PL160973B1 - Bezstykowy uklad i urzadzenie do pomiaru przemieszczen walu wzgledem korpusu maszyny wirnikowej PL - Google Patents

Abstract

1. Uklad do pomiaru przem ieszczen walu wzgledem korpusu maszyny wirnikowej, w którym cewka indukcyjna czujnika jest polaczona szeregowo poprzez generator wysokiej czestotliwosci i demodu- lator amplitudy ze wzmacniaczem standaryzujacym, przy czym generator, demodulator i wzmacniacz za- warte sa w przetworniku, znam ienny tym , ze zawiera w przetworniku obwód linearyzacji (N), którego wej- scie jest podlaczone do wyjscia wzmacniacza (S) stan- d a ry zu ja ce g o a je g o w y js c ie d o w e jsc ia (P) polaryzujacego generator (G), ponadto drugie wejscie demodulatora (E) jest polaczone z ukladem (D) termicz- nej kompensacji pelzania zera, a drugie wejscie obwodu linearyzacji (N) jest polaczone z ukladem (F) termicznej kompensacji zmian czulosci. Fig. 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest bezstykowy układ i urządzenie do pomiaru przemieszczeń wału względem korpusu maszyny wirnikowej stosowane z aparaturą do pomiaru przesuwu osiowego wału w łożysku oporowym, wydłużeń wału względem korpusu w wyniku różnicy temperatur między tymi elementami maszyny, oraz przemieszczeń promieniowych wału względem obudowy łożysk ślizgowych.

Znane są układy i urządzenia wykorzystujące wiroprądową metodę przetwarzania długości szczeliny pomiędzy materiałem przewodzącym prąd elektryczny a czujnikiem stanowiącym źródło fali elektromagnetycznej wysokiej częstotliwości. Układ i urządzenie wykonane według tej metody utworzone są przez czujnik pomiarowy, którego głównym elementem jest cewka indukcyjna, wytwarzająca pole elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości, indukująca prądy wirowe w badanym obiekcie, oraz przetwornik pomiarowy zawierający elektroniczny generator wysokiej częstotliwości, którego elementem obwodu rezonansowego jest cewka indukcyjna czujnika, elektroniczny demodulator amplitudy, na wyjściu którego wytworzone jest napięcie odwzorowywujące mierzoną długość szczeliny pomiędzy badanym obiektem a czujnikiem, oraz wzmacniacz wyjściowy standaryzujący sygnał wyjściowy.

Metoda wiroprądową obarczona jest pewnymi niedogodnościami. Skojarzony z metalem strumień magnetyczny wytworzony przez czujnik jest nieliniowo zależny od długości szczeliny w efekcie czego napięcie stałe na wyjściu demodulatora odwzorowywuje długość szczeliny nieliniowo. Linearyzacja charakterystyki przetwarzania odbywa się w układzie elektronicznym przetwornika, dla którego producenci nie przedstawiają schematów ideowych i wykonują je w postaci monolitu zamkniętego w metalowej obudowie.

Znane czujniki pracujące według tej metody wytwarzają strumień elektromagnetyczny zamykający się w przestrzeni w kształcie ściętego stożka, którego mniejsza podstawa stanowi czoło czujnika, większa podstawa leży na płaszczyźnie badanego obiektu a jego wysokość stanowi mierzona długość szczeliny pomiędzy obiektem a czujnikiem. Dla tak uformowanego strumienia, ze wzrostem odległości czujnika od badanego obiektu zwiększa się strumień

160 973 rozproszenia, który zmniejszając strumień skojarzony, ogranicza zakres pomiarowy mierzonych długości szczeliny.

Przetworniki pomiarowe instalowane w bliskiej odległości od czujnika, mniejszej niż 4 mm, narażone na działanie podwyższonych temperatur, wprowadzają dodatkowe błędy termiczne do charakterystyki przetwarzania.

Układ według wynalazku zawiera w przetworniku obwód linearyzacji, którego wejście jest podłączone do wyjścia wzmacniacza standaryzującego a jego wyjście jest podłączone do wejścia polaryzującego generator. Drugie wejście demodulatora jest połączone z układem termicznej kompensacji pełzania zera. Natomiast drugie wejście obwodu linearyzacji jest połączone z układem termicznej kompensacji zmian czułości.

W urządzeniu według wynalazku obwód magnetyczny czujnikajest wykonany w kształcie grzyba. Trzonek grzyba tworzy rdzeń ferromagnetyczny w postaci walca z nawiniętym uzwojeniem. Zaś kapelusz grzyba tworzy kubek ferromagnetyczny. Natomiast przetwornik zawiera dwie diody detekcyjne termicznej kompensacji oraz wzmacniacz linearyzacji.

