Устройство для измерения вибрации роторных машин Советский патент 1982 года по МПК G01H1/00 

I

Изобретение относится к измеритель-. технике и может быть использовано для спектрального анализа вибрации роторных машин, например, газотурбинных двигателей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения вибрации роторных машин, содержащее датчик вибрации и подсоединенные If нему через усилитель два избирательных канала, каждый из которых включает последовательно связанные умноЖвтель, фильтр и квадратичный блок, выходы, которых через сумматор подсоединены к детектору, и фазовращатель IJ

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений вибраций роторных машин. Это вызвано тем, что на установившихся режимах работы существуют флуктуации скоростей вращения роторов.

Для получения результата измерения эибрадив на определенной частоте с заданной достоверностью частота опорного гонератора должна оставаться постоянной в течение определенного промежутка времени. При узких полосах пропускания фильтров отклонения частоты измеряемого сигнала от среднего значения возникающие из-за флуктуации скорости вращения ротора могут превысить ширину полос пропускания фильтров. Происходящие при этом пропадания сигналов на выходах избирательных каналов вызывают погрешности измерений, а расширение полос пропускания фильтров до величины, равной девиации частоты измеряемого сигнала, часто бывает невозможно из-за помех от близких по частоте сигналов других роторов и вибрационного шума машины.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено послеловатс-льно соединенными датчиком оборотов, 4ормнрователем импульсов, полоспвр-, фнльт юм и ограничителем амплит Ш., т.гхоп кпторого подключен к второму входу умно- житг;пя второго канала и к входу фазовра щателя, а выход последнего подсоединен к BTopoNfy входу умножителя первого канала. На чертеже изображена блок-схема устройства для измерения вибрации роторных машин. Устройство содержит датчик 1 вибрации и подсоединенные к нему через усилитель 2 два идентичных избирательных канала, каждый из которых включает последовательно связанные умножители 3 и 4, фильтр 5 и 6 и квадратичный блок 7 и 8, выходы которых Подсоединены через сумматор 9 к детектору 10, фазовращатель 11, последовательно соединенные датчик 12 оборотов, формиро«з ватель 13 импульсов, полосовой фильтр 14 и ограничитель 15 амплитуды, выход которого подключен к второму входу умножителя 4 второго канала и к входу фазовращателя 11, выход которого подсоединен к второму входу умножителя 3 первого канала. Устройство работает следующим образом. Сигнал датчика 1 вибрации, установленного на корпусе машины, через усилитель 2 поступаетна соединенные вмес5 те входы умножителей 3 и 4. Датчик 12 оборотов вырабатывает сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора . Этот сигнал поступает на вход формирователя 13 импульсов, с выхода которого последовательность прямоугольных импульсов О pet) постоянной амплитуды АО и длительностью t с частотой следования и поступает на вход полосового фильтра 14. Последовательность импульсов l/f:(tj имеет очень малую вепййину произведения t U), где (JL}jf - средняя частота вращения ротора, поэтому ее спектр содержит большое количество гармоник, кратных частоте uj Аое - . Аое fW Sp iT- -ig,, Соответствующим выбором величины произведения 1UJi добиться FfaBH(мерности спектра йоследовательности импульсов UpX) вплоть до гармоники необходимой кратности lIsN так, чтобы выполнялось условие - амплитуда гармоники поспедогде c вательности Ur(t на чистоте вращения ротора (j) ; амплитуда гармоники последовательности Up(b) на частоте NUJ-I; Д - малая величина, выбираемая исходя из требуемых погрешностей измерений. С помощью датчика 12 оборотов и формирователя 13 импульсов получают сигнал, спектр которого содержит ряд опорных гармоник с постоянными амплитудами и частотами, кратными частоте вращения ротора. При этом флуктуации частот опорных гармоник и измеряемого сигнала около средних значений Vu) , где л)l-N , синхронны. Полосовой фильтр 14 настроен на гармонику кратности V п выходного сигнала формирователя 13 импульсов, ( п -номер анализируемой гармоники, причем 1 п i N ). Ширина полосы пропускания полосового фильтра 14 выбирается больше максимальной девиации частоты опорной гармоники, но такой, чтобы исключить попадание в фильтр соседних опорных гармоник с частотами (п -1)ы и (п +l)uj. Ограничитель 15 амплитуды преобразует выходной сигнал полосового фильтра 14 в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды (меандр), {устраняя зависимость амплитуды опорно|гв сигнала, а следовательно, и результатов измерений, от частоты вращения ротора. Сигнал с выхода ограничителя 15 .амплитуды поступает на второй вход умножителя 4 второго канала. На второй вход умножителя 3 первого канала поступает сигнал с вькода фазовращателя 11, осуществляющего поворот фазы выходного сигнала ограничителя 15 амплитуды на 90 . Выходные сигналы умножителей 3 и 4 после фильтров 5 н 6 и возведения в квадрат квадратичными блоками 7 и 8 складываются в сумматоре 9. С выхода сумматора 9 сигнал поступает на детектор 10, работающий в квадратичном режиме. Выходное напряжение детектора 10 содержит информацию об амплитуде измеряемого процесса на частоте мш. Преимуществом устройства является повышение точности за счет устранения погрешностей измерений, обусловленных фпук1уац(гам{1 скорости вращения ротора. Фор м у ла изобретения Устройство для измерения вибрации роторных машин, содержащее датчик вибрации и подсоединенные к нему черюз

усипитепь два избирательных ханапа, каждый из которых включает последовательно связанные укгаожитель, фильтр и квадратичный блок, выходы которых через сумматор подсоединены к детектору, и фазовращатель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными датчиком Ьборотов, формирователем им.пульсов, полосовым фильтром и ограничив

телам амплитуды, выход которого подключен к второму входу умножителя второго канала и к входу фазовращателя, а выход последнего подсоединен к второму входу, умножителя первого канала.

Источники информации, . , принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР NO 684329, кл. G01 Н 1/ОО, 1978 (прототип).