FR2622974A1

FR2622974A1 - Device for detecting and measuring hyposynchronous oscillations of a shaft, in particular a shaft of a turbo-generator unit

Info

Publication number: FR2622974A1
Application number: FR8715358A
Authority: FR
Inventors: Gerard Ebersohl
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1989-05-12
Anticipated expiration: 2007-11-05
Also published as: FR2622974B1

Abstract

The device consists of two detection assemblies and a measurement circuit 37. Each detection assembly comprises an electromagnetic sensor associated with a detection circuit. The sensor consists of a stationary magnetic circuit and moving reference devices R1, R2 which are integral with the shaft 2, which break a magnetic flux in the magnetic circuit. The breaks in the flux are detected by the detection circuit 35 which delivers a pulse on each break. The measurement circuit 37 constructs a pulse when the time separation between the pulses delivered by the detection circuit 35, 36 is greater than a value Tmax corresponding to a maximum allowable angle of twist of the shaft in a constant-load regime; a counter sums the pulses thus constructed.

Description

Dispositif de déteotion et de mesure des oscillations hyposynchrones d'un arbre. notamment d'un arbre d'un groupe turbo-alternateur
L'invention concerne la détection et la mesure des oscillations hyposynchrones d'un arbre et notamment d'un arbre d'un groupe turbo-al ternateur, de telles oscillations prenant naissance lors de contraintes occasionnelles engendrées par des perturbations électriques sur le réseau électrique auquel le groupe turbo-alternateur est relié. Detection and measurement device for hyposynchronous oscillations of a tree. in particular a shaft of a turbo-alternator group
The invention relates to the detection and measurement of hyposynchronous oscillations of a shaft and in particular of a shaft of a turbo-al ternator group, such oscillations arising during occasional stresses generated by electrical disturbances on the electrical network to which the turbo-generator group is connected.

Parmi les sources de perturbations on peut citer la compensation série des lignes de transmission de courant alternatif, les systèmes de transmission de courant continu sous haute tension (HVDC), les convertisseurs alternatif continu. Les contraintes engendrées se traduisent par des torsions de la ligne d'arbre du groupe turbo-alternateur, qui peuvent provoquer une résonance hyposynchrone entre le groupe et la ligne de transmission. Les perturbations entrainent une fatique de la ligne d'arbre du groupe, et la connaissance de la valeur descontraintes de torsion, c'est-à-dire des déplacements angulaires de la ligne d'arbre, permet de connaitre les fatigues subies par ladite ligne d'arbre, afin d'éviter les risques de rupture de celle-ci. Among the sources of disturbance we can cite the series compensation of the AC transmission lines, the high voltage direct current transmission systems (HVDC), the AC converters. The stresses generated result in torsions of the shaft line of the turbo-generator group, which can cause a hyposynchronous resonance between the group and the transmission line. The disturbances cause a fatigue of the line of shaft of the group, and the knowledge of the value of torsional stresses, that is to say angular displacements of the line of shaft, makes it possible to know the fatigue undergone by said line to avoid the risk of breakage.

La détection des déplacements angulaires se fait habituellement par des capteurs optiques placés sur la ligne d'arbre et la mesure des oscillations est effectuée par un dispositif de mesure placé à proximite des capteurs. D'une part le fonctionnement des capteurs optiques peut être perturbé par des projections d'huile, notamment le capteur situé entre l'alternateur et le réducteur de vitesse, et d'autre part par I'humidité ambiante, celle-ci constituant également un environnement climatique sévère pour les circuits électroniques du dispositif de mesure. The detection of angular displacements is usually done by optical sensors placed on the shaft line and the measurement of the oscillations is carried out by a measuring device placed near the sensors. On the one hand the operation of the optical sensors can be disturbed by oil splashes, in particular the sensor located between the alternator and the speed reducer, and on the other hand by the ambient humidity, the latter also constituting a severe climatic environment for the electronic circuits of the measuring device.

Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de detection et de mesure des oscillations hyposynchrones dont les- performances soient indépendantes des conditions d'environnement précitées. The object of the invention is to provide a device for detecting and measuring hyposynchronous oscillations whose performance is independent of the aforementioned environmental conditions.

L'invention a pour objet un dispositif de détection et de mesure des oscillations hyposynchrones d'un arbre, notamment celui d'un groupe turbo-alternateur, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier et un deuxième ensembles de détection et un circuit de mesure et que chaque ensemble de détection est constitué par un capteur électromagnétique et un circuit de détection relie au circuit de mesure, ledit capteur comportant une partie fixe et une partie mobile solidaire de l'arbre et comportant des dents réparties uniformément qui viennent couper un flux magnétique de la partie fixe, ledit circuit de détection délivrant une impulsion à chaque coupure dudit flux magnétique. The invention relates to a device for detecting and measuring the hyposynchronous oscillations of a shaft, in particular that of a turbo-alternator group, characterized in that it comprises first and second detection assemblies and a circuit and that each detection assembly is constituted by an electromagnetic sensor and a detection circuit connected to the measurement circuit, said sensor comprising a fixed part and a movable part secured to the shaft and comprising teeth uniformly distributed which come to cut a magnetic flux from the fixed part, said detection circuit delivering a pulse at each cut of said magnetic flux.

