CS219744B1

CS219744B1 - An electronic circuit for obtaining a rotating component of the speed signal

Info

Publication number: CS219744B1
Application number: CS99881A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Tluka
Original assignee: Frantisek Tluka
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1981-02-11
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká oboru měření kolísání (nerovnoměrnosti) otáček rotujících částí strojů, zejména lopatkových, jako jsou turbiny a kompresory, nebo ozubených kol. Podstata vynálezu spočívá v tom, že je vhodně zpracován signál otáček získaný z pohybu lopatek nebo zubů před snímačem otáček. Střídavý nebo impulsní signál ze snímače otáček je vlivem kolísání (nerovnoměrnosti) otáček úhlově modulován. Zařízení podle vynálezu zpracovává (demoduluje) tento úhlově modulovaný signál tak, že výsledkem demodulace je pouze fluktující složka signálu přímo úměrná kolísání otáček strojní části. Demodulátor pracuje na známém principu fázového závěsu, který však nebyl dosud v oblasti měření kolísání (nerovnoměrnosti) otáček využíván. Použití demodulátoru na principu fázového závěsu zabezpečuje vyhodnocení fluktující složky signálu otáček nejen pro režimy stacionární, ale i pro režimy přechodové. Využití vynálezu je možné Očekávat v teorii regulace plynových turbín a proudových motorů a v oblasti technické diagnostiky uvedených zařízení při stanovení příznaků poruch. Fluktující složka signálu otáček může být zpracována metodami harmonické analýzy.The invention relates to the field of measuring the fluctuations (unevenness) of the speed of rotating machine parts, especially bladed parts, such as turbines and compressors, or gears. The essence of the invention lies in the fact that the speed signal obtained from the movement of the blades or teeth in front of the speed sensor is suitably processed. The alternating or pulse signal from the speed sensor is angle-modulated due to the fluctuations (unevenness) of the speed. The device according to the invention processes (demodulates) this angle-modulated signal so that the result of the demodulation is only the fluctuating signal component directly proportional to the fluctuations of the speed of the machine part. The demodulator operates on the well-known principle of phase lock, which, however, has not yet been used in the field of measuring the fluctuations (unevenness) of the speed. The use of a demodulator on the principle of phase lock ensures the evaluation of the fluctuating component of the speed signal not only for stationary modes, but also for transient modes. The invention can be expected to be used in the theory of gas turbine and jet engine control and in the field of technical diagnostics of the above-mentioned devices in determining symptoms of malfunctions. The fluctuating component of the speed signal can be processed by harmonic analysis methods.

Description

Vynález se týká elektronického zapojení pro získání fluktující složky signálu otáček strojních částí, která je přímo úměrná nerovnoměrnosti rychlosti otáčení uvedených částí, tzn. kolísání otáček strojů.The invention relates to an electronic circuit for obtaining a fluctuating component of the speed of the machine parts which is directly proportional to the uneven speed of rotation of said parts, i. machine speed fluctuation.

Dosavadní imetody pro měření kolísání otáčeík strojních částí pracují na principu kompenzace střední hodnoty signálu otáček získaného z tachodynama, nebo po usměrnění při použití tachogenerátoru a na principu vyhodnocení fázových rozdílů u signálu o•táček získaného z impulsních čidel otáček. Kompenzační metody měření kolísání otáček jsou náročné na proces vyvažování. Při ručním vyvažování jsou méně přesné v těch případech, kdy dochází ke změnám zvolené ustálené hodnoty otáček, protože se mění citlivost a dynamika měřicího zařízení.The prior art methods for measuring the speed variation of machine parts work on the principle of compensating the mean value of the speed signal obtained from the tachodynamic or after rectification using a tachogenerator and on the principle of evaluating the phase differences of the speed signal obtained from pulse speed sensors. Compensation methods for measuring speed variations are demanding on the balancing process. In manual balancing, they are less accurate in those cases where the selected steady-state speed changes as the sensitivity and dynamics of the measuring device change.

Změny ustálených hodnot otáček mohou být pozvolné, dané regulační soustavou a nebo 1 skokové a to zejména při opakovaných měřeních, kdy nelze například u proudových motorů z principu funce vždy zabezpečit konstantní hodnotu zvoleného ustáleného režimu. Metody pracující na principu vyhodnocení fázových rozdílů sledu impulsů jsou velmi náročné z hlediska návrhu i konstrukce elektronických obvodů.Changes in steady-state revolutions can be gradual, given by the control system or one step, especially during repeated measurements, when it is not always possible to ensure a constant value of the selected steady-state mode, for example, in the case of a jet engine. Methods working on the principle of evaluation of phase differences of pulse train are very demanding in terms of design and construction of electronic circuits.

