Способ контроля рабочего состояния машин и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к области виброакус-; тической диагностики динамических процессов в механизмах машин и может быть использовано для контроля рабочего состояния, с целью предупреждеюи аварий, как тршсяортных, так и уникальных стаиионарньа машин. Известны способы виброакустической днагностюси мёханнзмов машш (1, основанные на сравнении зфовня вибрации исслед « го механизма или машины с эталонными уровнякга вибрации, которые заранее устанавливаются оператором по теоретически или экспериАюнтально определешюму закону. Наиболее близким по технической сущнос m к изобретению является способ 2, 1фи котором вибрационные составляющие в О1феделенном диапазоне частот, создаваемые испытуемой машиной, преобразуются в элек1ф1Р1ес{кие сигналы c oмoщью акселерометра. Определяются пиковая амплитуда сигналов в двух о еделенных диапазонах частот и отношение указанных сигналов. Это отношение сравниваетсв с величиной, представляюшей заранее расставное теоретически или экспериментально дОйусга мое огаошение, позволяющее оценить, находится дв измеренное отношение в допускаемых дяя дашюй машины пределах. Недостатком указанного способа является то, что оператор должен заранее установить расс гтаююе теоретически или полученное экспериментально допустимое отношение виброакустических сигналов. (%шако теория и практика работы машин и мехапгамов показывает, что это допустимое отношенве является переменным в течение длительной зкспулатации машины кз-зл нормального нарастания общей вибрации машины по причине ее нормального износа. Закон на-, растения этого отношения устанавливают теоретически или экспериментально. В известном способе это допустимое отношение устанавливают лишь после накопления достаточного кхмшчества статистических данных испытаний большой серии машин этого типа, что лишает возможности контролировать работу вновь созданных ма1шт, так как нет данных об их жсплуатационньгх характеристиках. Кроме того, для накопления достаточного количества ста-.

тистических испытаний серии Maiinm требуется значительный промежуток времени.

Целью изобретения является повышение точности определения момента выхода машины на предаварийный режим.

Поставленная цель достигается тем, что скорость нарастания уровня вибрациотшх параметров по иэмереш гм оборотам преобразуют во вреЧсенной ткрзял, сравнивают его с i временным интерв;алом, полученным в начале жсплуатацни машинь, и по величине откло нения определяют состояние,машины.

Для реализация способа в мзвествюе устройство введён преобразователь вибрационньос параметров во временной интервал, лодюшиченшЖ к усилителя, вьшзд пр«ЬбразоBtittn подключён к схеме со впадения м ляшк задержки, выход которой подключен ко второму входу триггера и к язмеритбпщ ско{юети, а выход измерителя скоросга ВКЛЮ%Е ш первый вход фиггера, при этом Sbixon триггера подключен на второй вход с:хемы совпадения, выход которой связан с снгяапя затором аЬартйной работы.

Контроль (абочего состояния машин по

щжДложенному способу осуществляется в

следующей последовательности.

Преобразуют амплитуды вн ацнонных параметров машины в эпектрическт сигналы. Квантуют ашшшудьс этих (йгШтов i CpaBHtnaxit напряжение, соответствующее уровню в настоящий момент времени, с напряжением, соответствующим уровшо в предшествующий момент квантования. Формируют импульс, идущий в логиадскуго бхему, если пёрв(& из iffix окажется больше.

О| Де;тЯют юштпояаШтя « нового квантования относительно з;адаяногО периода квантования во времени, выраженяого в чиспе оборотов вала котролируёмой машины.,

Выдают аварийный сигнал, если полученный временной интервал окажется меньше заданного временного интервала, получёшюго в начале эксплуатациимашины.

В предлагаемом способе контролируется скорость изменения вибрацибшШХ п дметров машины путем сравнения интервала времени ЛКп, измеренного в числе оборотов вала машины, за который набегает конечшя разность ЛЬ, с интервалом AN « o66|xiTOB, заданным в измерителескорости (фиг. 1). Как только производная кривой нарастания BH6paiQ OHib ix, параметров машины по оборотам её вала возрастает, т.е. увеличивается угол наклона этой кривой включится (Анализатор аварийной работы.

Йа фиг. 1 обозначено:

А - текущие .амплитуды вибрационных

параметров;

АН - амплитуды вибраш( параметров, замеренные на машине в момент включения устройства; N - «сло оборотов вала контролируемой

машины;-1

AN. - интервал, устанавливаемый ва из(4е)

теле скорости; АВ - формированная величина конечной

разности уровней; AKt - интервал конечной разности

при нормальной работе машины; AKj интервал набега конечной разностк при выходе мащинь на щкдаварийнь{й режим.

Устройство для реализации предложенного С1юсоба представлено на фиг. 2.

В состав устройства входит вибродатчнк I, выход которого соединен через корректиpykwildt усилитель 2 с пре разователем вие юпиршЫх сигналов, во временной интервал 3, выход которого подключен к схеме совпадения 4 к через линяю задержки 5 к измериклю скоростя 6, а также к второму входу трягпря 7. К валу котролируемой машины также подключен нзме|Я1тея скорости 6, вы) которого включен. на первый вход триггера 7, при этом выход триггера 7 подключи на второй вход схемы совпадения 4, выход которого связан с сигнализатором аварийке ювюты 8.

npefl aitieMoe устройство работает следуймцйм образом.