W układzie i urządzeniu według wynalazku zależność strumienia magnetycznego od długości szczeliny jest liniowa dzięki zastosowaniu wzmacniacza linearyzacji. Ponadto przetwornik, pracujący stale w wysokich temperaturach posiada stałą charakterystykę przetwarzania dzięki zastosowanym układom termicznej kompensacji. Dodatkową zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość pomiaru większych długości szczelin pomiędzy badanym obiektem a czujnikiem przy niezmienionych gabarytach czujnika. Zaleta ta wynika z walcowanego kształtu elektromagnetycznego wytwarzanego przez czujnik, dla którego to kształtu pola zminimalizowano strumień rozproszenia.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1. przedstawia schemat blokowy układu a fig. 2. czujnik w przekroju podłużnym.

Cewka L indukcyjna czujnika usytuowana w odległości d od badanego obiektu O jest włączona na wejście generatora G wysokiej częstotliwości. W yjście generatora G jest połączone szeregowo poprzez demodulator E amplitudy ze wzmacniaczem S standaryzującym, którego wyjście jest połączone z drugim wejściem P polaryzującym generatora G obwodem dodatniego sprzężenia zwrotnego ustanowionego przez wzmacniacz N linearyzacji o wzmocnieniu mniejszym od jeden. Na drugie wejście wzmacniacza N jest włączony układ F termicznej kompensacji zmian czułości. Z kolei na drugie wejście demodulatora E jest włączony układ D termicznej kompensacji pełzania zera. Układ F i D stanowią diody detekcyjne.

Obwód magnetyczny czujnika jest wykonany w kształcie grzyba, którego trzonek W tworzy rdzeń ferromagnetyczny w postaci walca, na którym jest nawinięte uzwojenie L cewki. Kapelusz grzyba to kubek C ferromagnetyczny stanowiący reflektor dla strumienia elektromagnetycznego wysokiej częstotliwości indukowanego przez cewkę L.

Cewka L wytwarza pole elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości zamykające się w przestrzeni w kształcie walca ograniczonego kapeluszem C i poprzez szczelinę d obiektem badanym O.

Pole elektromagnetyczne indukuje w obiekcie badanym O prądy wirowe co jest równoczesne z tłumieniem obwodu rezonansowego generatora G, przy czym cewka L wchodzi w skład tego obwodu. W związku z tym czujnik i przetwornik stanowią nierozerwalne elementy urządzenia.

Przy wzroście szczeliny d rośnie amplituda napięcia generowanego przez generator G. Dodatkowo obwód N linearyzacji, przez dodatnie sprzężenie zwrotne, powoduje również wzrost amplitudy tego napięcia co skutecznie przeciwdziała maleniu czułości przetwornika.

Zmiany rezystancji diody D, spolaryzowanej w kierunku przewodzenia, w wyniku zmiany temperatury, powodując zmiany napięcia odniesienia na wyjściu demodulatora E amplitudy, kompensują termiczne pełzanie zera charakterystyki przetwarzania.

Zmiany rezystancji diody F, spolaryzowanej w kierunku przewodzenia, w wyniku zmian temperatury powodują, poprzez zmiany napięcia wyjściowego układu linearyzującego L, zmiany amplitudy napięcia wysokiej częstotliwości generatora G, które kompensują termiczne pełzanie czułości charakterystyki przetwarzania.

160 973

Fig.1

Fig.2

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ do pomiaru przemieszczeń wału względem korpusu maszyny wirnikowej, w którym cewka indukcyjna czujnika jest połączona szeregowo poprzez generator wysokiej częstotliwości i demodulator amplitudy ze wzmacniaczem standaryzującym, przy czym generator, demodulator i wzmacniacz zawarte są w przetworniku, znamienny tym, że zawiera w przetworniku obwód linearyzacji (N), którego wejście jest podłączone do wyjścia wzmacniacza (S) standaryzującego a jego wyjście do wejścia (P) polaryzującego generator (G), ponadto drugie wejście demodulatora (E) jest połączone z układem (D) termicznej kompensacji pełzania zera, a drugie wejście obwodu linearyzacji (N) jest połączone z układem (F) termicznej kompensacji zmian czułości.
2. 2. Urządzenie do pomiaru przemieszczeń wału względem korpusu maszyny wirnikowej zawierające czujnik i przetwornik, znamienne tym, że obwód magnetyczny czujnika jest wykonany w kształcie grzyba, którego trzonek (W) tworzy rdzeń ferromagnetyczny w postaci walca z nawiniętym uzwojeniem (L) a kapelusz tworzy kubek (C) ferromagnetyczny, natomiast przetwornik zawiera dwie diody detekcyjne (D) i (F) termicznej kompensacji oraz wzmacniacz (N) linearyzacji.