DE2736454C2 - Überwachungseinrichtung für schwingungsfähige, aus federnd miteinander verbundenen Massen bestehende Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung für schwingungsfähige, aus federnd miteinander verbundenen Massen bestehende System, bei der die Überwachungseinrichtung zu Schwingern zusammengeschaltete Integravoren besitzt, deren Integrationskonbtanten von den Parametern (Federkonstanten, Massenträgheitsmomente) des nachzubildenden Systems abhängen und bei der der Überwachungseinrichtung aus dem System gewonnene, den auf die einzelnen Massen einwirkenden Momenten proportionale Eingangsgrößen zugeführt sind und bei der die Schwinger so zusammengeschaltet sind, daß als Ausgangsgrößen die zwischen den Massen wirkenden Momente abgreifbar sind.

Ein derartiges Gerät ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 25 43 587 bekannt. Dort ist ein aus paarweise zusammenarbeitenden Integratoren bestehendes, schwingungsfähiges Gerät beschricbcn. das über die Winkeldifferenz zweier, elastisch miteinander verbundenen Turbinenslufcn und aus den auf die einzelnen Turbinenstufen wirkenden Momenten die Torsionsbeanspruchung der dazwischen liegenden Wellenteile bestimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine derartige Überwachungseinrichtung so zu ertüchtigen, daß ohne Messung und Integration des Drehwinkels und auch bei nicht vollkommen exakter Nachbildung der Trägheitsmomente der Massen und der Federkonstanten der zwischen die Massen geschalteten federnden Elemente das Schwingungsverhalten insbesondere hinsichtlich der Schwingungsfrcqucn/. der einzelnen Teile mit hoher Genauigkeit nachgebildet wird.

Hierdurch ist die neue Überwachungseinrichtung nicht auf sich drehende schwingiingsfähigc Systeme beschränkt, sondern kann beispielsweise auch für Anlagen angewendet werden, wo zwischen den einzelnen Massen in den Verbindungsgliedern im wesentlichen Biege- oder Zug- und Druckmomcnte auftreten.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht dabei darin, daß ein durch Kopplung der einzelnen Schwinger gebildeter Ausgangswert (Drehzahl, Moment) der Überwachungseinrichtung auf ein Summierglied zum Soll-Istwertverglcich mit einem entsprechenden Meßwert des nachzubildenden Systems gegeben wird, daß der Ausgang des Siimmicrglicdcs über

Proportionalverstärker mit einstellbaren Verstärkungsfaktoren an die Eingänge der Integratoren zur Beeinflussung der Schwingungen der einzelnen Schwinger im Sinne einer Verminderung der Abweichung zwischen dem Schwingungszustand der Überwachungseinrichtung und des zu überwachenden Systems abgeschaltet ist und daß dem Summierglied Filter vor- oder nachgeschaltet sind, die bevorzugt die Eigenfrequenzen des nachzubildenden Systems durchlassen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Hierbei wird davon ausgegangen, daß das nachzubildende System eine mit vier Turbinenstufen versehene Welle eines Dampfturbinensattes ist, auf der außerdem noch ein Generator und die Erregermaschine des Generators angeordnet ist. Ein derartiges System kann man als schwingungsfähiges System auffassen, das sechs Massen und fünf zwischen den Massen angeordnete Federn besitzt. Die Massen werden dabei von den einzelnen Stufen der Dampfturbine vom Rotor des Generators und der Erregermaschine dargestellt, während die Federn die zwischen den einzelnen Massen befindlichen Wellenslücke sind. Dieses System kommt dann ins Schwingen, wenn beispielsweise infolge eines Fehlers im elektrischen Netz eine plötzliche Änderung des auf den Generator wirkenden Drehmomentes vorhanden ist. Mit Hilfe des Gerätes sollen nun möglichst genau die dabei auftretenden Momente in den einzelnen Weilenabschnitten nachgebildet werden. Derartige Meßwerte gestatten es dann, besondere Beanspruchungen und die Dauerbelastung einzelner Wellenabschnitte zu erkennen und in einem nachgeschalteten Rechner den Ermüdungszustand festzustellen, um so eine Aussage über die Dauerbeanspruchung der einzelnen Wellenpunkte zu gewinnen. Mit Hilfe dieser Schaltung ist es also möglich, ziemlich exakt festzustellen, wann unter Umständen eine Revision oder eine Erneuerung der Welle notwendig wird.