Le dispositif de détection et de mesure des oscillations hyposynchrones de l'invention est constitué par deux ensembles de détection et un circuit de mesure. Chaque ensemble de détection comprend un capteur électromagnétique associé à un circuit de détection, le capteur étant constitué d'un circuit magnétique fixe et de repères mobiles solidaires de l'arbre du groupe turbo-alternateur, lesdits repères coupant, lorsque l'arbre est en rotation, un flux magnétique du circuit magnétique ; les coupures du flux magnétique sont détectées par le circuit de détection associé qui délivre une impulsion à chaque coupure du flux. Les repères mobiles d'un capteur et ceux de l'autre capteur sont fixés en deux endroits de l'arbre entre lesquels on veut mesurer les oscillations.Les circuits de détection sont reliés au circuit de mesure qui élabore une impulsion lorsque l'écart de temps entre les impulsions délivrées par les circuits de détection est supérieur à une valeur T max correspondant à un angle de torsion maximal admissible de l'arbre en régime de charge constant, c'est-à-dire à un écart angulaire maximal Q max entre les repères des deux capteurs ; un compteur comptabilise les impulsions ainsi élaborées. The hyposynchronous oscillation detection and measurement device of the invention consists of two detection assemblies and a measurement circuit. Each detection assembly comprises an electromagnetic sensor associated with a detection circuit, the sensor being made up of a fixed magnetic circuit and of movable marks secured to the shaft of the turbo-alternator group, said marks cutting, when the shaft is in rotation, a magnetic flux of the magnetic circuit; breaks in the magnetic flux are detected by the associated detection circuit which delivers a pulse each time the flux is cut. The moving marks of one sensor and those of the other sensor are fixed in two places on the shaft between which we want to measure the oscillations. The detection circuits are connected to the measurement circuit which generates a pulse when the deviation of time between the pulses delivered by the detection circuits is greater than a value T max corresponding to a maximum permissible torsional angle of the shaft under constant load conditions, that is to say to a maximum angular difference Q max between the marks of the two sensors; a counter counts the pulses thus produced.

L'invention sera bien comprise par la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les figures annexées dans lesquelles - la figure 1 est une vue schématique en perspective, d'un capteur de l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie du capteur de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique d'un ensemble de détection de l'invention, - les figures 4A, 4B sont des diagrammes expliquant le fonctionnement de l'ensemble de détection de la figure 3, - la figure 5 est une vue schématique du dispositif de détection et de mesure de l'invention, - la figure 6 est un schéma du circuit de mesure de l'invention, - les figures 8 et 9 sont des diagrammes expliquant le fonctionnement du circuit de mesure de la figure 7. The invention will be better understood from the following description of a nonlimiting exemplary embodiment illustrated by the appended figures in which - Figure 1 is a schematic perspective view of a sensor of the invention, - Figure 2 is an enlarged view of the sensor of FIG. 1, - FIG. 3 is a schematic view of a detection assembly of the invention, - FIGS. 4A, 4B are diagrams explaining the operation of the detection assembly of Figure 3, - Figure 5 is a schematic view of the detection and measurement device of the invention, - Figure 6 is a diagram of the measurement circuit of the invention, - Figures 8 and 9 are diagrams explaining the operation of the measurement circuit in Figure 7.

La figure 1 représente un capteur électromagnétique comportant un disque 1 calé sur l'arbre 2 du rotor de la machine 3 et un circuit magnétique 10 en forme de E. Le disque 1 comporte plusieurs dents 1A, quatre par exemple, en matériau amagnétique, cuivre ou aluminium par exemple, le disque étant en matériau magnétique ou amagnétique. FIG. 1 represents an electromagnetic sensor comprising a disc 1 wedged on the shaft 2 of the rotor of the machine 3 and a magnetic circuit 10 in the form of E. The disc 1 comprises several teeth 1A, four for example, of non-magnetic material, copper or aluminum for example, the disc being made of magnetic or non-magnetic material.

Dans la figure 2, qui est une vue agrandie du circuit magnétique 10 et de la dent 7A, le circuit magnétique comporte une branche centrale 11, une première branche latérale 12 et une deuxième branche latérale 13, ces trois branches étant réunies par une armature commune 14 ; le circuit magnétique est réalisé en matériau feuilleté à cristaux orientés, ou en ferrite. In FIG. 2, which is an enlarged view of the magnetic circuit 10 and of the tooth 7A, the magnetic circuit comprises a central branch 11, a first lateral branch 12 and a second lateral branch 13, these three branches being joined by a common frame 14; the magnetic circuit is made of laminated material with oriented crystals, or of ferrite.

