PL212776B1

PL212776B1 - The manner and system for rotating speed measurement of a rotor of radial turbocompressor

Info

Publication number: PL212776B1
Application number: PL382870A
Authority: PL
Inventors: Marcin Tkaczyk; Radosław Wróbel; Paweł Bieńkowski
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2012-11-30
Also published as: PL382870A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru prędkości obrotowej wirnika turbosprężarki promieniowej.The present invention relates to a method of measuring the rotational speed of a rotor of a radial turbocharger.

Miernik prędkości obrotowej znany z japońskiego opisu patentowego nr JP10142244, zawiera układ sterujący wyposażony w źródło światła, wyświetlacz, fotodetektor i światłowód, przy czym wiązka światła generowana przez źródło światła kierowana jest światłowodem na wirnik silnika krokowego, zaś wiązka odbita od poszczególnych łopatek wirnika w postaci impulsów świetlnych, kierowana jest drugim światłowodem do fotodetektora, w którym przetwarzana jest na sygnał elektryczny, który jest sygnałem impulsowym. Następnie sygnał impulsowy wzmacnia się i w układzie sterującym analizuje z uwzględnienie czasu trwania sygnałów impulsowych, ich częstotliwości i liczby łopatek wirnika, na podstawie których wyznacza się prędkość obrotową wirnika silnika krokowego.The rotational speed meter known from the Japanese patent description JP10142244, includes a control system equipped with a light source, display, photodetector and optical fiber, the light beam generated by the light source is directed to the rotor of the stepper motor through the optical fiber, and the beam reflected from individual rotor blades in the form of pulses of light are directed through the second optical fiber to the photodetector, where it is converted into an electrical signal, which is an impulse signal. Then the impulse signal is amplified and in the control system it is analyzed taking into account the duration of the impulse signals, their frequency and the number of rotor blades, on the basis of which the rotational speed of the stepper motor rotor is determined.

Urządzenie pomiarowe do bezdotykowego pomiaru prędkości obrotowej wirników turbosprężarek znane z niemieckiego opisu patentowego nr DE4328686, zawiera głowicę optyczną wyposażona w źródło światła pracujące w podczerwieni i detektor promieniowania. Głowica optyczna odsądzone jest w rurze zamontowanej w otworze rury łączącej osiowo przytwierdzonej do turbosprężarki, przy czym głowica optyczna jest tak skonfigurowana, że wiązka światła ze źródła światła poda na łopatki wirnika turbosprężarki, z których co najmniej jedna łopatka wirnika jest częściowo wypolerowana, a odbita wiązka światła trafia do detektora promieniowania.A measuring device for non-contact measurement of the rotational speed of turbocharger rotors, known from the German patent description DE4328686, comprises an optical head equipped with an infrared light source and a radiation detector. The optical head is offset in a tube mounted in the bore of the connecting tube axially attached to the turbocharger, the optical head being configured such that a light beam from a light source passes onto the turbocharger rotor blades, of which at least one rotor blade is partially polished and the reflected beam light goes to the radiation detector.

Znany ze stosowania sposób pomiaru prędkości obrotowej polega na tym, ze na wirniku umieszcza się element magnetyczny, który znajduje się koło odbiornika. Element magnetyczny zamyka obwód magnetyczny i generuje impuls, odpowiadający jednokrotnemu obrotowi wirnika. Tak wygenerowane impulsy są zliczane w układzie częstościomierza. Sposób ten wymaga umieszczenia na wirniku dodatkowej masy, która zmienia bezwładność układu, a także ogranicza wartości maksymalnych prędkości obrotowych zmierzonych przez układ. Ponadto umieszczenie czujnika, w układzie turbosprężarki, zaburza przepływ czynnika.A method of measuring the rotational speed known from the application consists in placing a magnetic element on the rotor, which is located near the receiver. The magnetic element completes the magnetic circuit and generates an impulse corresponding to one revolution of the rotor. The pulses generated in this way are counted in a frequency counter system. This method requires placing additional mass on the rotor, which changes the inertia of the system and also limits the values of the maximum rotational speeds measured by the system. In addition, the placement of the sensor in the turbocharger system disturbs the flow of the medium.