F i g. I zeigt nun das nachgebildete System, bestehend aus Masser mit den Trägheitsmomenten /1 bis /4 für die Trägheitsmomente der Turbinenstufen sowie /G und /E für die Trägheitsmomente des Generators und der Erregermaschine. Die Federkonstante der zwischen je zwei Massen angeordneten federnden Elemente sind mit Cl, 2; C2, 3; C3, 4; C4, G und CG. E gekennzeichnet. In diesen Federn wi.ken die Wcllenmomente M 1, 2; /V/2, 3; M3,4: M 4, C und MG, £ die von dem Gerät zu ermitteln sind. Außerdem übt der Ständer des Generators auf den Läufer ein Drehmoment aus, das mit MG bezeichnet ist. Auf die Turbinenstufen wirken entsprechende vom eingespeisten Dampf herrührende Momente M\ bis M4. Diese genannten Torsionsmomente lassen sich aus dem Frischdampfdruck und dem Dampfdurchsatz durch die einzelnen Turbinenstufen ermitteln. Außerdem ist mit einer der schwingenden Massen ein Meßgeber 1 verbunden, der im Ausführungsbcispi?! nach F i g. I die Drehzahl η X mißt. Beispielsweise für die Torsionsschwingungsinessung eines Turbogenerators kann das Signal des Meßgebers aus den Nutoberwellen des Rotors gewonnen werden. Eine Mcßschleife im Luftspalt des Generators mit der Polteilung, die der Rotornutteilung entspricht, enthält als Ausgangsgröße praktisch nur die Nutoberwelle. Diese Ausgangsgröße kann unmittelbar als ein feinfühliges Signal für die Drehzahl mit der überlagerten Torsionsschwingung benutzt werden, wenn der Generator nur eine Nutteilung Ί;.Ί.

Das Modell zur Nachbildung dieses Systems ist für einen Teil der Massen in Fig.2 dargestellt. Von dem Meßgeber 1, der im Ausführungsbeispiel aus einer Impulsscheibe auf der Welle besteht, die eine Impulsfolge abhängig von der Drehbewegung der Welle abgibt, wird ein Umsetzer 2 zur Umsetzung des interessierenden Frequenzbereiches in eine Spannung angesteuert. Die Ausgangsspannung des Umsetzers 2 ist proportional der Drehzahl η 1. An den Ausgang des Umsetzers 2 ist ein Hochpaß 3 geschaltet, der aus der die Drehzahl darstellenden Kurve die niedrigen Frequenzen (z. B. 0 bis 2 Hz) aussiebL Nach dem Hochpaß ist ein Filter 4 geschaltet, das die über den zu erwartenden Schwingungsfrequenzen liegenden Stcrfrequenzen aus dem Meßwert eliminiert, so daß am Ausgang des Filters 4 eine Drehzahl nm erscheint, die nur noch die Frequenzen im Bereich von etwa 3 bis 35 Hz enthält.

Diese Frequenz gelangt auf ein Summiergüed 5, dem eine entsprechende Frequenz über die Leitung 6 aus dem Modell mit negativem Vorzeichen zugeführt wird. Auf der Ausgangsleitung 7 des Summiergliedes 5 erscheint also die Differenz der beiden dem Summierglied 5 zugeführten Spannungsverläufe, die immer dann Null ist, wenn der Schwingungszustand des Modells vollständig mit dem Schwingungszustand des nachzubildenden Systems übereinstimmt. Die Ausgangsleitung 7 ist über Proportionalverstärker 8 bis 14 an Summierglieder 16 bis 22 geschaltet, die vor jedem Eingang eines Integrators 23 bis 29 liegen. Ein Proportionalverstärker 15 ist unmittelbar einem weiteren Integrator 30 vorgeschaltet, dessen Ausgang über Anpassungsbausteine 31 bis 33 mit den Summiergliedern 17, 19 und 21 verbunden ist. Der Proportionalverstärker 15 ist dabei wie die übrigen Proportionalverstärker 8 bis 14 auf einen bestimmten, von dem nachzubildenden System abhängigen und berechenbaren Verstärkungsfaktor eingestellt, so daß am Ausgang jeweils ein dem Eingang proportionaler Wert auftritt. Die Anpassungsbausteine 31 bis 33 sind im wesentlichen Widerstandsschaltungen, die bestimmte Anteile des Ausgangs vom Integrator 30 auf die Summierglieder 17, 19 und 21 gelangen lassen. D:?se Anteile sind in Verbindung mit der Integrationskonstante des Integrators 30 und dem Verstärkungsfaktor des Proportionalverstärkers 15 so ausgelegt, daß aul die Summierglieder 17, 19 und 21 immei dann ein Korrektursignal über die Anpassungsbausteinc 31 bis 33 gelangt, wenn die Summe aller in das System eingespeisten Momente (Summe von MX bis /V/4 und MG) nicht den Wert Null hat. Der Proportionalverstärker 15 mit dem Integrator 30 und den Anpassungsbausteinen 31 bis 33 dienen also dazu, Meßfehler, die bei der Ermittlung der einzelnen Momente auftreten, dann zu kompensieren, wenn durch diese Meßfehler die Summe aller Momente von Null verschieden ist.

