CZ306853B6

CZ306853B6 - Zařízení pro snímání vibrací

Info

Publication number: CZ306853B6
Application number: CZ2016-415A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Habanec
Original assignee: ViDiTech spol. s r.o.
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2017-08-09
Also published as: CZ2016415A3

Abstract

Zařízení pro snímání vibrací, které zahrnuje pouzdro, ve kterém jsou upevněny - piezoelektrický snímač (1) vibrací, první filtr (4), alespoň jeden první zesilovač (5A, 5B, 5C) a alespoň jeden digitální signální procesor (6, 16), přičemž piezoelektrický snímač (1) vibrací je propojený s digitálním signálním procesorem (6, 16) přes první filtr (4) a první zesilovač (5A, 5B, 5C), a - kapacitní snímač (11) vibrací, druhý filtr (14) a alespoň jeden druhý zesilovač (15A, 15B, 15C), přičemž kapacitní snímač (11) vibrací je propojený s digitálním signálním procesorem (6, 16) přes druhý filtr (14) a druhý zesilovač (15A, 15B, 15C).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro snímání vibrací, zejména u točivých strojů.

Dosavadní stav techniky

Ze stavu techniky jsou známy různé typy zařízení výše uvedeného druhu. Například český užitný vzor CZ 17783 U popisuje snímač vibrací s integrovaným teplotním čidlem, český patent CZ 301782 popisuje výrobně jednoduché a přitom prostorově nenáročné pouzdro snímače vibrací. Jak je popsáno v užitném vzoru CZ 24322 U, používá se pro vibrodiagnostiku točivých strojů obvykle dvojice zařízení pro snímání vibrací, z nichž každé se upevní k jednomu z dvojice ložisek sledovaného točivého stroje. V uvedeném známém zařízení je pak uspořádán jeden snímač (například akcelerometr), který odesílá signály do vyhodnocovacího procesoru. Vzhledem ke stále se zvyšujícím požadavkům na bezpečnost a bezporuchovost přístrojů je žádoucí navrhnout takové zařízení pro snímání vibrací, které by bylo odolné vůči různým typům poškození, resp. které by zajišťovalo správnou funkci i v případě selhání jedné z jeho částí a umožňovalo včas odhalit takováto selhání jednotlivých komponent.

Podstata vynálezu

Výše uvedený úkol je vyřešen zařízením pro snímání vibrací, které podle tohoto vynálezu zahrnuje pouzdro, ve kterém jsou upevněny

- piezoelektrický snímač vibrací, první filtr, alespoň jeden první zesilovač a alespoň jeden digitální signální procesor, přičemž piezoelektrický snímač vibrací je propojený s digitálním signálním procesorem přes první filtr a první zesilovač, a

- kapacitní snímač vibrací, druhý filtr a alespoň jeden druhý zesilovač, přičemž kapacitní snímač vibrací je propojený s digitálním signálním procesorem přes druhý filtr a druhý zesilovač.

Zařízení s výhodou dále obsahuje multiplexor, přes který jsou první zesilovač a druhý zesilovač propojeny s digitálním signálním procesorem.

Výhodné provedení zařízení obsahuje první digitální signální procesor pro analýzu signálu z piezoelektrického snímače vibrací a druhý signální digitální procesor pro analýzu signálu z kapacitního snímače vibrací.

S výhodou jsou první a druhý digitální signální procesor navzájem propojené přes sériovou komunikační sběrnici.

Rovněž je výhodné, když zařízení dále obsahuje sčítací jednotku, která je propojená s prvním i druhým digitálním signálním procesorem a s relé bezporuchového stavu.

Ve zvlášť výhodném provedení zařízení podle tohoto vynálezu obsahuje první relé překročení maximální povolené hodnoty vibrací, které je propojené s prvním digitálním signálním procesorem a druhé relé překročení maximální povolené hodnoty vibrací, které je propojené s druhým digitálním signálním procesorem.

Zařízení podle tohoto vynálezu může dále obsahovat první multiplexor zapojený mezi piezoelektrickým snímačem a prvním digitálním signálním procesorem a druhý multiplexor zapojený mezi kapacitním snímačem a druhým digitálním signálním procesorem, přičemž první digitální signál

- 1 CZ 306853 B6 ní procesor je propojený s druhým multiplexorem a druhý digitální signální procesor je propojený s prvním multiplexorem pro vysílání testovacích signálů.

A dále může zařízení obsahovat teplotní snímač, který je propojený s digitálním signálním procesorem.

