опреде ляемой положением датчиков 5 и б измерения, смещенных относительно датчика 1 н.а межлопаточное расстояние no направлению вращения. Датчик 7 реагирует на прохождение каждой лопатки и располагается, каки датчик-5, около корнернх сечений лопаток со смещением относительно него на 6 ( 4- + ) i где 2 ) ГЯ t - расстояние между лопатками, а И- любое целое число. ЕпоК формирования разрешенного интервала времени прохождения сигналов от выбранной лопатки и числа.циклов измерений содержит вентиль 8, управляющий пусковым триггером 9. Л5ентиль 8 и триггер 9 осуществляют пуск .устройства на заданное счетчиком 10 чис ло циклов измерений. Вентиль 11, триг гер 12 и вентиль 13 вырабатывают команду начала отсчета в пределах каждого цикла измерений счетчика 14. Триггер 15 формирует временной интервал длительностью, равной времени про хождения турбомашиной одного межлопаточного расстояния. Блок формирования временного интер вала и знака содержит вентили 16 и 17 Вентиль;18 и триггер 19, вентиль 20 и триггер 21 представляют собой пару временных ворот, каждые из которых предназначены для формирования времен ных интервалов , пропорциональных амплитудам разных знаков. Блок измерения размаха колебаний с независимой регистрацией амплитуд разных знаков включает схему ИЛИ 22, управляемую триггерами 19 или 21 (в зависимости от знака амплитуды в дан ном цикле измерения), измерительный генератор 23 импульсов, генерирующий импульсы переменной частоты, вентиль 24, пропускающий имп льсы генератора 23 при наличии разрешения со схемы ИЛИ 22. Счетчик 25 состоит из Гп двоично-десятичных декад и регистрирует число импульсов, пропорциональное амплитудам при каждом цикле измерения. Сумматоры 26 и 27 представляют собой И - декадный двоично-десятичный счетчик . Каждый изсумматоров регистри-. рует число импульсов, пропорциональное максимальной амплитуде из всех поступивших за время измерения значе ний. При этом каждый из сумматоров регистрирует величины амплитуд разных Q в 5 знаков. Блок точного измерения размаха содержит два набора схем равнозначность 28 и 29 с сумматорами 26 и 27 соответствен-;о, две двухвходовые схемы И. 30 и 31, разрешающие прохождение импульсов через вентили 32 и 33 соответственно лишь при наличии разрешающих потенциалов на обоих входах одновременно. Измерительный генератор 23 импульсов управляется измерителем 34 длительности оборота ротора/ соединённым с датчиком 1. Блок цифровой индикации состоит из дешифраторов, осуществляющих преобразование двоично-десятичного крда . сумматоров и счетчиков в десятичный код цифровых индикаторов, и самих цифровых индикаторов. При вращении ротора турбокомпрессора и после нажатия кнопки пуск импульс с датчика 1, формируемый при прохождении мимо него штифта 3, пройдет через вентиль 8, устанавливая триггер 9 таким образом, что с его выхода поступает разрешение на открытие вентиля 11. Сигнал от датчика 1 . на втором, третьем и последующих оборотах проходит через вентиль 11, устанавливает триггер 12 так, что с его выхода снимается потенциал на открытие вентиля 13. Теперь импульсы от датчика 7 беспрепятственно поступают на вход .счетчика 14, в котором; предварительно набран номер исследуемой лопатки. При совпадении числа импульсов, накопленных счетчиком 14, с чис-. лом, указывакадимйомер лопатки, на выходе схемы совпадения, входящей в счетчик совместно с переключателями. Появляется импульс, временное положения которого соответствует моменту прохождения мимо датчика 7 количества лопаток, численно равного набранному номеру. Триггер 12 устанавливается в.