Velikost kolísání otáček zpravidla vyhodnocují pomocí šířkově modulovaného obdélníkového signálu a poskytují obvykle pouze střední hodnotu kolísání otáček. Obě dosavadní metody prakticky neumožňují zjišťvat nerovnoměrnosti rychlosti otáčení-fluktuace v přechodových režimech strojů a zařízení, jako jsou ekcelerace a decelerace, například u proudových motorů.They typically evaluate the magnitude of the speed variation using a width modulated rectangular signal and usually provide only the mean value of the speed variation. Both previous methods make it practically impossible to detect uneven rotational-fluctuations in the transient modes of machines and equipment such as acceleration and deceleration, for example in jet engines.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že snímač otáček je přes tvarovač zapojen na vstup· detektoru na principu fázového závěsu, jehož výstup je spojen s blokem pro zpracování fluktující složky signálu kolísání otáčekThe above-mentioned disadvantages are eliminated by the circuit according to the invention, which is based on the fact that the speed sensor is connected to the input of the phase locked detector via the shaper, the output of which is connected to a block for processing the fluctuating component of the speed variation signal.

44

Pomocí detektoru na principu fázového závěsu, impulsní nebo· harmonický signál z čidla otáček se zpracovává jako signál úhlově modulovaný. Demodulovaný signál z fázového závěsu představuje pouze fluktující složku, přímo úměrnou kolísání otáček. Tato fluktující složka představuje spojitý náhodný signál, z kterého lze vyhodnotit okamžité, střední i špičkové hodnoty kolísání otáček a který lze analyzovat jako náhodný proces. Předností zařízení pro získání fluktující složky signálu otáček podle vynálezu je to, že jeho citlivost a dynamika není ovlivněna nepřesností v nastavení zvolených ustálených otáček strojů a že umožňuje získávat fluktující složku signálu otáček i v libovolných přechodových režimech chodu stroje.Using a phase lock detector, the pulse or harmonic signal from the speed sensor is processed as an angle modulated signal. The demodulated signal from the phase lock is only a fluctuating component, directly proportional to the speed variation. This fluctuating component represents a continuous random signal from which the instantaneous, mean and peak values of the speed variation can be evaluated and analyzed as a random process. An advantage of the device for obtaining the fluctuating component of the speed signal according to the invention is that its sensitivity and dynamics are not affected by the inaccuracy in the setting of the selected steady-state machine speeds and that it enables to obtain the fluctuating component of the speed signal even in any transient modes.

Použití fázového závěsu v daném zařízení dle vynálezu plní úlohu automatické kompenzace zařízení na střední hodnotu otáček. Zařízení podle vynálezu představuje jednoduchý elektronický přístroj, který lze například sestavit z logických součinových členů a operačních zesilovačů. Podmínkou správné funkce zařízení podle vynálezu, nutnou pro dobrou činnost detektoru na principu fázového závěsu je to, aby nosná frekvence signálu otáček, odpovídající střední hodnotě zvoleného režimu otáček stroje, byla minimálně o dva řády vyšší, než maximální frekvence ve spektru fluktující složky signálu kolísání otáček.The use of a phase lock in a given device according to the invention fulfills the function of automatic compensation of the device to the mean value of revolutions. The device according to the invention is a simple electronic device which can be assembled, for example, from logic products and operational amplifiers. The prerequisite for proper functioning of the device according to the invention, necessary for good operation of the phase locked detector, is that the carrier frequency of the speed signal corresponding to the mean value of the selected machine speed mode is at least two orders of magnitude higher than the maximum frequency. .

Příklad provedení vynálezu je blokově znázorněn na přiloženém výkresu.An exemplary embodiment of the invention is shown in block with the accompanying drawing.

Vstupní veličinou zařízení je impulsní nebo harmonický signál ze snímače otáček 1, který je tvarovačem 2 tvarován a dále veden do detektoru 3, pracujícího na principu fázového závěsu. Demodulovaný signál z detektoru 3 představuje fluktující složku signálu kolísání otáček, kterou lze pro potřeby měření a registrace zpracovát v bloku 4.The input value of the device is a pulse or harmonic signal from the speed sensor 1, which is shaped by the former 2 and further led to a detector 3 operating on the principle of phase lock. The demodulated signal from detector 3 represents the fluctuating component of the speed variation signal that can be processed in block 4 for measurement and registration purposes.

Claims

Subject

An electronic circuit for obtaining a fluctuating component of the speed signal, characterized in that the speed sensor (1j) is connected to the input of the detector (3) on the

OF THE INVENTION of a phase lock, the output of which is coupled to a block (4) for processing the fluctuating component of the speed variation signal.