La branche centrale 11 comporte un enroulement 11A ayant m spires ; la première branche latérale 12 comporte un enroulement 12A ayant n spires ; la deuxième branche latérale 13 comporte un enroulement 13A ayant N spires, N étant supérieur à n, d'où N = n+n' pour des raisons explicitées plus loin, ou prendra n' voisin de 2n. The central branch 11 comprises a winding 11A having m turns; the first lateral branch 12 comprises a winding 12A having n turns; the second lateral branch 13 comprises a winding 13A having N turns, N being greater than n, hence N = n + n 'for reasons explained below, or will take n' close to 2n.

Les enroulements 12A et 13A sont en série, mais bobinés en sens inverse de manière que pour un même sens de circulation des flux magnétiques dans les deux branches latérales 12 et 13 les tensions créées aux bornes de chaque enroulement 12A et 13A soient de signe opposé. L'enroulement 71A est alimenté par une tension alternative Ve7 en provenance d'un circuit électronique qui sera décrit plus loin. Cette tension induit une tension Ve2 dans l'enrou- lement 12A et une tension Ve3 dans l'enroulement 13A, de sorte qu'on recueille, aux bornes des enroulements 12A et 13A en série,. The windings 12A and 13A are in series, but wound in the opposite direction so that for the same direction of circulation of the magnetic fluxes in the two lateral branches 12 and 13 the voltages created at the terminals of each winding 12A and 13A are of opposite sign. The winding 71A is supplied by an alternating voltage Ve7 coming from an electronic circuit which will be described later. This voltage induces a voltage Ve2 in the winding 12A and a voltage Ve3 in the winding 13A, so that the terminals of the windings 12A and 13A are collected in series.

une tension résultante Vs = Ve2 - Ve3 qui est renvoyé au circuit électronique de détection. On désigne par 12 le flux magnétique passant de la branche centrale 17 à la première branche latérale 12, et par 13 le flux magnétique passant de la branche centrale tl à la deuxième branche latérale 13 ; par construction on a 12 = 13
Le circuit magnétique 10 et le disque 1 sont disposés de manière que le flux magnétique 013 soit interrompu par le passage de la dent 1A du disque 1.a resulting voltage Vs = Ve2 - Ve3 which is returned to the electronic detection circuit. 12 denotes the magnetic flux passing from the central branch 17 to the first lateral branch 12, and 13 denotes the magnetic flux passing from the central branch tl to the second lateral branch 13; by construction we have 12 = 13
The magnetic circuit 10 and the disc 1 are arranged so that the magnetic flux 013 is interrupted by the passage of the tooth 1A of the disc 1.

Lorsque la dent 7A ne vient pas gêner le passage du flux 13 il existe les relations ci-après
Ve2 = K n 0 avec 0 = KlVel
Ve3 - K (n+n') ou K est un coefficient.When tooth 7A does not interfere with the flow 13, there are the following relationships
Ve2 = K n 0 with 0 = KlVel
Ve3 - K (n + n ') or K is a coefficient.

Il en résulte que la tension de sortie Vs prend la valeur Vsl
Vsl = K n
Vsi = - Kn'
Lorsque la dent 1A vient empêcher le passage du flux 13, ce dernier s'annule, mais par contre tout le flux passe de la branche centrale 11 à la première branche latérale 12 et il vient les relations
Ve2 = K.n.2 Ve3 = K (n+n')13 = O 0 et la tension de sortie Vs prend la valeur Vs2
Vs2 = Ve2 = K.2.n.As a result, the output voltage Vs takes the value Vsl
Vsl = K n
Vsi = - Kn '
When the tooth 1A prevents the flow 13 from passing, the latter is canceled, but on the other hand all the flow passes from the central branch 11 to the first lateral branch 12 and there comes the relationships
Ve2 = Kn2 Ve3 = K (n + n ') 13 = O 0 and the output voltage Vs takes the value Vs2
Vs2 = Ve2 = K.2.n.

On constate donc que les tensions résultantes Vsl et Vs2 sont déphasées de 1800, la tension résultante Vsl étant elle-même déphasée de 1800 par rapport à la tension d'alimentation Vel. D'autre part on constate que si l'on a n' = 2n, les tensions résultantes Vsl et Vs2 ont même amplitude, de sorte que la présence d'une dent entre la branche centrale 11 et la deuxième branche latérale 13 se traduit uniquement par un déphasage de 1800 de la tension résultante VS2 par rapport à la tension. résultante Vsl en l'absence de dent. It can therefore be seen that the resulting voltages Vsl and Vs2 are phase shifted by 1800, the resulting voltage Vsl being itself phase shifted by 1800 relative to the supply voltage Vel. On the other hand, it can be seen that if one '= 2n, the resulting voltages Vsl and Vs2 have the same amplitude, so that the presence of a tooth between the central branch 11 and the second lateral branch 13 is only reflected by a phase shift of 1800 of the resulting voltage VS2 with respect to the voltage. resulting Vsl in the absence of tooth.