Die Integratoren 23, 25 und 27 haben eine Integrationskonslante, die von den Trägheitsmomenten der zugehörigen Massen / !, /2 und /6 abhängen. Die übrigen für die anderen vorhandenen Massen beim Ausführungsbeispiel vorgesehenen Integratoren sind ip gleicher Weise geschalte! und der Übersicht halber in F i g. 2 nicht mit dargestellt, jedem der Integratoren 23, 25, 27 ist ein Rückkoppiungsverstärker 34. 35, 36 parallel geschaltet, der mit negativem Vorzeichen auf das jeweilige, dem Integrator 23, 25, 27 vorgeschaltete Summierglied 17,19,21 einwirkt. Diese Rückkopplungsverstärker besitzen Verstärkungsfaktoren, die der Dämpfung hei der Schwingung der einzelnen Massen entsprechen. Diese Dämpfung ist beispielsweise bei einer Turbinenstufe durch die Reibung zwischen den

rurbincnschaufeln und dem Dampf gegeben.

An den Ausgang der Integralen ui 23, 25, 27 ist außer den Eingängen der Rückkopplungsverstärker 34, 35 und 36 je ein Summiergiied 18. 20 und 22 geschaltet. An dem Ausgang dieser Summierglieder liegen Integratoren 24, 26 und 28. deren Integralionskonstanten der jeweiligen Federkonstante des federnden Elementes zwischen je zwei Massen entspricht. Jeder Ausgang dieser Integratoren 24, 26 und 28 stellt eine Ausgangsleitung 37, 38, 39 des Systems dar. die ein Signal entsprechend den Momenten Mi, 2. Λ/2, 3 bis MC. /;' führt. Die ii legraio'cn 23, 24; 25, 26; 27, 28 ergeben je paarweise einen Schwinger, der mit einer Frequenz schwingt, die mit der Eigenfrequenz zweier benachbarter Massen des nachzubildenden Systems übereinstimmt. Wenn diese frequenz verschieden ist von der entsprechenden Frequenz bei dem nachzubildenden schwingungsfähigCu .jy^iClM. CniitClli CiHC riL/WCiCnürif: /",VISChCm CjC" Aiisgangsdrehzahl des Modells auf der Leitung 6 und dem Ausgang des filters 4. so daß ein Korrektursignal über die Ausgangsleitung 7 des Summiergliedes 5 und beispielsweise über die Proportionalverstärker 9 und 10 auf den Eingang der Integratoren 23 und 24 derart gegeben wird, daß sich die .Schwingungsfrequenz wieder dem nachzubildenden Modell angleicht. Dies hat zur folge, daß sich bei nicht exakt eingestellten, dem "I ragheitsmoment br.v der federkonstan'cp entsprechenden Integrationskonstanten für die Integratoren 23 und 24 immer die gleiche .Schwingungsfrequenz wie beim entsprechenden Teil des nachzubildenden Systems einstellt.

