PL60484B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 31.Vffl.1970 60484 KI. 42 c, 42 MKP G 01 h, 9/00 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Jacek Chomicz, Stanislaw Drozdowski Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Automatyki), Warszawa (Polska) Sposób pomiaru wibracji maszyn obrotowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu i Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru wibracji maszyn obrotowych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu. Sposób ten i urzadzenie pozwalaja mierzyc wibracje obudowy lub elemen¬ tów mechanicznych zwiazanych z obudowa ma¬ szyny obrotowej, niezaleznie od masy drgajacego elementu.Dotychczas znane bezstykowe sposoby pomiaru wibracji oraz urzadzenia do wykonywania tych sposobów oparte sa na elementach pojemnoscio¬ wych lub indukcyjnych. Przy metodzie pojemno¬ sciowej jedna okladka kondensatora zwiazana jest mechanicznie z masa drgajaca, druga z nierucho¬ ma baza stanowiaca uklad odniesienia. Przy zmia¬ nie odleglosci miedzy okladkami zmienia sie po¬ jemnosc kondensatora. Dynamiczne zmiany po¬ jemnosci mierzy sie znanymi metodami elektrycz¬ nymi najczesciej w ukladach mostkowych. Prze¬ twornik indukcyjny posiada ruchomy rdzen drga¬ jacy wewnatrz zwojnicy. W zwojnicy indukuje sie sila elektromotoryczna proporcjonalna do pochod¬ nej zmian strumienia magnetycznego po czasie.Najbardziej rozpowszechnione sa uklady przer tworników róznicowych. Obie metody maja ogra¬ niczenia ze wzgledu na wielkosc mas drgajacych i niezbyt duza czulosc.Powyzej opisane urzadzenia maja z elementami przetwarzajacymi ruch mechaniczny badanego obiektu na sygnaly elektryczne, polaczone trady- 15 20 25 cyjne uklady liczace, przetwarzajace i wzmacnia¬ jace.Celem niniejszego wynalazku jest zwiekszenie czulosci pomiaru oraz umozliwienie pomiaru wibracji bardzo malych mas drgajacych.Cel ten osiagnieto przez to, ze zródlo promie¬ niowania gamma aparatury mossbauerowskiej umieszcza sie na drgajacej obudowie lub elemen¬ cie mechanicznie z nia zwiazanym i przetwarza sie, z wykorzystaniem efektu Mossbauera, promie¬ niowanie na impulsy elektryczne, które analizuje sie pod wzgledem amplitudy lub czasu.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku zawierajace element sygnalizujacy o ruchu obiektu sztywno przymocowany do wibrujacego obiektu oraz licznik przetwarzajacy sygnal ruchu obiektu na impulsy elektryczne, a nastepnie sze¬ regowo z licznikiem polaczone przedwzmacniacz, wzmacniacz i analizator, jako istotna ceche ma to, ze jako element sygnalizujacy o ruchu bada¬ nego obiektu ma aparature móssbauerowska.Zródlo promieniowania gamma, bedace czescia tej aparatury, jest sztywno przymocowane do wibrujacego obiektu, zas absorbent promieniowa¬ nia — inna czesc tej aparatury jest nieruchomy.Zródlo promieniowania gamma i absorbent pro¬ mieniowania sa tak dobrane, ze przesuniecie che¬ miczne równe jest polowie szerokosci mossbaue¬ rowskiej krzywej rezonansowej.Z absorbentem polaczony jest optycznie licznik 6048460484 proporcjonalny na którego wyjsciu dolaczone sa czlony wzmacniajace dolaczane do analizatora cza¬ su lub amplitudy przebiegu impulsów. W przypad¬ ku analizatora czasu pomiedzy element maszyny powodujacej wibracje i wielokanalowy analiza¬ tor czasu wlaczony jest generator impulsów syn¬ chronizujacych. W przypadku analizatora ampli¬ tudy elementem synchronizujacym jest przetwor¬ nik fazowo-amplitudowy wlaczony pomiedzy wyj¬ scie analizatora jednokanalowego i wielokanalo¬ wego — analizator amplitudy.Poniewaz z efektu Móssbauera wynika zalez¬ nosc miedzy liczba kwantów promieniowania gamma pochodzacych ze zródla i przepuszczanych przez absorbent oraz predkoscia zródla wzgledem absorbenta — sposób i urzadzenie bedace przed¬ miotem wynalazku umozliwia pomiar predkosci chwilowej elementu wibrujacego. Okresla sie roz¬ klad predkosci chwilowych w czasie, a nastepnie klasycznymi metodami matematycznymi wylicza sie parametry ruchu elementu wibrujacego.Dzieki zastosowaniu metody mossbauerowskiej mozliwy jest pomiar wibracji o malych amplitu¬ dach jak równiez bardzo malych predkosci. Rów¬ niez masa drgajaca moze byc bardzo mala, gdyz rozmiary zródla promieniowania gamma z nia zwiazanego sa niewielkie — rzedu do 2 mm. Pod¬ stawowa zaleta metody jest bardzo wysoka do¬ kladnosc, przynajmniej o rzad wieksza od doklad¬ nosci uzyskiwanych przy pomocy dotychczaso¬ wych sposobów.