Электроннолучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины Советский патент 1980 года по МПК G01H11/00 F01D25/06 

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО

(54)

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИЙ

ЛОПАТОК РАБОЧЕГО КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение отиосится к устройствам для исследования вибрационного состояния noTiaroK рабочего колеса турбомашишл в стендовых и эксппуатадионных условиях.

Известно электронно-лучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбомашины, содержащее электронно- гучевую трубку, датчики, установленные неподвижно над периферийными участками лопаток и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с метками по числу лопаток, связанные через переключатель вариантов измерения с блоками формирования и лпульсов, которые подключены соотвётст венно к модулятору электронно-лучевой трубки и к генератору ждущей вертикальной развертки через блок задержки, а также оборотный датчик, установле ный над меткой, расположенной на валу турбомашины, связанный через свой блок формирования импульсов с, входом генератора непрерывной горизонтальной развертки, причем генераторы вертикальной и горизонтальной разверток соединены соответственао с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами, электронно-лучевой трубки l,

Однако известное устройство не позволяет наблюдать на экран-s электронно-лучевой трубки приближенную форму кривой изгибнык или крутильных колебаний любой из лопаток рабочего колеса для слу

10 чая.jкогда частота этих колебаний некратна числу оборотов турбомашины.

Целью изобретения является обеспечение возможности наблюдения на экране JS электроано-лучевой трубки приближенной формы кривой изгйбных или крутильных колебаний любой из лопаток и точного измерения их частоты.колебаний.

Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит переключатель

20 режимов, внешний звуковой генератор, соединенный с генератором горизонтальной развертки через переключатель режимов, и автоматический электронный ключ, первый вход которого подключен к переключателю вариантов, второй вход - к вы ходу блока формирования импульсов оборотного датчика, третий вход - ко входу блока задержки, а выход к модулятору электронно-лучевой трубки через связанный с последним блок формирования импульсов. Автоматический электронный ключ содержит два управляющих триггера, аходной и выходной ключи, схему сброса и ечётчиковый делитель частоты с переключателем коэффициента деления, первый вход которого, связан с выходом входного ключа, второй в.хрд - с выходом схе- мы сброса и вторым входом первого управляющего триггера, а выход со вторым входом второго управляющего триггера, причем первый второй и третий входы автоматического электронного клю ча служат первыми входами, соответст венно, выходного ключа, первого управляющего триггера и входного ключа со вторым управляющим триггером, выходы которого соединены со входом схемы сброса и вторым аходом выходного ключа, а выход первого управляющего триггера соединен со вторым входом входного ключа. На фиг, 1 изображена функдирнальная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема автоматического электрон ного ключа; на фиг. 3 - его временные .хар актеристики .. Устройство содержит электронно-луче вую трубку 1, датчики 2-5, установленные неподвижно над периферийными участ . ками лопаток 6 и перпендикулярно плоскости рабочего колеса с метками 7 по числу лопаток 6, связанные через переключатель 8 вариантов измерения с блоками 9 и Ю формирования импульсов, которые подключены соответственно к модулятору 11 электронно-лучевой,, трубки 1 и к генератору 12 ждущей вертикальной развертки через блок 13 задерж ки, а также оборотный датчик 14, установленный йад меткой, расположенной на валу турбомашины, связанный ч&рез свой блок 15 формирования импульсов со входом генератора 16 непрерьшной горизонтальной развертки, причем генераторы 12 и 16 вертикальной и горизонтальной разверток соединены, соответственно, с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами 17 и 18 электронно-гтучевой трубки 1. Устройство дополнительно содержит переключатель 19 режимов, внещний звуковой генератор 20, соединенный с генератором 16 горизонтальной развертки через переключатель 19 режимов, и автоматический электронный ключ 21, первый вход которого подключен к переключателю 8 вариантов, второй вход к выходу блока 15 формирования импульсов оборотного датчика 14, третий входко входу блока 13 задержки, а выход к модулятору 11 электронно-лучевой трубки 1 через связанный с последним блок 9 формирования импульсов. Автоматический электронный-ключ 21 содержит две управляющих триггера 22 и 23, входной и выходной ключи 24 и 25, схему 26 сброса и счетчиковый делитель 27 частоты с переключателем 28 коэффициента деления, первьй вход которого связан с выход&м входного ключа 24, второй вход - с выходом схемы 26 сброса и вторым аходом первого управляющего триггера 22, а выход - со вторым входом второго управляющего триггера 23, причем первый, второй и третий Ьходы автоматического электронного ключа 21 служит первыми входами соответственно, выходного ключа 25, первого управляющего триггера 22 и входного ключа 24 со вторым управляющим триггером 23, выходы которого соединены со входом схемы 26 сброса и вторым входом выходного ключа 25, а выход первого управляющего триггера 22 соединен со вторым входом входного ключа 24... Устройство работает следующим образом. Электрический импульс, вырабатываемый датчиком, 14 в момент прохождения мимо него метки, установленной на валу турбомашины, формируется блоком 15 и через переключатель 19 поступает на генератор 16 пилообразного напряжения непрерывной горизонтальной развертки, чем достигается его синхронизация с частотой вращения вала, т. е. время одного периода пилообразного напряжения разно времени одного оборота вала. Выходное напряжение геньратора 16 поступает на горизонтально отклоняющие пластины 18, отклоняя электронный луч, в горизонтальной плоскости. Импульсы от датчика 5 и 2, вызванные прохождением мимо них конца лопатки 6 или метки 7, поступают через переключатели 8 и 19 в зависимости от положения на блок 10 формирования игмпупьсов. С выхода блока 10 через блок 13 задержки импупьс запускает ждущий генератор 12 пилообразного напряжения вертикальной развертки. Число таках импульсов, а следовательно, и число возбужденных ими импульсов пилообразного напряжения равно числу лопаток. Выходное напряжение .генератора 12 подается на пластины 17, отклоняя электронный луч в вертикальной плоскости. Таким образом, при работе турбомаш ны, на экране электронно-лучевой трубк 1 наблюдается картина, состоящая из нулевой линии, образованной горизонтал ным движением луча, и рядом вертикаль HbES линий по числу лопаток, вызванных его вертикальным аеремешением, Импульс датчика 3 или 4, поступая на аход блока 9 форштрования импульсов, вызьшавт на его выходе короткий импульс положительной полярности, гене рируемый заторможенным блокинг-генератором, входящим в состав блока 9i Этот импупьс поступает на модулятор 1 электронно-лучевой трубкй 1, вызьюает возрастание тока электронного луча и возрастание свечения экрана. Таким образом, на вертикальных линиях или на нулевой линий появятся ярк метки по числу лопаток колеса. Регули- руя с помощью блока 13 задержки времени запуска генератора 12 относитель но момента появления импульса на выходе блока 1Q формирования, можно вывести метки на прямой ход вертикальных линий, или ofрок ясдущей развертки. При наличии некратных колебаний ло паток импульсы датчиков 2,4 и 3 при каждом оборота Korfeca будут занимать различнлз1е врем:енные положения, определя мые мгновенным фазовым Положением конца лопатки 6 в момент ее нахождения под