Die Ausgänge der Integratoren 24, 26 und 28 sind einmal mit negativen und einmal mit positiven Vorzeichen an .Summierglieder 40, 41, 42 geschaltet, zu denen die Eingangslcitungcn mit den Momenten M 1 bis ,V/4 und MG entsprechenden Meßwerten führen. Die Ausgänge dieser Summicrglieder 40 bis 42 sind an die Summierglieder 17, 19 und 21 angeschlossen und stellen damit je eine Rückkopplung für den aus den Integratoren 23, 24; 25, 26; 27, 28 bestehenden Schwingern dar. In diese Rückkopplungslcitungen sind Rückkopplungsverstärker 43 bis 45 eingeschaltet, deren Verstärkungsfaktoren dem Verhältnis der Trägheitsmomente jeweils benachbarter Massen des nachzubildenden Systems entsprechen. So ist beispielsweise der Verstärkungsfaktor des Rückkopplungsverstärkers 43 proportional zum Verhälmis der Trägheitsmomente der Massen/2 :/ 1.

Die Wirkungsweise des Modells ist dabei wie folgt:
Im Summierglied 41 wird die Differenz der Momente der zugehörigen benachbarten Abschnitte des Systems M 1, 2 und Av 2, 3 gebildet. Dazu wird das auf die Masse 2 wirkende Moment Λ/2 addiert. Unterstellt man. daß das Moment M 1, 2 kleiner ist als der entsprechende Wer! ;m nachzubildenden System, so erscheint am Ausgang des .Summiergliedes 41 eine negative Ausgangsgröße, die über den Rückkopplungsverstärker 43 entsprechend dem Verhältnis der Trägheitsmomente der Massen 1 und 2 verstärkt wird und am Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 43 ein negatives Signal erz.eugt. Dieses negative Signal erhöht den Ausgangswert des .Summiergliedes 17. da der Ausgang des Rückkopplungsverslärkers 43 mit negativen Vorzeichen an das Summierglied 17 angeschlossen ist. Damit wird der l.mgangswert des Integrators 23 erhöht, so dab in der Folge eine Erhöhung des Ausgangs des Integrators 24 die Folge ist. Diese Beeinflussung über die Rückkopplungsstrecke wirkt so lange, bis der Ausgang des Integrators 24 dem auf die Feder mil del Federkonstante Cl, 2 wirkenden Mo men i /V/l, 2 entspricht. Dies wird vor allem deshalb sichergestellt weil die Proportionalverstärker 9 und 10 dafür sorgen daß zwischen den Integratoren 23 und 24 ein Signa erscheint, das immer der Diffcrcnz.drehzahl zwischen den Massen mit den Trägheitsmomenten /I und /2 entspricht.

In gleicher Weise sorgt der Proportionalverstärker f in Verbindung mit dem Ausgang des Summier u'üo· L ■■, 4< dafür, daß am Ausgang des dem Summierglied K nachgcschalletcn Integrators 29 ein Meßwert erscheint der der Drehzahl des nachzubildenden Systems an du ι Stelle entspricht, an der der Meßgeber I im naehzubii dcndcn System angeschlossen is!. Aus dieser Drehzah werden durch einen dem Integrator 29 nachgeschal telen I lochpaß 46 und ein Filter 47 wiederum di

47 kann über weitere Proportionalverstärker 48 noch irr Sinne einer Stabilisierung des Regelkreises beeinfluß werden.

An Stelle des Integrators 29 und des nachgeschalteter Hochpasscns 46 kann <ij-h ein rückgekoppelter lntCj.:utor eingesetzt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Nachbildung eines sich drehender Systems, das Tors! n schwingungen ausführt, da sons /wischen [cm Integrator 29 und dem llochpaü 46 eint sehr hohe, der Nenndrehzahl entsprechende Spannung auftritt.

Bei dem in F i g. 2 beschriebenen Au^i
können sich insbesondere bei .icnwmgungsfähiger Systemen mit vielen miteinander verbundenen Massel Verstärkungsfaktoren für die Proportionalverstärker J bis 15 ergeben, die wegen des geringen Einflüsse? einzelner Schwingungen von zwei benachbarten insbesondere kleineren Massen auf den im Meßgeher 1 gemessenen Schwingungsvcrlauf sehr hohe Werk erfordern. Um auch derartig komplexe schwingungsfä hige Systeme mit handelsüblichen Bausteinen (Vcrstär kern. Widerständen) mit ausreichender Gcnauigkei nachbilden zu können, wird ein Transforma;ionsmodcl mit voneinander entkoppelten Schwingern vorgcschla gen. Während im Ausführungsbci'.piel nach Fig.; benachbarte, aus je zwei in Reihe geschaltete! Integratoren bestehende Schwinger mit der gleicher Rückkopplung versehen sind, sind im folgendet Ausführungsbeispiel die einzelnen Schwinger voneinan der entkoppelt, so daß jeder Schwinger eine bestimmt! Eigenfrequenz besitzt.

