Измерительный детектор амплитуд колебательных скоростей рабочих лопаток турбомашины Советский патент 1980 года по МПК G01H1/10 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ДЕТЕКТОР АМПЛИТУД КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к вибрсиэмерительной технике, в частности к измерениям колебательных скоростей лопаток рабочих колес турбомашин. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительный детектор амплитуд коле бательных скоростей рабочих лопаток турбомашины, содержащий устанавливаемые на неподвижных частях Турбомашины два импульсных датчика, цепь формирования сигнала, подключенную к выходу первого импульсного датчика, состоящую из последовательно соединенных формирователя сигналов, умножителя частоты следования сигнгшов, двухвходовой схемы И, двухвходового счетчика импульсов, двухвходовой схе мы сравнения и двухвходового триггера, задатчик числа импульсов, под-. ключенный ко второму входу схемы сравнения, вторую цепь формирования сигнала, подключенную к выходу второго импульсного датчика, состоящую из последовательно соединенных форми рователя сигналов, двухвходового три гера, подключенного ко второму входу схемы И, второй вход триггера подключен ко входу умножителя частоты .следования сигналов, элемент задержки, включенный между выходом второй схемы формирования сигналов и вторым входом счетчика импульсов, трехвходовый триггер, первый вход которого подключен к выходу 1 триггера первой цепи, второй - к выходу формирователя сигналов второй , и цепь сигнализации, состоящую из схемы фиксации нуля, подключенную к выходу, и двухвходового измерительного счетчика, подключенного первым входом ко входу умножителя частоты следования сигналов 1 . Недостатком указанного измерительного детектора является то, что в нем в погрешность детектирования вибраций с заданной амплитудой входит технологическая неточность установки лопаток по величине расстояния между ниг«4 (разношагица), что приводит к дополнительной погрешности детектирования амплитуд колебаний. Цель изобретения - повышение точности измерения колебательной скорости. Указанная цель достигается тем, что детектор снабжен дополнительными тремя схемс1ми И, тремя схемами ИЛИ, четырехБХОдовым реверсивным счетчиком, генератором постоянной частоты

и измерительно-сигнализирующей схемой, первая из дополнительных схем И подключена первым входом к выходу умножителя частоты следования сигналов, вторым к выходу

триггера

первой цепи и шине сложения реверсивного счетчика, а выходом - через первую схему ИЛИ, ко входу реверсивного счетчика, вторая дополнительная схема И подключена одним входом к генератору постоянной частоты, вторым - к выходу 1 трехвходового триггера, шине вычитания реверсивного счетчика и одному из входов третьей дополнительной схемы И, соединенной вторым входом с выходом умножителя частоты следования сигналов, а выходом - со вторым входом измерительного счетчика, выход второй дополнительной схемы И подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ, выход реверсивного счетчика связан со схемой фиксации О состояния, выход которой соединен через третью схему ИЛИ с третьим входом трехвходового триггера, вторые входы второй и третьей схем ИЛИ , соединены с четвертым входом реверсивного счетчика и первым входом измерительного счетчика, выход которого подключен к измерительно-сигнализирующей цепи.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Измерительный детектор амплитуд колебательных скоростей рабочих лопаток турбомашины, содержит устанавливаемые на неподвижных частях турбомашины 1 два импульсных датчика 2, 3, цепь формирования сигнала, подключенную к выходу первого импульсного датчика 2, состоящую из последовательно соединенных формирователя 4 сигналов, умножителя 5 частоты следования сигналов , двухвходовой схемы 6 И, двухвходового счетчика 7 импульсов, двухвходовой схемы 8 сравнения и двухвходового триггера 9, задатчика 10 числа импульсов, подключениого ко второму входу {зхемы сравнения, вторую цепь формирования сигнала, подключенную к выходу второго импульсного датчика 3, состоящую из последовательно соединенных формирователя 11 сигналов, двухвходового триггера 12, подключенного ко второму входу 6 И, второй вход триггера подключен ко входу умножителя 5 частdtы следования сигналов, элемент 13з;адержки, включенный меязду выходом второй схемы формирования сигналов и вторым входом счетчика 7 импульсов, трехвходовый триггер 14, первый вход которого подключен к выходу 1 триггера первой цепи, второй - к выходу формирователя .11 сигналов второй цепи, и цепь сигнализации, состоящую из схемы 15 фиксации нуля, подключенную к выходу двухвходового измерительного счетчика 16, подключенного первым входом к входу умножителя 5 частоты следования сигналов, дополнительные три схемы 17, 18, 19 И,три схемы 20, 21