датчиком. . Следовательно, яркая метка будет появляться выше или ниже по ходу строки для каждой колеблющейся лопатки. Множество такях меток на строке образует яркую полоску, длина которой пропорциональна двойной амплитуде изгибного или крутильного, колебания лопетки. Образующаяся на экране картина характеризует вибрационное состояние одновременно всех лопаток рабочего колеса по величине двойной амплитуды. При измерении крутильных колебаний помощью переключателя в датчик 4 подключается к входу блока 9, а датчик 2 - к входу блока 10. , Для случая изгибньЕх колебаний с помощью переключателя .8 к блоку 10 подключается датчик 5, а к блоку 9 - , датчик 3. Переключатель 19 режимов имеет два положения. В верхнем положении электронный ключ 21 в работе не участвует. Для определения частоты и формы, колебаний какой-либо лопатки переключатель 19 режимов устанавливают в нижнее положение. При этом начинает деист вовать автоматический электронный ключ 21, и ко входу генератора 16 горизонтальной развертки подключается внешний звуковой .генератор 2О. В исходном состоянии триггер 22 автоматического электронного ключа 21 . обеспечивает закрытие ключа 24, Потому импульсы с выхода блока 10 формирования импульсов (см. фиг. 2, а) не поступают на вход счетчикового депитвля 27 частоты выполненного на триггерных ячейках. Эти импульсы устанавливают триггер 23 в положение, при котором ключ 25 закрыт и импупьс датчика (см. фиг. 2, б) не поступает, на вход блока 9 устройства формирования, таким образом, метка на экране не возникает. С приходом импульса от блока 15 формирования (см. фиг. 2, в).триггер 22 опрокидывается, открывая ключ 24 (см. фиг. 2,г), пропускающий импульсы на аход делителя 27. При коэффициенте деления, установленном, например, равным дрсяти, выходной иМпульс делителя 27 появится / лишь при поступлении десятого импуль-. са от блока 1О формирования. Этот импульс вызывает опрокидывание триг гера 23, открывающего ключ 25 (см. фиг. 2, д). Но следующий одиннадцатый импульс возвращает триггер 23 в исходное состояние (фиг. 2, е). Таким образом, ключ 25 открыт в ечение интервала времени между импульсами, независимо от скорости вращения турбомашины. Триггер 23 запусает схему 26 сброса, выходной импульс оторой устанавливает все ячейки делиеля 27 и триггер 22 в исходное со тояние до прихода следующего импуль-. а от формирователя 15 (см. фиг. 2,в). Следовательно, в момент замыкания люча 25 на блок 9 формирования может, ройти импульс лишь от одной лопатки см. фиг. 2, е). При .измековии коэффициента-деления с десяти на одиннадцать пройдет импупьс от следуюшей лопатки и т.д. . Номер исследуемой лопатки ртсчитьшается слева направо по экрану электроннолучевой трубки 1, устанавливается переключателем 28 и может бьггь индицкрован.с помощью газоразрядных цифровых индикаторов, подключаемьгх к переключав телю 28. Частота звукового генератора плавно изменяется оператором до тех пор, прк-а метки на экране электронно-лучевой трубки не образуют кратковременную устойчивую форму кривой колебания, В момент фиксации изображения кривой частота генератора равна или кратна частоте колебаний и может быть отсчитана по лимбу или измерена электронносчетным частотомером, включенным на выход генератора 20. Таким образом, данное устройство обеспечивает возможность наблюдения на экране электронно-лучевой трубки прибли женной формы кривой у крутильных или изгибных. колебаний любой из лопаток ра бочего колёса турбомашины и точного измерения их частоты колебаний. Формула изобретения 1. Электронно-лучевое устройство для измерения параметров вибраций лопаток рабочего колеса турбо машины, содержашее электронно-лучевую трубку, датчики, установленные неподвижно над периферийными участками лопаток и перпенДикулйр но плоскости рабочего колеса с метками по числу Лопаток, связгнные через пере ключатель .вариантов И31лерения с блоками формирования импульсов, которые под ключены соответственно к модулятору электронно-лучевой трубки и к генератору ждущей вертикальной развертки через блок задержки, а также оборотный датчик, установленный над меткой, расположенной на валу турбомашины, связанный через свой блок формирования импульсов с входом генератора непрерывной горизонтальной развертки, причем генераторы вертикальной и горизонтальной разверток соединены соответственно с вертикально и горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности наблюдения на экране элэктронно-лучевой трубки приближенной формы кривой крутильных или изгибных колебаний любой из лопаток и точного измерения ах частоты колебаний, устройство дополнительно содержит переключатель режимов, внешний звуковой генератор, соедине ный с генераторе горизонтальной развертки через переключатель режимов, к автоматический электронный ключ, первый вход которого подключен к переключателю вариантов, второй вход - к выходу блдка формирования импульсов оборотного датчика, третий вход - ко аходу блока задержки, а выход - к модулятору электронно- 1учевой трубки че-, рез связанный с последним блок формирования импульсов.. 2, Устройство по п. 1, о т л и ч а 10щ е е с я тем, что автоматический электронный ключ содержит два управляющих триггера, входной и выходной ключи, схему сброса и счетчиковый делитель частоты с переключателем коэффициента деления, первый вход которого связан с выходом входного ключа, второй вход - с выходом схемы сброса и вторым входом первого управляющего триггера, а выход - со вторым входом второго управляющего триггера, причем первый, второй и третий входы автоматического электронного ключа служат первыми входами, соответственно, выходного ключа, первого управляющего триггера и аходного ключа со вторым управляющим триггером, выходы котеьрогю соединены со входом схемы сброса и BTopbiM аходом выходного ключа, а выход первого управляющего триггера соединен со вторым входом входного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 236827, кл. G 01 И 11/00,.

22

24

26

27

23