Ce déphasage de 1800 introduit par la dent a lieu sur une fraction de déplacement de l'arbre 2, ce qui permet de connaître avec précision la position angulaire de l'arbre, et en particulier les oscillations hyposynchrones comme cela sera explicité plus loin. This phase shift of 1800 introduced by the tooth takes place on a fraction of displacement of the shaft 2, which makes it possible to know with precision the angular position of the shaft, and in particular the hyposynchronous oscillations as will be explained below.

Un circuit de détection électronique permet la détection du déphasage ; il peut être placé à grande distance de l'arbre, à l'abri des perturbations électromagnétiques et dans un environnement exempt d'humidité et de poussières. An electronic detection circuit allows the detection of the phase shift; it can be placed at a great distance from the tree, away from electromagnetic interference and in an environment free from humidity and dust.

Comme représenté figure 3, ce circuit de détection comprend un émetteur 20, un circuit récepteur 21 et un comparateur de phase 25. As shown in FIG. 3, this detection circuit comprises a transmitter 20, a receiver circuit 21 and a phase comparator 25.

L'émetteur 20 et l'enroulement 11A sont reliés par un câble blindé 18.The transmitter 20 and the winding 11A are connected by a shielded cable 18.

L'émetteur 20 est un oscillateur à fréquence fixe et stable, par exemple à quartz. La fréquence est choisie telle que l'accord du câble 18 sur son impédance caractéristiques ne soit pas critique. The transmitter 20 is a fixed and stable frequency oscillator, for example quartz. The frequency is chosen such that the tuning of the cable 18 on its characteristic impedance is not critical.

La fréquence dépend également du degré de précision recherché.The frequency also depends on the degree of precision sought.

Pour une machine à deux paires de pôles tournant à 3000 tours/minute une fréquence de 200 kHz assurera une précision de l'ordre du deuxième de degré sur la position de la dent lors du changement de phase.For a machine with two pairs of poles rotating at 3000 revolutions / minute a frequency of 200 kHz will ensure an accuracy of the order of a second of a degree on the position of the tooth during the phase change.

Le circuit récepteur 21, relié aux enroulements 12A et 13A par un câble blindé 19, comprend un transformateur d'isolement 22, un filtre accordé 23 pour éliminer tout signal parasite éventuel qui aurait une fréquence différente de celle de l'émetteur, et un amplificateur 24 permettant de rendre le fonctionnement indépendant de l'amplitude du signal reçu. The receiver circuit 21, connected to the windings 12A and 13A by a shielded cable 19, comprises an isolation transformer 22, a tuned filter 23 to eliminate any parasitic signal which would have a frequency different from that of the transmitter, and an amplifier 24 making it possible to make the operation independent of the amplitude of the received signal.

La phase du signal d'émission et celle du signal S1 issu de l'amplificateur 24 sont comparées dans le comparateur 25, de type numérique par exemple. The phase of the transmission signal and that of the signal S1 from the amplifier 24 are compared in the comparator 25, of digital type for example.

Si, comme représenté figure 4A, on déphase, hors dent, le signal S1 de telle façon que sa phase avec le signal émis eî soit de 90 degrés, on aura, comme représenté figure 4B, un déphasage de 90 + 180 = 270 degrés lorsque la dent sera engagée dans le circuit magnétique 10. If, as shown in FIG. 4A, the phase S1 is dephased, outside the tooth, so that its phase with the signal emitted e is 90 degrees, we will have, as shown in FIG. 4B, a phase shift of 90 + 180 = 270 degrees when the tooth will be engaged in the magnetic circuit 10.

A chaque front de montée du signal émis el le comparateur mémorise l'état du signal résultant reçu, c'est-à-dire du signal S1, cet état ayant la valeur O lorsque la dent n'est pas engagée (figure 4A) et la valeur 1 lorsque la dent est engagée (figure 4B). Pour cela le comparateur est avantageusement une bascule de type D dont l'entrée horloge est commandée par le signal émis, le signal I délivré par la bascule, figure 5, a donc la forme d'impulsions de valeur 1 lorsque la dent est engagée dans le circuit magnétique ; il y a bien évidemment autant d'impulsions par tour qu'il y a dents sur le disque, les dents étant réparties de manière uniforme. Le capteur et le circuit de détection constituent un ensemble de détection. At each rising edge of the signal emitted and the comparator stores the state of the resulting signal received, that is to say of the signal S1, this state having the value O when the tooth is not engaged (FIG. 4A) and the value 1 when the tooth is engaged (Figure 4B). For this, the comparator is advantageously a D type flip-flop whose clock input is controlled by the signal transmitted, the signal I delivered by the flip-flop, FIG. 5, therefore has the form of pulses of value 1 when the tooth is engaged in the magnetic circuit; there are obviously as many pulses per revolution as there are teeth on the disc, the teeth being distributed uniformly. The sensor and the detection circuit constitute a detection assembly.