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy praktycznie wykonanego urzadzenia, fig. 2 — odmiane tego urzadzenia, a fig. 3 — uklad w jakim jest pola¬ czony przetwornik z sasiednimi czesciami urza¬ dzenia — analizatorem jednokanalowym i anali¬ zatorem amplitudowym.Sposób pomiaru wibracji wedlug wynalazku po¬ lega na tym, ze na obudowie lub elemencie me¬ chanicznie z nia zwiazanym maszyny 1 obrotowej umieszcza sie zródlo 2 promieniowania gamma, z którego kwanty przechodza przez absorbent 3 i dochodza do licznika 4 proporcjonalnego. Licz¬ nik 4 proporcjonalny przetwarza kwanty promie¬ niowania gamma na impulsy elektryczne. Izotop promieniotwórczy stanowiacy zródlo 2 promie¬ niowania i material z którego wykonano absor¬ bent 3 sa para móssbauerowska (np. kobalt o licz¬ bie atomowej 57 — Co57 i dowolny zwiazek zelaza zawierajacy izotop zelaza o liczbie atomowej 57 — Fe57), przy czym najkorzystniejszy jest ich taki dobór, ze przesuniecie chemiczne jest równe polowie szerokosci mossbauerowskiej krzywej re¬ zonansowej.Nastepnie, impulsy elektryczne otrzymane na wyjsciu z licznika (4 wzmacnia sie i podaje do analizatora 7 jednokanalowego.Analizator 7 sluzy do wyodrebniania impulsów o amplitudzie odpowiadajacej zadanej energii kwantów promieniowania gamma i do ich stan¬ daryzacji. Dalej impulsy sa segregowane w wie¬ lokanalowym analizatorze 8 czasowym synchro¬ nizowanym impulsami wyzwalanymi z generato- 10 20 25 30 35 40 45 50 55 80 65 4 ra 9 przez element obrotowy maszyny 1. Jako kryterium przydzielenia impulsu do danego kana¬ lu obrana jest chwila jego nadejscia do analiza¬ tora. Generator 9 impulsów synchronizujacych wytwarza impulsy synchronizujace cykl powtarza¬ nia analizatora wielokanalowego z okresem ob¬ rotu elementu obrotowego maszyny.Wibracje maszyny 1 obrotowej maja charakter periodyczny, synchroniczny z obrotami elementu wibrujacego. Zjawisko to pozwala na synchroni¬ zacje cyklu przez analizatora 8 wielokanalowego z okresem wibracji. Jesli cykl pracy analizatora 8 wielokanalowego o „n" kanalach wynosi T, to 15 kazdy kanal jest otwarty przez czas T równy —, n przy czym kanaly otwieraja sie kolejno od 1 do „n". Dzieki synchronizacji, okres wibracji równy jest cyklowi pracy analizatora 8 wielokanalowego.Okres wibracji jest wiec podzielony na równe odcinki czasowe i liczba zliczen dokonanych w kazdym z tych odcinków zostanie zarejestrowana w oddzielnym kanale. Otrzymany rozklad przed¬ stawia soba przebieg wartosci chwilowych pred¬ kosci wibrowania. Liniowa zaleznosc ilosci zli¬ czen w poszczególnych kanalach od chwilowych wartosci predkosci wibrowania otrzymuje sie sto¬ sujac tak dobrany do zródla 2 absorbent 3, przy którym przesuniecie chemiczne równe jest polo¬ wie szerokosci mossbauerowskiej krzywej rezo¬ nansowej. Zakres mierzonych predkosci zalezy od szerokosci mossbauerowskiej krzywej rezonanso¬ wej.Przykladowo zbudowane urzadzenie do stosowa¬ nia sposobu wedlug wynalazku, którego schemat blokowy przedstawiony jest na fig. 1 rysunku, ma na obudowie badanej maszyny 1 zamocowane zródlo 2 promieniowania gamma, stanowiacego czesc aparatury mossbauerowskiej. Absorbent 3 promieniowania ustawiony jest w pewnej odleg¬ losci od zródla 2 promieniowania gamma i zamo¬ cowany nieruchomo. Dalej umieszczona jest czesc elektroniczna urzadzenia, która ma za zadanie przetwarzanie kwantów promieniowania gamma przepuszczonych przez absorbent 3 na impulsy elektroniczne i dokonywanie analizy ciagu impul¬ sów.Wejsciowym elementem jest licznik proporcjo¬ nalny 4, do którego wyjscia dolaczone sa czlony wzmacniajace impulsy elektroniczne, a wiec przedwzmacniacz 5 i wzmacniacz 6. Wzmocnione impulsy podawane sa do jednokanalowego ana¬ lizatora 7, a nastepnie do wielokanalowego anali¬ zatora 8. Do wielokanalowego analizatora czasu 8 dolaczony jest tez generator 9 impulsów synchro¬ nizujacych prace analizatora 8, a sprzezonego z elementem ruchomym badanej maszyny 