22ИЛИ,четырехвходовый реверсивный счетчик 23, генератор 24 постоянной частоты и измерительно-сигнализирующую схему 25, первая из дополнительных схем 17 И подключена первым входом к выходу умножителя 5 частоты следования сигналов, вторым - к выходу 1 триггера 9 первой цепи и шине сложения реверсивного счетчика, 23, а выходом - через первую схему 20 ИЛИ, ко входу реверсивного счетчика 23, вторая дополнительная схема 18 И подключена одним входом к генератору 24 постоянной частоты, вторымк выходу 1. трехвходового триггера 14, шине вычитания реверсивного счетчика 23 и одному из входов третьей дополнительной схемы 19 И, соединенный вторым входом с выходом умножителя 5 частоты следования сигналов,

а выходом- - со вторьпи входом измерительного счетчика 16, выход второй дополнительной схемы 18 И подключен ко второму входу первой схемы 20 ИЛИ, выход реверсивного счетчика

23связан со схемой 15 фиксации О состояния, выход которой соединен через третью схему 22 ИЛИ с третьим входом трехвходового триггера 14, вторые входы второй и третьей схем 21, 22 ИЛИ соединены с четвертым входом реверсивного счетчика 23 и первы входом измерительного счетчика 16, выход которого подключен к измерително-сигнгшизирукяцей цепи 25.

Устройство работает следующим образом.

В моменты прохождения лопатки рабочего колеса турбомашины 1 мимо импульсных датчиков 2 и 3 на их выходах появляются импульсные сигнгшы, поступающие на входы формирователей 4 и 11. С выхода формирователя 4 сигналы импульсного датчика 2 пос- тупают на умножитель 5 частоты следования сигналов, с выхода которого на вход схемы 6 И подаются импульсы с частотой в N раз большей частоты следования лопаток, Тот же импульс одновременно поступает на вход установки 1 триггера 12. С выхода схемы 6 И импульсы высокой частоты подаются на вход счетчика 7 импульсов до тех пор, пока не придет импульс датчика 3, который пройдя формирователь 11 устанавливает триггер 12 в положение О и возвращает счетчик 7 в исходное состояние через элемент 13 задержки. Если содержимое счетчика 7 не станет равным содержимому эадатчика 10, равного 5 Nq«/t,

где N - коэффициент умножения;

d - расстояние между датчиками t - теоретическая величина

межлопаточного шага, то на выходе схемы 8 сравнения сигнал отсутствует и триггер 9 остается в исходном состоянии О.

При достижении содержимым счетчика этой величины, при скорости лопатки меньшей окружной, с выхода схемы 8 сравнения на вход установки 1 триггера 9 поступает потенциал устанавливающий этот триггер в состояние 1. С выхода 1 триггера 9 разрешающий потенциал поступает на один из входов схемы 17, служащий для пропускания частоты в N раз большей частоты следования импульсов импульсного датчика 2, и шину сложения реверсивного счетчика 23, которая разрешает работу счечика в режиме накопления. Второй вход схемы И присоединен к выходу умножителя 5 частоты следования сигналов. С выхода схемы 17 И через схему 20 ИЛИ, которая служит дл пропускания импульсов с выхода схем 17 И или схемы 18 И, идет последовательность импульсов с частотой в N раз большей частоты следования импульсов датчика 2.