La figure 6 représente, schématiquement, et en perspective, le dispositif de détection et de mesure de l'invention et un ensemble turbo-alternateur. FIG. 6 represents, diagrammatically, and in perspective, the detection and measurement device of the invention and a turbo-alternator assembly.

Un altermateur 29 et une turbine 30 sont montés sur un arbre 2. An alternator 29 and a turbine 30 are mounted on a shaft 2.

Le dispositif de détection est constitué par deux ensembles de détection et un circuit de mesure 37. Un premier capteur est situé du côté de l'alternateur 29 et est constitué par un disque 31 calé sur l'arbre 2 et un circuit magnétique 33 ; un deuxième capteur est situé du côté de la turbine 30 et est constitué par un disque 32 calé sur l'arbre 2 et un circuit magnétique 34. Un premier circuit de détection 35 est relié par la liaison L1 au circuit magnétique 33, et un deuxième circuit détection est relié par la liaison L2 au circuit magnétique 36. Le circuit de mesure 37 est relié aux deux circuits de détection 35 et 36.The detection device consists of two detection assemblies and a measurement circuit 37. A first sensor is located on the side of the alternator 29 and consists of a disc 31 wedged on the shaft 2 and a magnetic circuit 33; a second sensor is located on the side of the turbine 30 and is constituted by a disc 32 wedged on the shaft 2 and a magnetic circuit 34. A first detection circuit 35 is connected by the link L1 to the magnetic circuit 33, and a second detection circuit is connected by the link L2 to the magnetic circuit 36. The measurement circuit 37 is connected to the two detection circuits 35 and 36.

Les disques 31 et 32 comportent des dents Ri, R2, respectivement ; les positions relatives des disques et des circuits magnétiques sont telles que lorsque l'alternateur n'est pas couplé au réseau, une dent R1 du disque 31 coupe un flux du circuit magnétique 33 en même temps qu'une dent R2 du disque 32 coupe un flux du circuit magnétique 34. Si les circuits magnétiques 33 et 34 sont alignés sur une ligne parallèle à l'axe X'X de l'ensemble turbo-alternateur, les disques 31 et 32 sont calés sur l'arbre 2 de manière à ce que une dent R1 du disque 31 et une dent R2 du disque 32 soient alignées à tout moment sur une même ligne parallèle à l'axe X'X. The discs 31 and 32 have teeth Ri, R2, respectively; the relative positions of the discs and the magnetic circuits are such that when the alternator is not coupled to the network, a tooth R1 of the disc 31 cuts a flow of the magnetic circuit 33 at the same time as a tooth R2 of the disc 32 cuts a flux of the magnetic circuit 34. If the magnetic circuits 33 and 34 are aligned on a line parallel to the axis X'X of the turbo-alternator assembly, the disks 31 and 32 are wedged on the shaft 2 so that that a tooth R1 of the disc 31 and a tooth R2 of the disc 32 are aligned at all times on the same line parallel to the axis X'X.

En l'absence de couple sur l'arbre 2, c'est-à-dire lorsque le groupe turbo-alternateur est à vide, l'alternateur n'étant pas couplé au réseau électrique, les dents R1 et R2 sont alignées et ne présentent aucun décalage temporel. Lorsque l'alternateur est couplé au réseau et débite sur celui-ci, un couple de charge apparait sur l'arbre 2, et en supposant que ce couple de charge soit constant et bien établi, la dent R1 prend un retard ou déphasage angulaire Q par rapport à la dent R2, de sorte que chaque fois qu'une dent R1 du disque 31 coupe un flux du circuit magnétique 33 le premier circuit de détection 35 délivre un signal en retard par rapport au signal délivré par le deuxième circuit de détection 36 et ce retard reste constant tant que le couple de charge ne varie pas. In the absence of torque on the shaft 2, that is to say when the turbo-generator group is empty, the alternator not being coupled to the electrical network, the teeth R1 and R2 are aligned and do not have no time difference. When the alternator is coupled to the network and flows on it, a load torque appears on the shaft 2, and assuming that this load couple is constant and well established, the tooth R1 takes an angular delay or phase shift Q relative to the tooth R2, so that each time a tooth R1 of the disc 31 cuts a flow of the magnetic circuit 33 the first detection circuit 35 delivers a signal late compared to the signal delivered by the second detection circuit 36 and this delay remains constant as long as the load torque does not vary.