-. исходное состояние. Импульсы от датчика 7 не пропускаются, показания счетчика 14 сбрасываются, и он устанавливается, в исходное состояние. Устройство подготовлено к работе на следующем обороте ротора. Сигнал с датчика 1 поступает: в счетчик 10, в котором задано число циклов измерений, и на триггер 15, устанавливая его так, что с его выхода будет дано разрешение вентилям 16 и 17 на прохождение импульсов от измерительных датчиков 5 и 6. Импульс (К + 1)-ыЙ, где К - набранное число, соответствующее номеру исследуемой лопатки, снимаемый с датчика 7, возвращает триггер 15 в исходное состояние, закрьавая вентили 16 и 17. Описанный цикл повторяется столь- ко раз, сколько задается в счетчике 10 циклов измерений. Когда вентили 16 и 17 открыты, импульсы от датчиков 5 и 6 поочередно, зависимости от фазы колебаний ло5патки, идут на выход вентилей. Бели первым появляется сигнад от корня лопатки (от датчика 5), то триггер 21устанавливается в единичное состо яние через вентиль 20, разрешенное триггером 19, находящимся в нулевом состоянии. Единичное состояние в это же момент еще раз подтверждается сиг налом от датчика 5 через вентиль 16 Разрешакяций потенциал с единичного выходи триггера 21 через схему ИЛИ 22поступает на вентиль 24, разрешая прохождение импульсов от генератора 23. Кроме того, разрешенный потенциал поступает на схему И 31. С нулевого плеча триггера 21 запрещакхций потенциал идет йа вентиль 18, предот вращая тем самым прохождение импульс от датчика 6 и вентиля 17 через вентиль 18. Это необходимо, чтобы по окончании цикла измерения при сбрасывании в исходное состояние триггера 21 триггер 19 не устанавливался бы в единицу. Таким образом,сигнал от датчика б, формируемый прохождением вершины, лишь сбрасывает триггер 21, который за этот йериод сформирует временной интервал, пропорцио нальный амплитуде колебания исследуе мой лопатки в этом цикле измерения. Кроме того, то, что временной интервал сформирован триггером 21, указывает на отставание вершины от основания лопатки И потому запись результа тов измерения разрзаена в сумматор 27 отставания. Если первым появляется сигнал о вершины исследуемой лопатки (от датчика 6), то временной интервал, пропорциональный амплитуде колебаний лопатки в этом цикле измерения, аналогичным образом формируется триггером 19. Но запись результатов измерения разрешается в сумматор 26 опережения. При разрешении со схемы ИЛИ 22 на открытие вентиля 24 импульсы от генератора 23 поступают на входы сЧе чика 25 и вентилей 32 и 33. При не85постоянстве скорости вращения ротора, например при ее уменьшении, длительность оборота ротора увеличивается, что вызывает перестройку частоты генератора 23 импульсов в сторону уменьшения, исключая таким образом зависимость измеряемой величины от переменной скорости вращения.ротора которая определяется теперь только амплитудой колебания лопатки. В счетчике 25 оказывается число импульсов, пропорциональное временному интервалу запаздывания или опереже ния или амплитуде копебаний лопатки. В момент равенства состояний счетчика 25 и сумматора, например 26, схема равнозначность 28, осуществив поразрядное сравнение, формирует на своем выходе разрешающий потенциал, который поступает на вход схемы И 30 (на первом входе число импульсов, пропорциональное опережение ). амплитуде Таким образом, обеспечивается независимость измеряемой величины амплитуды колебаний лопатки от скорости вращения ротора с точностью определения средней скорости вращения за один оборот (т.е. флуктуации скорости вращения в течение одного оборота ротора турбомашин не учитуваются) . . . Формула изобретения Система для бесконтактного определения амплитуды колебаний лопаток турбомашины по авт.св. 1 431414, о тличающаяся тем, что, с цеью повЕяаения точности измерений, к импульсному Датчику, расположенному около метки на валу ротора, подклюен измеритель временного интервала борота, а к последнему - управляеый генератор импульсов переменной астоты, соединенный с системой изерения врзкенного интервала. Cifcme-ча формирования временного имтерйала

Система дзормировония paipecaerfHfffo и тер8ау а SpfHefft f fle fo ffeнf я ct/f o/fof it 1у4.л-хг л1А /5 /уг// и J пана /

Ct/cmeiva tit/tpfjofou if ffy Система измерения розMtsxa ufleeucrrtpaifuu а n/ iJmi/ff 6 x Зманов J3 1«-( J«