Das schwingungsfähige System, wie es in Wirklich..;i vorliegt und wie es im Prinzip in Fig. I dargestellt ist mit denselben Massen und dazwischen angeordneter Federn läßt sich durch mathematische Schwingungsglei chungen beschreiben. Genau so wie beispielsweise zwe in Reihe geschaltete Widerstände das gleiche Verhalter aufweisen, wie zwei parallel geschaltete Widerstände wenn die Widerstandswerte entsprechend veränder sind, so läßt, sich dieses in Fig. 1 dargestellte schwingungsfähige System mathematisch transformie ren in ein schwingungsfähiges System mit Massen. di( jede für sich über eine Feder mit einer festen Unterlage verbunden sind. Die Transformationsgleichungen sine beispielsweise aus dem Buch »Control and Dynamie Systems« von Takahashi zu entnehmen. Eit derartiges transformiertes System — angewendet au das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 — würde beispiels weise so aussehen, wie in Fi g. 3 dargestellt. Nach der Transformationsgleichungen ergeben sich dann sech¹

Massen mit den Trägheitsmomenten TM 1 bis TMb und den Federn mit den Federkonstanten f\ bis A5. Die Masse mit dem Trägheitsmoment TM% ist dabei nicht mit der Unterlage 49 verbunden.

In Fig. 4 is: nun eine Schaltung dargestellt, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 bezeichnet sind. Wiederum ist ein .Summierglied 5 vorgeselien, das die Schwingungen bzw. Droh/ah'en von Modell und nachzubildendem System vergleicht. Der besondere Vorteil dieses Modells besteht darin, daß die auf die transformierten Massen einwirkenden, eine Schwingung erregenden Momente nur noch für zwei bis maximal drei der sechs Massen so groß sind, daß sie in dem Modell berücksichtigt werden müssen. Man kommt also nut zwei (bis drei) Schwingern, die jeweils wieder aus je zwei Integratoren bestehen können, bei der Nachbildung dieses transformierten Systems aus. Infolgedessen führt die Ausgangsleitung 7 des Summiergliedes 5 zu nur noch vier Proportionalverstärkern 50 bi:. 53. In die Ausgangsleitung 7 ist zusätzlich gegenüber Fig. 2 ein irugrator 85 mit einer Rückkopplung 86 eingeschaltet. Dieser bewirkt eine Zeitverzögerung bei der Weiterleitung des Signals in der Ausgangsleitung 7, die gröber ist als die durch parasitäre Zeitkonstanten der Bauelemente sich ohnehin einstellende Zeitverzögerung. Bei der Auslegung der Verstärker 50 bis 53 und der Rückkopplung 86 läßt sich die Zeitkonstante des Integrators 85 berücksichtigen. Hierdurch sind die unbekannten parasitären Zeitkonstanten der Bauelemente vernachlässigbar und haben einen geringeren m Einfluß auf die Genauigkeit und die Stabilität der Nachbildungsschaltung. In F i g. 4 ist dem Proportionalverstärker 50 ein Schwinger 54 und dem Proportionalverstärker 51 ein Schwinger 55 nachgeschaltet. Jeder Schwinger schwingt mit einer bestimmten, in der J5 gemessenen Drehzahl am Eingang des Summiergl^:edes enthaltenen Eigenfrequenz, wird aber von allen Momenten in unterschiedlicher Weise angeregt. Die Schwinger 54 und 55 sind zur Berücksichtigung dieser Anregung zwischen zwei Verknüpfungsschaltungen 56 und 57 und zwei Aufteilungsschaltung 58 und 59 geschaltet.

Eine derartige Verknüpfungsschaltung ist in Fig.5 dargestellt. Sie besitzt fünf Eingangsleitungen für die Momente MI bis M4 und MG und je zwei Proportionalverstärker 60 und 61 für jede Eingangsleitung. Die Ausgänge aller Proportionalverstärker 60, die entsprechend den errechenbaren Koeffizienten aus der Transformation unterschiedliche Verstärkungsfaktoren besitzen, werden in Summiergliedern 62 und die Ausgänge der Proportionalverstärker 61 in Summiergliedern 63 summiert. Der Ausgang der Summierglieder 62 ist beispielsweise an den vorgeschalteten und der Ausgang der Summierglieder 63 an den nachgeschalteten Integrator des der Verknüpfungsschaltung nachgeschalteten Schwingers geführt. Von der Verknüpfungsschaltung 56 beispielsweise führen also zwei Leitungen zum Schwinger 54.