Si une perturbation apparait sur le réseau électrique, le couple de charge varie, et le retard angulaire Q varie également. En régime d'oscillations mécaniques de l'arbre 2, une dent R1 est en retard puis en avance par rapport à une dent R2, le déphasage angulaire O' étant une fonction du temps et de la forme O' = 0* sin (wt) + Qo, dans laquelle Q o est le déphasage initial avant la perturbation, O' l'amplitude de déphasage donc des oscillations, et w la pulsation des oscillations de l'arbre engendrées par la perturbation.If a disturbance appears on the electrical network, the load torque varies, and the angular delay Q also varies. In the mechanical oscillation regime of shaft 2, a tooth R1 is late and then ahead of a tooth R2, the angular phase shift O 'being a function of time and of the form O' = 0 * sin (wt ) + Qo, in which Q o is the initial phase shift before the disturbance, O 'the amplitude of phase shift therefore of the oscillations, and w the pulsation of the tree's oscillations generated by the disturbance.

Dans la figure 6 les circuits de détection 35 et 36 sont du type représenté figure 3. In FIG. 6, the detection circuits 35 and 36 are of the type shown in FIG. 3.

La figure 7 représente un exemple de réalisation du circuit de mesure 37 de la figure 6. Le circuit de mesure 37 comprend une première, 45, et une deuxième, 46, voies de détection, une porte OU 42 reliée en sortie de chacune des voies de détection, un compteur 43 relié en sortie de la porte OU , une bascule monostable 47 ayant une entrée reliée en sortie de la porte OU 42 et une sortie reliée à une entrée de remise à zéro. du compteur 43, un comparateur 48 ayant une entrée reliée en sortie du compteur 43, une autre entrée reliée en sortie d'un circuit de présélection 49, et une sortie reliée en entrée d'une bascule 50 de type R/S, ladite bascule 50 ayant une entrée de remise à zéro reliée à un fil 51 ; l'entrée de la première voie de détection 45 est reliée en sortie du premier circuit de détection 35, et l'entrée de la deuxième voie de détection 46 est reliée en sortie du deuxième circuit de détection 36. FIG. 7 represents an exemplary embodiment of the measurement circuit 37 of FIG. 6. The measurement circuit 37 comprises a first, 45, and a second, 46, detection channels, an OR gate 42 connected at the output of each of the channels detection, a counter 43 connected at the output of the OR gate, a monostable flip-flop 47 having an input connected at the output of the OR gate 42 and an output connected to a reset input. of the counter 43, a comparator 48 having an input connected at the output of the counter 43, another input connected at the output of a preselection circuit 49, and an output connected at the input of a flip-flop 50 of R / S type, said flip-flop 50 having a reset input connected to a wire 51; the input of the first detection channel 45 is connected to the output of the first detection circuit 35, and the input of the second detection channel 46 is connected to the output of the second detection circuit 36.

Les deux voies de détection sont identiques et constituées chacune de deux bascules monostables et d'une porte ET en série. The two detection channels are identical and each consists of two monostable flip-flops and an AND gate in series.

La première voie de détection est constituée par une première bascule MtO et une deuxième bascule Mil, et une porte ET40 ayant une entrée reliée en sortie de la deuxième bascule et une autre entrée reliée en sortie du deuxième circuit de détection 36. La deuxième voie de détection est constituée par une première bascule M20 et une deuxième bascule M21 et une porte ET 41 ayant une entrée reliée en sortie de la deuxième bascule et une autre entrée reliée en sortie du premier circuit de détection 35.The first detection channel is constituted by a first flip-flop MtO and a second flip-flop Mil, and an ET40 gate having an input connected at the output of the second flip-flop and another input connected at the output of the second detection circuit 36. The second path of detection consists of a first flip-flop M20 and a second flip-flop M21 and an AND gate 41 having an input connected at the output of the second flip-flop and another input connected at the output of the first detection circuit 35.

Les premières bascules M10 et M20, lorsqu'elles reçoivent une impulsion, délivrent chacune une impulsion de largeur Tmax qui correspond à un décalage angulaire amax entre les dents R1 et R2 des disques 31 et 32 de la figure 6, ce décalage angulaire maximal étant obtenu pour le couple maximum admissible sur l'arbre de la machine, et correspondant à l'angle maximal de torsion de l'arbre admissible en régime permanent. La largeur Tmax est donc une image du couple maximal, donc de l'angle de torsion maximal. The first flip-flops M10 and M20, when they receive a pulse, each deliver a pulse of width Tmax which corresponds to an angular offset amax between the teeth R1 and R2 of the discs 31 and 32 of FIG. 6, this maximum angular offset being obtained for the maximum permissible torque on the machine shaft, and corresponding to the maximum permissible torsional angle of the shaft under steady conditions. The width Tmax is therefore an image of the maximum torque, therefore of the maximum torsion angle.

Les deuxièmes bascules M71 et M21 délivrent chacune une impulsion de largeur tl. Comme illustré sur les figures 8 et 9 qui représentent, en fonction du temps divers signaux de la figure 7, les premières bascules M10 et M20 sont déclenchées par le front montant des impulsions des signaux I1 et I2 délivrés par les circuits de détection 35 et 36 ; les deuxièmes bascules M11 et M21 sont déclenchées par le front descendant des impulsions délivrées par les premières bascules M10 et M20. The second flip-flops M71 and M21 each deliver a pulse of width t1. As illustrated in FIGS. 8 and 9 which represent, as a function of time various signals of FIG. 7, the first flip-flops M10 and M20 are triggered by the rising edge of the pulses of the signals I1 and I2 delivered by the detection circuits 35 and 36 ; the second flip-flops M11 and M21 are triggered by the falling edge of the pulses delivered by the first flip-flops M10 and M20.