Измеритель скорости б, включающий датчик опорных импульсов, noдкJaoчeшIый к валу контролируекюй 1ац|ияы, и счетчик импульсов, выдает импульсы, причем каждый импульс является сигналом заданного шага ква14товання времени, выраженного в оборотах вала.

Уровень мшшны с внбpoдatчика i 1юдают яа корректирующий усилитель 2 и с последнего подают на преобразователь BH6pa UfOHHifiix сигналов во временной интервал 3.

Преобразователь вибрационных сигналов во временной интервал 3 включает в себя нуль-орган, формирователь импульсов, триггерный счетчик ве( сумматора и весовой сумматор, щжчем выход нуль-органа соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к входу схемы совпадения 4 и линии задержки 5, а также через триггерный счетчик весового сумматора к входу весового сумматора, выход которого подключен к второму входу нуль-органа. 5,; Напряжение, поданное с корректирующего усилителя 2, сравнивается в нуль-органе с напряжением на выходе весового сумматора. Если напряжение, поданное на второй вход нуль-органа, окажется больше напряжения с весового сумматора, то на выходе иульоргана появится напряжение, из которого формирователь импульсов сформирует импульс. Этот импульс означает, что конечная разность уровня вибрации рассматривавмой гармоники стала равной уровню ква:нтоваюш. Импульс с формирователя импульсЬв пойдет в триггерный счетчик весового сумматор и изменит его состояние на единицу, увеличив тем самым напряжение весового сумматора на шаг къятозятя по уровню и подготовит всю цепочку блоков, входящих ; в преобразователь вибрационных сигнало13 во временной интервал, для следующего квая тования.В установившемся режиме цепочка блоков входящих в преобразователь вибрационных сигналов во: временной интервал, работает на том же принципе, что и преобразователь, построенный по методу последовательного счета Чтобы определить момент увеличения npdизводной сигнала по оборотам относительно предыдущего периода квантования, период следования импульсов сравнивается с наперед заданным периодом, выраженным в числе оборотов вала контролируемой машины. Это осуществляется следующим образом: импульс с блока 3 подается на схему совпадения 4 и проходагг в сигнализатор авари ной работы 8, если на выходе триггера 7 будет разрешающий сигнал. Этот же импульс с блока 3 задерживается на линии згщержки 5 и переводит триггер в разрешающее положение. Отсутствие линии задержки позволило бы импульсу с блока 3 перевести триггер 7 в разрешающее положение и пропустить самого себя через схему совпадения 4 в сигнализатор ав;арийной работы 8. Этот же импульс с блока 3 переводит счетчики импульсов в измерителе скорости в исходное положение. Если импульс с блока 3 придет в блок 4 раньше импульса с блока 6, тогда он пройдет через схему совпадения 4 на .сигналивтор аварийной работы 8. Это будет , что конечная разность уровня вибрационных параметров контролируемой машины выросла быстрее заданного периода времени, установленного в блоке 6, т.е. будет означать работу машины в предаварийном режиме. Если импульс с блока 3 пройдет в блок 4 позже импульса с блока 6, то импульс с блока 6 переведет триггер 7 в запрещающее положение. Это означает, что разрешающий сигнал на управляющем входе схемы совпадения 4 пропадет раньше, чем в схему совпадения 4 прядет импульс с блока 3. В результате, импульс с блока 3 не пройдет через схему совпадения 4 в сигнализатор аварийной работы 8. Это будет означать работу машины в нормальном режиме. Време вде диаграммы работы устройства для рабочего состояння машин представлены на фиг, 3. Формула изобретения 1.Способ 1сонтроля рабочего состояния машин, заключаюищйся в измерении, усреднении и квантовании вибрационных параметров, сравнении их с заданным сигналом и выдаче аварийного сигнала, отличающийс я тем, что, с цепью повьпиения точности определения момента выхода маишиы на предаварийный режим, преобразуют скорость нарастания уровня вибраш онных пзрамефов по измеренным оборотам во временной интервал, сравнивают его с временным интервалом, полученным в начале эксплуатации машины, и по величине отклонения определяют состояние машины. 2.Устройство для осуществления способа п. I, содержащее вибродатчик с корректирующим усилителем, измеритель скорости, логические элементы и сигнализатор аварийной работы, отличающееся тем, что в него дополнительно введен преобразователь вибраЬаонных параметров во временной интервал, подключенный к выходу усилителя, выход преобразователя подключен к схеме совпадения и лнгага задержки, выход которой Подключен ко BTOjK)My входу триггера и к измерителю скорости, а эь1ход измерителя скорости включен на первый вход схемы совпадания, выход которой связан с сигнализатором аварийной работы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Под ред. Григорьева Н. В. Шбрация энергетических машин. Л., 1974, с. 446. 2.Патент Франции № 2155250, кп. G 07 с 3/00, опублик. 25.06.73 (прототип). MffteMiw /wloMw маыла

IQNffcff ntfecfiamet M tw9nnuM aapoHtinfiiA кта1юмруемои

мшмам no ti ffo/wnffft

.f. Sine квтв трвфи чеекия ysHeeiri т -10 ttl зад. / т Тполич. -Ч

Ui

ff

baff

ttl.

У.

, -1П

/ff

Нормальный режим

W

(f Тзад. га Illlllllllimillll т Тполт 1.