Istota sposobu pomiaru prędkości obrotowej wirnika, według wynalazku, polega na tym, że przygotowuje się wirnik turbosprężarki, w którym poleruje się jedną krawędź łopatki wirnika, zaś pozostałe krawędzie łopatek wirnika pokrywa się emulsją nieodbijającą światła, a na tak przygotowany wirnik kieruje się ze źródła światła promień lasera, po czym odbity promień laserowy w postaci impulsów świetlnych kieruje się do fotodetektora umieszczonego w obudowie izolującej go od innych źródeł promieniowania, następnie wzmocniony sygnał elektryczny w komparatorze porównuje się z napięciem odniesienia źródła napięcia, a otrzymane impulsy elektryczne zlicza się w układzie częstościomierza.The essence of the method of measuring the rotational speed of the rotor, according to the invention, consists in preparing a turbocharger rotor in which one edge of the rotor blade is polished, and the other edges of the rotor blades are covered with a non-reflecting emulsion, and the rotor prepared in this way is directed from a light source laser beam, then the reflected laser beam in the form of light pulses is directed to the photodetector placed in a housing isolating it from other radiation sources, then the amplified electrical signal in the comparator is compared with the reference voltage of the voltage source, and the received electric pulses are counted in a frequency meter circuit.

Zaletą sposobu, według wynalazku, jest bezinwazyjny sposób pomiaru prędkości obrotowej wirnika turbosprężarki promieniowej, ze zwiększeniem maksymalnej wartości prędkości obrotowej, którą układ może zmierzyć. Zastosowany nowy układ pozawala na pomiar prędkości obrotowej wirnika turbosprężarki promieniowej z bardzo dużą dokładnością.The advantage of the method according to the invention is the non-invasive method of measuring the rotational speed of the rotor of a radial turbocharger, increasing the maximum value of the rotational speed that the system can measure. The new system used allows for the measurement of the rotational speed of the radial turbocharger rotor with very high accuracy.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie realizacji i uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu do pomiaru prędkości obrotowej wirnika turbosprężarki promieniowej, a fig. 2 - schemat blokowy układu odbiornika.The subject matter of the invention is explained in an embodiment and shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a system for measuring the rotational speed of a radial turbocharger turbocharger, and Fig. 2 shows a block diagram of a receiver system.

Sposób pomiaru prędkości obrotowej wirnika turbosprężarki promieniowej, polega na tym, że przygotowuje się wirnik turbosprężarki 2, na który kieruje się ze źródła światła 1 promień lasera, po czym odbity promień laserowy w postaci impulsów świetlnych kieruje się do układu odbiornika 3. W układzie odbiornika 3 impulsy świetlne poddaje się detekcji na sygnał elektryczny w fotodetektorze 4 umieszczonym w obudowie izolującej go od innych źródeł promieniowania. Następnie sygnał elektryczny wzmacnia się we wzmacniaczu 5, a wzmocniony sygnał w komparatorze 6 porównuje się z napięciem odniesienia źródła napięcia 7. Otrzymane impulsy elektryczne zlicza się w układzie częstościomierza 8. Przygotowanie wirnika turbosprężarki 3 polega na tym, że do lustra poleruje się jedną krawędź łopatki wirnika, zaś pozostałe krawędzie łopatek wirnika, pokrywa się emulsją nieodbijającą światła.The method of measuring the rotational speed of the rotor of a radial turbocharger consists in preparing the rotor of the turbocharger 2, on which the laser beam 1 is directed from the light source, and then the reflected laser beam in the form of light pulses is directed to the receiver system 3. In the receiver system 3 the light pulses are detected by an electrical signal in a photodetector 4 placed in a housing isolating it from other radiation sources. Then the electric signal is amplified in the amplifier 5, and the amplified signal in comparator 6 is compared with the reference voltage of the voltage source 7. The electric pulses obtained are counted in the frequency-meter system 8. The preparation of the turbocharger rotor 3 consists in polishing one edge of the blade to the mirror. the rotor, while the remaining edges of the rotor blades are covered with a non-reflective emulsion.

Claims

A method of measuring the rotational speed of a radial turbocharger rotor, in which the light beam is directed to the rotor, and the beam reflected from the rotor blades in the form of light pulses is directed

The signal is amplified, analyzed and the rotational speed of the rotor is determined, characterized in that a turbocharger rotor (3) is prepared, in which one edge of the rotor blade is polished, while the remaining edges of the rotor blades are covered with a non-reflecting emulsion, and a laser beam is directed from the light source (1) onto the rotor prepared in this way, and then the reflected laser beam in the form of light pulses is directed to the photodetector (4) placed in a housing isolating it from other sources of radiation, then the amplified electric signal in comparator (3) is compared with the reference voltage of the voltage source (7), and the received electric pulses are counted in the frequency meter system (8).