1.Opisane urzadzenie wedlug wynalazku pozwala na dokonanie szczególowej analizy przebiegu war¬ tosci chwilowych predkosci ruchu badanej maszy¬ ny 1 w funkcji czasu. Do analizowania predkosci ruchu w funkcji drogi sluzy odmiana urzadzenia wedlug wynalazku. Analiza ta odbywa sie poprzez analize amplitudy ruchu badanej maszyny 1.Odmiana urzadzenia przedstawiona na fig. 25 sluzaca do analizy amplitudy impulsów, zawiera elementy identyczne jak podstawowe, omówione wyzej, rozwiazanie az do czesci 7, tzn. do anali¬ zatora jednokanalowego. Dalej, do wyjscia jedno- kanalowego analizatora 7 dolaczony jest wieloka- 5 nalowy analizator amplitudy 11 poprzez przetwor¬ nik fazowo-amplitudowy 10. Przetwornik ten jest sprzezony z elementern ruchomym badanei ma¬ szyny 1, przykladowo z walem. W rozwiazaniu ro¬ le przetwornika 10 spelnia potencjometr. 10 Fig. 3 rysunku przedstawia sposób wlaczenia potencjometru pomiedzy jednokanalowy analiza¬ tor 7 i wielokanalowy analizator amplitudy 11.Róznica dzialania w stosunku do odmiany podsta¬ wowej polega na tym, ze standardowe impulsy z 15 jednokanalowego analizatora 7 modulowane sa amplitudowo przebiegiem piloksztaltnym przy po¬ mocy potencjometru 10 i podawane na wejscie wielokanalowego analizatora 11 amplitudowego.Amplituda impulsów wchodzacych do analizato- 20 ra 11 jest liniowo zalezna od kata obrotu (fazy) elementu obrotowego maszyny, co pociaga za soba liniowa zaleznosc pomiedzy faza ruchu obrotowego i numerem kanalu, a tym samym synchronizacje.Pomiar predkosci wibrowania za pomoca od- 25 miany urzadzenia zawierajacej wielokanalowy analizator 11 amplitudowy odbywa sie w ten sam sposób co za pomoca odmiany podstawowej, tzn. zawierajacej wielokanalowy analizator 8 czasowy. PL PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 30 1. Sposób pomiaru wibracji maszyn obrotowych znamienny tym, ze zródlo promieniowania apara¬ tury móssbauerowskiej umieszcza sie na drgajacej obudowie lub elemencie mechanicznie z nia zwia¬ zanym i przetwarza sie promieniowanie gamma 35 na impulsy elektryczne, które analizuje sie pod wzgledem czasu przebiegu lub amplitudy, przy czym analize te przeprowadza sie przy zachowa¬ niu synchronizacji procesów analizy ruchem ba¬ danejmaszyny. 40 6

2. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1 zawierajace element sygnalizujacy o ru¬ chu obiektu sztywno zamocowany mechanicznie z wibrujacym obiektem, licznik przetwarzajacy sygnaly ruchu obiektu na impulsy elektryczne, a nastepnie szeregowo z licznikiem polaczone przed- wzmacniacz, wzmacniacz, analizator jednokanalo¬ wy oraz wielokanalowy analizator czasu, zna¬ mienne tym, ze ma jako element sygnalizujacy ruch badanego obiektu aparature móssbauerow- ska, której zródlo (2) promieniowania gamma jest sztywno przymocowane do elementu wibrujacego badanej maszyny (1), a absorbent (3) promienio¬ wania gamma jest nieruchomy, optycznie polaczo¬ ny z ukladem licznika proporcjonalnego (4), do którego wyjscia poprzez dwa wzmacniacze (5, 6) dolaczony jest jednokanalowy analizator (7) i da¬ lej wielokanalowy analizator czasu (8) lub ampli¬ tudy (11) przebiegu impulsów synchronizowany ruchem badanej maszyny.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2 znamienne tym, ze zródlo (2) promieniowania gamma i absorbent (3) sa tak dobrane, ze przesuniecie chemiczne rów¬ ne jest polowie szerokosci móssbauerowskiej krzy¬ wej rezonansowej.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2 i 3 znamienne tym, ze przy analizowaniu czasu przebiegu impul¬ sów elementem synchronizujacym jest generator impulsów (9) wlaczony miedzy wielokanalowy analizator czasu (8) i element ruchomy badanej maszyny (1), sterujacy praca generatora (9) zas przy analizowaniu amplitudy przebiegu elementem synchronizujacym jest przetwornik fazowo-ampli¬ tudowy (10), przykladowo potencjometr, wlaczony miedzy wyjscie jednokanalowego analizatora (7) i wielokanalowy analizator amplitudy (11), przy czym przetwornik (101) sprzezony jest z elementem ruchomym badanej maszyny (1). Dokonano jednej poprawki ^KI. 42 c, 42 60484 MKP G 01 h, 9/00 // •I i 1 fO — 7 — 6 — r 5 /7g2 // HV 1 \A A 7 Fig. 3 PZG w Pab., zam. 685-70, nakl. 230 egz. PL PL