Objasnění výkresů

Vynález je dále popsán na základě výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno zapojení prvního příkladného provedení zařízení pro snímání vibrací a na obr. 2 zapojení druhého příkladného provedení.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příkladné zařízení pro snímání vibrací obsahuje pouzdro, z něhož vystupuje jednak připojovací tm s vnějším závitem pro upevnění zařízení k měřenému povrchu, a jednak kabel pro připojení zařízení k vyhodnocovacímu a/nebo zobrazovacímu zařízení. V pouzdře je pak uložena sestava, jejíž zapojení je znázorněno na výkrese.

V pouzdře zařízení je tedy upevněný piezoelektrický snímač 1 vibrací, který je propojený jednak se zdrojem 2 proudu a jednak s prvním multiplexorem 3, který je zase propojený s prvním filtrem

4. První filtr 4 je propojený s první soustavou zesilovačů 5A. 5B, 5C, které jsou všechny zapojeny do prvního digitálního signálního procesoru 6.

První digitální signální procesor 6 je dále propojený s prvním relé 8 překročení maximální povolené hodnoty vibrací, jehož kontakty ovládají neznázoměný hlídaný stroj.

Dále je digitální signální procesor 6 propojen s neznázoměným zobrazovacím zařízením, které může být např. displej, mobil nebo počítač.

První digitální signální procesor 6 je rovněž propojený s prvním multiplexorem 3 za účelem jeho ovládání.

Zařízení podle tohoto technického řešení dále zahrnuje kapacitní snímač 11 vibrací, který je propojený s předzesilovačem 12, který je propojený s druhým multiplexorem 13, který je zase propojený s druhým filtrem J_4. Druhý fdtr 14 je propojený s druhou soustavou zesilovačů 15A, 15B, 15C, které jsou všechny zapojeny do druhého digitálního signálního procesoru 16.

Druhý digitální signální procesor 16 je dále propojený s druhým relé 18 překročení maximální povolené hodnoty vibrací, jehož kontakty ovládají neznázoměný hlídaný stroj.

Dále je digitální signální procesor 16 propojen prostřednictvím digitálního signálního procesoru 6 s neznázoměným zobrazovacím zařízením, které může být např. displej, mobil nebo počítač.

Druhý digitální signální procesor 16 je rovněž propojený s druhým multiplexorem 13 za účelem jeho ovládání.

První a druhý digitální signální procesor 6, 16 jsou navzájem propojené prostřednictvím sériové komunikační sběrnice 20.

Navíc zařízení obsahuje sčítací jednotku 7, se kterou jsou propojeny první i druhý digitální signální procesor 6, 16 a která je zase propojena s relé 9 bezporuchového stavu.

-2CZ 306853 B6

Relé 9 bezporuchového stavu ovládá neznázoměný hlídaný stroj.

Ve znázorněném výhodném provedení je navíc první digitální signální procesor 6 propojený s druhým multiplexorem 13, zatímco druhý digitální signální procesor 16 je propojený s prvním multiplexorem 3.

Zařízení pro snímání vibrací podle tohoto technického řešení pracuje následovně:

Zařízení pro snímání vibrací se upevní k měřenému stroji. Vysláním testovacího signálu z prvního a druhého digitálního procesoru 6, 16 do druhého a prvního multiplexoru 3, 13 se prověří stav všech součástí zapojených mezi multiplexory 3, 13 a příslušnými digitálními signálními procesory 6, 16. Případný chybový stav se odešle do zobrazovací jednotky. V případě, že výsledek testování je v pořádku, je zahájeno samotné měření. Signály z obou snímačů 1, 11 vibrací jsou vedeny přes multiplexory 3, 13, filtry 4, 14 a zesilovače 5A, 5B, 5C, 15A, 15B, 15C, do digitálních signálních procesorů 6, 16. V digitálních signálních procesorech 6, 16 jsou přivedené analogové signály převáděny na digitální a dále zpracovávány za účelem jejich analýzy, jak je to například popsáno v českém užitném vzoru 24322. Podle výsledků analýzy je pak z prvního digitálního procesoru 6 vyslán signál buď do prvního relé 8 překročení maximální povolené hodnoty vibrací, jehož kontakty ovládají neznázoměný hlídaný stroj, nebo do sčítací jednotky 7. Podle výsledků analýzy provedené druhým digitálním signálním procesorem 16 je pak z druhého digitálního procesoru 16 vyslán signál buď do druhého relé 18 překročení maximální povolené hodnoty vibrací, jehož kontakty ovládají neznázoměný hlídaný stroj, nebo do sčítací jednotky 7. Signály zaslané do sčítací jednotky 7 se sčítají za účelem srovnání obou měřicích větví do jednoho relé a výsledný signál se přes relé 9 bezporuchového stavu, jehož kontakty ovládají neznázoměný hlídaný stroj.

První a druhý digitální signální procesor 6, 6 spolu komunikují přes sériovou komunikační sběrnici 20 za účelem vzájemného porovnání signálů měřených jednotlivými snímači 1 a U.