La figure 8 représente divers signaux du circuit de mesure 37 dans le cas où le déclage angulaire entre les dents R7 et R2, figure 6, reste inférieur au décalage angulaire maximal Qmax dans cette figure on a représenté trois positions relatives des signaux I7 et I2 délivrés par les circuit de détection 35, 26 à gauche de cette figure le signal I7 est en retard sur le signal I2 ; au milieu de la figure les signaux sont en phase ce qui correspond à décalage angulaire nul ; à droite le signal I1 est en avance sur le signal I2 ; les signaux V1 et V2 en sortie des portes ET 40 et 41 restent à zéro, de même que le signal D en sortie de la porte
OU 42.FIG. 8 represents various signals of the measurement circuit 37 in the case where the angular offset between the teeth R7 and R2, FIG. 6, remains below the maximum angular offset Qmax in this figure three relative positions of the signals I7 and I2 have been shown by the detection circuits 35, 26 to the left of this figure, the signal I7 lags behind the signal I2; in the middle of the figure the signals are in phase which corresponds to zero angular offset; on the right the signal I1 is ahead of the signal I2; the signals V1 and V2 at the output of the AND gates 40 and 41 remain at zero, as well as the signal D at the output of the gate
OR 42.

La figure 9 concerne le cas ou le décalage angulaire est supérieur à Qmax ; à gauche de cette figure le signal I1 est en retard sur le signal I2, et à droite c'est l'inverse, ce qui signifie que le décalage angulaire entre les dents R1 et R2 s'est inversé. FIG. 9 relates to the case where the angular offset is greater than Qmax; on the left of this figure the signal I1 is behind the signal I2, and on the right it is the opposite, which means that the angular offset between the teeth R1 and R2 has been reversed.

A gauche de la figure 9, lorsque l'impulsion du signal I1 est présente et appliquée à la porte ET 41, celle-ci reçoit i'impulsron du signal 121 et délivre une impulsion (signal V2) qui est appliquée à la porte OU 42 et le compteur 43 reçoit une impulsion (signal D). On the left of FIG. 9, when the pulse of the signal I1 is present and applied to the AND gate 41, the latter receives the pulse of the signal 121 and delivers a pulse (signal V2) which is applied to the OR gate 42 and the counter 43 receives a pulse (signal D).

A droite de la figure lorsque l'impulsion I2 est présente et appliquée à la porte ET 40, celle-ci reçoit l'impulsion du signal I71 et délivre une impulsion (signal V7) qui est appliquée à la porte OU 42 et le compteur 43 reçoit une impulsion (signal D). On the right of the figure when the pulse I2 is present and applied to the AND gate 40, it receives the pulse of the signal I71 and delivers a pulse (signal V7) which is applied to the OR gate 42 and the counter 43 receives a pulse (signal D).

Les impulsions des signaux I11 et I21 permettent donc la prise en compte des impulsions des signaux I1 ou I2 dès lors que le décalage angulaire est supérieur à Qmax ce qui se traduit dans le circuit de mesure 37 par un retard entre les impulsions des signaux I1 et I2 supérieur à Tmax ; le compteur 43 comptabilise les impulsions du signal D qui sont comptées sur un nombre prédéterminé pendant un temps donné, avant de provoquer soit le déclenchement du groupe turbo-alternateur soit une action sur les systèmes de régulation du groupe afin d'enrayer l'entretien des oscillations hyposynchrones. Ledit nombre prédéterminé et ledit temps donné sont fonction des caractéristiques du groupe turbo-alternateur. The pulses of the signals I11 and I21 therefore allow the pulses of the signals I1 or I2 to be taken into account as soon as the angular offset is greater than Qmax which results in the measurement circuit 37 by a delay between the pulses of the signals I1 and I2 greater than Tmax; the counter 43 counts the pulses of the signal D which are counted on a predetermined number for a given time, before causing either the triggering of the turbo-alternator group or an action on the regulation systems of the group in order to halt the maintenance of the hyposynchronous oscillations. Said predetermined number and said given time depend on the characteristics of the turbo-generator group.

La bascule monostable 47 permet de fixer le temps de comptage du compteur 43 ; elle est déclenchée par l'impulsion délivrée par la porte OU 42. Le nombre prédéterminé d'impulsions est donné par le circuit de présélection 49 qui mémorise ledit nombre prédéterminé. The monostable rocker 47 makes it possible to fix the counting time of the counter 43; it is triggered by the pulse delivered by the OR gate 42. The predetermined number of pulses is given by the preselection circuit 49 which stores said predetermined number.