Entsprechend sind die Aufteilungsschaltungen 58 und 59 aufgebaut, wie im einzelnen aus F i g. 6 hervorgeht. Sie besitzen je eine Eingangsleitung 64, 65 und jeweils sechs Proportionalverstärker 66 und 67. Die Ausgänge der Proportionalverstärker 66 und 67 entsprechen den Ausgangswerten für die einzelnen Momente MI, 2; M2, 3; /V/3, 4; Af4, C und A/6, f, und dem Ausgangswert für die Drehzahl η I. Da beide Fjgenfrequenzen der Schwinger 54 und 55 zu allen Teilmomenten Beiträge liefern, sind die Ausgänge von je zwei Proporlionalverstärkern der Proportionalverstärker 66 und 67 über ein Summierglied 68 miteinander und mit der jeweiligen Ausgangsleitung verbunden.

Zur Berücksichtigung der freien Masse in F i g. 3 ist zu den beiden Schwingern 54 und 55 ^iί einzelner Integrator 69 parallel geschaltet, der wiederum zwischen eine Verknüpfungsschaltung 70 und eine Aufteilungsschaltung 71 geschaltet ist. Der Integrator 69 besitzt e'ne Rückkopplung, so daß er gleichzeitig die Wirkung des Hochpasses 46 in F i g. 2 übernehmen kann. Parallel zu diesem rückgekoppelten Integrator liegt ein weiterer Integrator 72, der über den Proportionalverstärker 53 wie der Integrator 30 an die Ausgangsleilung 7 des Summiergliedes 5 angeschlossen ist und ein Korrektursignal abgibt, wenn die Summe 11 Her gemessenen Momente nicht Null ergibt. Dieses Korrektursignal gelangt über eine Aufteilungsschaltung 73 zu einem Summierglied 74, dessen Ausgang zusammen mit dem Ausgang des Summiergliedes 68 und dem Ausgang der Aufteilungsschaltung 71 zu einem Summierglied 75 führt, von dem die Ausgangsleitiingen 76 des Modellteiles abgehen, das von der Frequenz beeinflußt ist.

Wegen der geringen Anregungsamplituden für die Massen mit den Trägheitsmomenten TM3, TM4 und TM 5 in Fig. 3 sind für diese Massen keine Schwinger vorgesehen. Trotzdem treten zwischen diesen Massen statische Torsionsmomente auf, die im transformierten Modell nach F i g. 3 dazu führen, daß die Federn mit den Federkonstanten /"3 bis /"5 mehr oder weniger vorgespannt sind. Diese Vorspannung jeder Feder ist Wiederum abhängig von allen Eingangsmomenten. Zur Berücksichtigung dieses Einflusses liegt parallel zu den Schwingern und Integratoren eine Verstärkermatrix 77, die ebenfalls an den Ausgang einer Verknüpfungsschaltung 78 angeschlossen ist und deren Ausgänge, die in der Zahl den Ausgangsleitungen 76 entsprechen, zu einem Summierglied 79 für jede Ausgangsldtung geführt sind. Auch die Ausgangsleitungen 76 sind an die Summierglieder 79 geführt.