V dalším příkladném provedení znázorněném schematicky na obr. 2 zahrnuje zařízení pro snímání vibrací piezoelektrický snímač vibrací, který je propojený přes první filtr 4 a první soustavu zesilovačů 5 s prvním multiplexorem 3. Dále toto zařízení zahrnuje kapacitní snímač 1 vibrací, který je přes druhý filtr 14 a druhou soustavu zesilovačů 5 propojen rovněž s prvním multiplexorem 3. První multiplexor 3 je pak propojený s prvním digitálním signálním procesorem 6, který je propojený s prvním relé 8 překročení maximální povolené hodnoty vibrací a s relé 9 bezporuchového stavu. První relé 8 překročení maximální povolené hodnoty vibrací a relé 9 bezporuchového stavu, jehož kontakty ovládají neznázoměný hlídaný stroj.

Zařízení podle tohoto technického řešení může s výhodou obsahovat jednotku pro bezdrátovou komunikaci (např. Bluetooth), která umožňuje bezdrátové předávání výsledků měření do zobrazovací jednotky, např. počítače nebo mobilního telefonu.

Dále toto zařízení obsahuje alespoň jeden teplotní snímač 25, který je propojený s prvním digitálním signálním procesorem 6. Výsledky měření teplot jsou rovněž analyzovány v tomto prvním digitálním signálním procesoru a následně jsou výsledky analýzy odesílány do zobrazovací jednotky.

Je zřejmé, že teplotní snímač 25 je využitelný rovněž v zapojení znázorněném na obr. 1.

S výhodou zahrnuje zařízení podle tohoto technického řešení paměťovou jednotku pro ukládání výsledků měření/analýz (neznázoměno).

Výhodou zařízení pro snímání vibrací podle tohoto technického řešení je naprostá spolehlivost měření s ohledem na to, že je měření prováděno jednak základním (piezoelektrickým) snímačem

-3 CZ 306853 B6 a jednak záložním, navíc na odlišném principu založeným (kapacitním) snímačem. Zařízení může měřit, vyhodnocovat a zaznamenávat vibrace i teplotu bez použití počítače až několik let.

Ačkoli byla popsána řada příkladných provedení, odborník z dané oblasti snadno rozpozná další možné varianty provedení zařízení podle tohoto technického řešení. Proto se rozsah ochrany neomezuje pouze na výše popsaná příkladná provedení, aleje dán definicí připojených Nároků na ochranu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro snímání vibrací, vy z n a ě uj í c í se tím, že zahrnuje pouzdro, ve kterém jsou upevněny

- piezoelektrický snímač (1) vibrací, první filtr (4), alespoň jeden první zesilovač (5 A, 5B, 5C) a alespoň jeden digitální signální procesor (6, 16), přičemž piezoelektrický snímač (1) vibrací je propojený s digitálním signálním procesorem (6, 16) přes první filtr (4) a první zesilovač (5A, 5B, 5C), a

- kapacitní snímač (11) vibrací, druhý filtr (14) a alespoň jeden druhý zesilovač (15A, 15B, 15C), přičemž kapacitní snímač (11) vibrací je propojený s digitálním signálním procesorem (6, 16) přes druhý filtr (14) a druhý zesilovač (15A, 15B, 15C).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje multiplexor (3), přes který jsou první zesilovač (5A) a druhý zesilovač (15A) propojeny s digitálním signálním procesorem (6, 16).
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje první digitální signální procesor (6) pro analýzu signálu z piezoelektrického snímače (1) vibrací a druhý signální digitální procesor (16) pro analýzu signálu z kapacitního snímače (11) vibrací.
4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že první a druhý digitální signální procesor (6, 16) jsou navzájem propojené přes sériovou komunikační sběrnici (20).
5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že dále obsahuje sčítací jednotku (7), která je propojená s prvním i druhým digitálním signálním procesorem (6, 16) a s relé (9) bezporuchového stavu.
6. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje první relé (8) překročení maximální povolené hodnoty vibrací, které je propojené s prvním digitálním signálním procesorem (6) a druhé relé (18) překročení maximální povolené hodnoty vibrací, které je propojené s druhým digitálním signálním procesorem (16).
7. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že dále obsahuje první multiplexor (3) zapojený mezi piezoelektrickým snímačem (1) a prvním digitálním signálním procesorem (6) a druhý multiplexor (13) zapojený mezi kapacitním snímačem (11) a druhým digitálním signálním procesorem (16), přičemž první digitální signální procesor (6) je propojený s druhým multiplexorem (13) a druhý digitální signální procesor (6) je propojený s prvním multiplexorem (3) pro vysílání testovacích signálů.
8. Zařízení podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje teplotní snímač (25), který je propojený s digitálním signálním procesorem (6, 16).