Реверсивный счетчик 23 иачинает суммировать импульсы, поступающие на его вход до тех пор, пока не придет импульс датчика 3, который через схему 2 ИЛИ установит триггер 9 в положение О, при этом трехвходовнй триггер 14 установится в состояние 1 и через схему 18 И с генератора 24 постоянной частоты последовательность импульсов через схему 20 ИЛИ начнет поступать на вход реверсивного счетчика 23, в этот момент с выхода 1, трехвходового триггера 14 подается на шину вычитания разрешающий потенциаип. Одновременно разрешающий потенциал поступает на вход схемы 19 И, второй вход которой соединен с выходом умножителя 5 частоты сле дования сигналов, с выхода схемы 19 последовательность импульсов, поступает на; счетчик 16 до тех пор, пока содержимое реверсивного счетчика 23 не станет равным нулю. При этом с выхода схемы 15 фиксации нулевого содержания реверсивного счетчика 23 поступает импульс через схему 22 ИЛИ на вход установки трехвхо.дового триггера 14 в состояние О. Таким образом в счетчик 23 записывается промежуточное число уменьшения скорости лопатки по сравнению с окружной скоростью и обратно пропорциональное ей, а в счетчике-le .записывается число прямо пропорциональное величине колебательной .скорости.

Описываемый измерительный детектор значительно увеличивает точность и надежность обнаружения уровня вибронапряженности лопаток рабочих колес турбомашин, так как при его использовании исключается погрешность за счет статической (из-за технологической неравномерности установки лопаток) и динамической (из-за аэродинамических сил) разноШагицы

лопаток рабочего колеса турбомашины.

10

Формула изобретения

Измерительный детектор амплитуд 5 колебательных скоростей рабочих лопаток турбомашины, содержащий устанавливаемые на неподвижных частях турбомсшшны два импульсных датчика, цепь формирования сигнала,подключенную к выходу первого импульсного датчика, состоящую из последовательно соединенных формирователя сигналов, умножителя ч астоты следования сигналов , двухвходовой схемы И, двухвхо5 дового счетчика импульсов, двухвходовой сравнения и двухвходового триггера, задатчил числа импульсов, подключенный ко второму входу схемы сравнения, вторую цепь формирования сигнала, подключенную к выходу второго импульсного датчика, состоящую из последовательно соединенных формирователя сигналов, двухвходового . триггера, подключенного ко второму входу cxeNOd И, второй вход триггера подключен ко входу тиножителя частоты следования сигналов, элемент задержки, включенный между выходом второй схемы формирования сигналов и вторым входом счетчика импульсов, 0 трехвходовый триггер, первый вход

которого подключен к выходу 1 триг гера первой цепи, второй - к выходу формирователя сигнсшов второй цепи, и цепь сигнгшизации, состоящую из 5 схема фиксации нуля, подключенную

к выходу, и двухвходового измерительного счетчика, подключённого первь 1 ВХО4СМ ко входу умножителя частоты следования сигналов, о т л и ч а П ю ц и и с я тем, что, с целью позъеаення точности измерения колебательной скорости, он снабжен дополнительньпш тремя схемами И, тремя схемами ИЛИ, четырехвходовым реверсивньм счетчиком, генератором

постоянной частоты и измерительносигнализирующей схемой, первая из дополнительных схем И подключена первым входом к выходу умножителя частоты следования сигналов,

к выходу 1 триггера первой цепи и шине сложения реверсивного счетчика, а выходом - через первую схему ИЛИ, ко входу реверсивного счетчика, 1вторая дополйительная схема И подключена одним входом к генератору

постоянной частоты, вторым - к выходу 1 трехвходового триггера, шине вычитания реверсивного счетчика и одному из входов третьей дополнительной схемы И, соединенной вторым входом с выходом-умножителя частоты следования сигналов,а выходом - со вторым входом измерительного счетчика, выход второй дополнительной схемы И подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ, выход реверсивного счетчика связан со схемой фиксации О состояния, выход которой соединен через третью схму или с третьим входом трехвходового триггера, вторые входы второй и третьей схем ИЛИ соединены с четвертым входом реверсивного счетчика и первым входом измерительного счетчика, выход которого подключен к измерительно-сигнализирующей цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 461313, кл. G 01 Н 1/10, 1975 (прототип).