Si, lorsque la bascule monostable 47 a été déclenchée et n'est pas revenue au repos, le compteur comptabilise un nombre d'impulsions égal au nombre prédéterminé d'impulsions, le comparateur 48 délivre une impulsion qui arme la bascule R/S 50 et fait passer sa sortie à la valeur 1, ce qui correspond à un signal de défaut. Après élimination du défaut le circuit de mesure est remis en service par remise à zéro de la bascule R/S 50, cette remise à zéro étant effectuée en appliquant un signal sur le fil 51 la remise à zéro peut être automatique ou manuelle. If, when the monostable flip-flop 47 has been triggered and has not returned to idle, the counter counts a number of pulses equal to the predetermined number of pulses, the comparator 48 delivers a pulse which arms the R / S flip-flop 50 and changes its output to value 1, which corresponds to a fault signal. After elimination of the fault, the measurement circuit is put back into service by resetting the R / S flip-flop 50 to zero, this resetting being carried out by applying a signal to the wire 51 the resetting can be automatic or manual.

Si la bascule monostable 47 revient au repos avant que le compteur 43 n'ait atteint ledit nombre prédéterminé d'impulsions, le compteur est remis à zéro lorsque la bascule 47 revient au repos. If the monostable flip-flop 47 returns to rest before the counter 43 has reached said predetermined number of pulses, the counter is reset when the flip-flop 47 returns to rest.

Ensuite, si la porte OU 42 délivre une impulsion celle-ci déclenche la bascule monostable 47 et fait avancer le compteur d'une unité, initiant ainsi un nouveau cycle de mesure.Then, if the OR gate 42 delivers a pulse, this triggers the monostable flip-flop 47 and advances the counter by one unit, thus initiating a new measurement cycle.

A la figure 6 on a représenté, à titre d'exemple, quatre dents sur chaque disque ; d'une manière génrale le nombre de dents par disque sera choisi de manière telle que la fréquence des impulsions des signaux I1 et I2 soit au moins égale à deux fois la fréquence des oscillations hyposynchrones. In Figure 6 there is shown, by way of example, four teeth on each disc; generally the number of teeth per disc will be chosen so that the frequency of the pulses of the signals I1 and I2 is at least equal to twice the frequency of the hyposynchronous oscillations.

Bien entendu la mesure des oscillations hyposynchrones peut être effectuée pour différents tronçons de l'arbre. Pour cela les capteurs sont disposés à chaque extrémité d'un tronçon, et un circuit de mesure est utilisé pour chaque tronçon. Si deux tronçons de l'arbre se suivent on utilisera un capteur commun à ces deux tronçons, et le circuit de détection associé à ce capteur sera relié aux deux circuits de mesure. Of course, the measurement of hyposynchronous oscillations can be carried out for different sections of the tree. For this, the sensors are arranged at each end of a section, and a measurement circuit is used for each section. If two sections of the shaft follow one another, a sensor common to these two sections will be used, and the detection circuit associated with this sensor will be connected to the two measurement circuits.

Claims

1 / Device for detecting and measuring hyposynchronous oscillations of a shaft, in particular that of a turbo-alternator group, characterized in that it comprises first and second detection assemblies and a measurement circuit (3t) and that each detection assembly is constituted by an electromagnetic sensor and a detection circuit (35) connected to the measurement circuit (37), said sensor comprising a fixed part (10) and a movable part (1) integral with the shaft (2) and comprising uniformly distributed teeth which cut off a magnetic flux from the fixed part, said detection circuit (35) delivering a pulse at each cut of said magnetic flux.

2 / Device according to claim 1, characterized in that the measuring circuit (37) comprises means (M10, Mil, M20,

M21, 40, 41, 42) for developing a pulse when a pulse of the first detection set and a pulse of the second detection set have a time difference greater than a value Tmax corresponding to a maximum permissible torsional angle of the shaft in constant charge regime, and means (43) for counting the pulses thus produced.

3 / Device according to claim 1, characterized in that said fixed part comprises - a magnetic circuit (10) in the form of E comprising three parallel branches (11, 12, 13),. a central branch (71) comprising a winding (11A) having m turns supplied by an oscillator (20), of frequency f,. a first lateral branch (12) comprising a winding (12A) having n turns, a second lateral branch (13) comprising a winding having n + n 'turns, not being close to 2n,. the windings of the lateral branches being wound in the opposite direction and connected in series, and connected to the detection circuit (35) to which they deliver a signal of the same frequency as the oscillator, - and that the teeth of the mobile part pass between the branch central (11) and the second lateral branch (13) for cutting the magnetic flux between these branches, the signal delivered by the windings of the lateral branches undergoing a phase shift of 1800 during the passage of a tooth.

4 / Device according to claim 2, characterized in that the detection circuit (35) comprises means (25) for comparing the phase between a signal from the oscillator and the signal it receives and delivering a pulse when said signal that it receives undergoes a phase shift of 1800.