Am Ausgang der Summierglieder 79 können die Ausgangsgrößen des Modells abgegriffen werden. Eine dieser Ausgangsleitungen 80 führt zu einem Summierglied 81, dessen zweiter Eingang an ein Filter 82 geschaltet ist. Das Filter 82 liegt parallel zu den bisher beschriebenen Schwingern und Integratoren und ist ebenfalls zwischen einer Verknüpfungsschaltung 83 und einer Aufteilungsschaltung 84 angeordnet. Es entspricht in seiner Funktion dem Filter 47 in F i g. 2, so daß sich in der Ausgangsleitung 6 des Summiergliedes 81 ein Wert ergibt, der der Summe aller Einzelschwingungen der Massen mit den Trägheitsmomenten TMl bis ΓΛί6 entspricht. Diese Schwingung kann dann im Summierglied 5 wie auch im ersten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 mit der gemessenen Schwingung des nachzubildenden Systems verglichen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Überwachungseinrichtung für schwingungsfähige, aus federnd miteinander verbundenen Massen bestehende Systeme, bei der die Überwachungsseinrichtung zu Schwingern zusammengeschaltete Integratoren besitzt, deren Integrationskor.stanten von den Parametern (Federkonstanten, Massenträgheitsmomente) des nachzubildenden Systems abhängen, und bei der der Überwachungseinrichtung aus dem System gewonnene, den auf die einzelnen Massen einwirkenden Momenten proportionale Eingangsgrößen zugeführt sind und bei der die Schwinger so zusammengeschaltet sind, daß als Ausgangsgrößen die zwischen den Massen wirkenden Momente abgreifbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Kopplung der einzelnen Schwinger gebildeter Ausgangswert (Drehzahl, Moment) der Überwachungseinrichtung auf ein Summiergüed (5) zum Soü-Istwertvergleich mit einem entsprechenden Meßwert des nachzubildenden Systems (Fig. 1) gegeben wird, daß der Ausgang des Summiergliedes (5) über Proportionalverstärker (8 bis 15 und 50 bis 53) mit einstellbaren Verstärkungsfaktoren an die F.ingänge der Integratoren (23 bis 28) zur Beeinflussung der Schwingungen der einzelnen Schwinger im Sinne einer Verminderung der Abweichung zwischen dem Schwingungszustand der Überwachungseinrichtung und des zu überwachenden Systems aufgeschaltet ist und daß dem Summierglied i5) (4, 47) vor- oder nachgeschaltet sind, die bevorzugt die Eigenfrequenzen des nachzubildenden Systems durchlassen.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung einzelne, miteinander nicht gekuppelte, mit je einer Eigenfrequenz des nachzubildenden Systems oszillierende Schwinger (54, 55) enthält, daß die Schwinger eingangsseilig an Verknüpfungsschaliungen (56, 57) und ausgangsseitig an Aufteilungsschallungen (58, 59) angeschlossen sind, daß die Verknüpfungs- und Aufteilungsschaltungen einerseits an den zugehörigen Schwinger und andererseits an Ausgangsleitungen (76) und Eingangsleitungen mit den auf die Massen wirkenden Momenten proportionale Größen (M 1 — M4, MG) führen, die in jeder Verknüpfungsschaltung über Proportionalverstärker (60, 61) mit berechenbaren Faktoren für clic einzelnen Eigenfrequenzen Summicrglicd'jrn (62, 63) zugeführt sind, daß die Ausgangsleitungen aller Auftciliingsschaltungen (58, 59, 71, 73, 84), die zur Ermittlung der gleichen Ausgangsgröße dienen, zusammengefaßt sind, so daß sich jede Ausgangsgröße (Ml, 2; MI, 3; bis MG, E) aus einzelnen jrcqucnzabhängigen Teilen /usammcnselzt.

J. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung der durch die Schwinger (54, 55) nicht erfaßten statischen, auf die Federn wirkenden Momente eine einzelne nicht schwingende Verstärkermatrix (77) den Schwingern (54,55) parallel geschaltet ist.

4. Überwachungseinrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur von Meßfehlern und Modellvereinfachiingen bei den auf die Massen wirkenden Momenten (M 1, M 2 bis MG) ein zusätzlicher Integrator (30, 72) vorgesehen und eingangsseitig über einen Proportiorialvcrsiär-

ker (15,53) an die Ausgangsleitung des Summiergliedes (5) zum Soll-Istwert-Vergleich und ausgangsseilig an Summierglieder (17, 19, 21) zur Bildung der Differenzmomente oder an ein Summierglied (74) zur Bildung der Ausgangsgrößen angeschlossen ist.

5. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgangsleitung (7) eiiies Summiergliedes (5) zum Vorgleich der Frequenzen der Nachbildung und des nachzubildenden Systems ein rückgekoppelter Integrator (85, Fig.4) eingeschaltet ist, dessen Zeitkonstante größer ist als die parasitären Zeitkonstanten der übrigen verwendeten Bauelemente.

6. Überwachungseinrichtung nach Anspruch I zur Nachbildung der Torsionsschwingungen eines mit einer Turbine gekuppelten Generators, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgeber (1) im Luftspalt des Generators eine Meßschleife angeordnet ist.