SU1536416A2 - Устройство дл регистрации параметров машин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике, вычислительной технике и специализированным информационным устройствам, используемым в производственных системах контрол  технического состо ни  электрических машин. Целью изобретени   вл етс  повышение информативности и точности устройства. Устройство содержит датчики, группу ключей, группы амплитудных детекторов, селектор максимального напр жени , группы пороговых элементов, дешифраторы, элементы ИЛИ, элементы задержки, блоки демультиплексоров, блоки счетчиков, группы элементов И-НЕ, элементы И, элементы сложени  по модулю "2", формирователи импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, блок нелинейного преобразовани , сумматоры, ключ, элемент И-НЕ, селекторы пол рности напр жени , пороговые элементы, демультиплексоры и индикаторы. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к устрой- г вам автоматики, вычислительной техники- и специализированным инфор- млнионным устройствам, используе- лым л производственных системах контроле технического состочни  электрических iirmi, и касаетс  усовершен- стиопани  известного устройства по M.T.GII. К5 1287213.

Целью изобретени   вл етс  повы- и пи информативности и точности устройств ч в определении технического состо ни  контролируемых элемен- i ,в машины и увеличение надежности oi работы за счет ВЫПОЛНРНИЯ допуске- HOI о контрол  с учетом доверительного ингорв ла, велсчины отклонени  роапьнпй устаппгчтшрйс  пусковой вибрации от нормативной вибрации при ослаблении креплени  обмотки в функции числа пусков машины.

Сущность изобретени  заключаетс  в следующем.

При пусках машины установивша с  амплитуда вибрации сравниваетс  с амплитудой вибрации, соответствующей нормальному (без существенных аварийных отклонений) эксплуатационному изменению жесткости креплени  обмотки, аппаратно моделируемой в функции числа пусков двигател .

На чертеже приведена функциональна  схема устройства.

Устройство содержит датчики lt, ...1П, выходы которых подключены к

СП

со

С& Јь

О

N

соответствующим первым входам первой группы ключей 2 , . . . , 2 п и амплитудных детекторе.з 3i,...,3n. Выходы амплитудных детекторов 3 ,... , Зр соединены с входами селектора 4 максимального напр жени , первые выходы которого соединены с вторыми (управл ющими) входами ключей 2 , ...,2 п. Выходы ключей 2,,..., 2 п соединены с входами пороговых элементов первой группы, выходы

которых подключены к первым информационным входам первого дешифратора 6 и к входам элемента ИЛИ 7. Выход элемента ИЛИ 7 через первый элемент 8 задержки соединен с первым управл ющим входом первого дешифратора 6 и с входом второго элемента 9 задержки, выход которого подключен к второму управл ющему входу первого дешифратора 6. Второй выход селектора 4 подключен к входам пороговых элементов 10,...,10т второй группы, выходы которых соединены с информационными входами второго дешифратора 11. Вы- ходы дешифратора 11 соединены с вторыми информационными входами первого дешифратора 6, выходы которого соединены с информационными входами первого блока 12 демультиплексоров, на адресные входы которого подключена группа первых выходов селектора 4. Выходы первого блока 12 демультиплек- соров подключены к соответствующим входам первого блока 13 счетчиков. Группа первых выходов селектора 4 подключена к первым входам группы элементов И-НЕ 14, , . . . , 14П , вторые входы которых соединены с выходом второго элемента 9 задержки, а выходы - с первыми входами элементов И 15, ,..., 15П и входами элемента 16 сложени  по модулю 2, выход которого подключен к вторым входам элементов И 15(,..., 15п- Выход первого элемеитл И 15) соединен с входом первот о формировател  импульсов (17|) из группы 17,,. . . . , 1 7ц . Выходы остальных элементов И (15j,...,15п) соединены с остальными формировател ми 1 7г, . . . , 1 7П импульсов соответственно через третьи элементы 1 8( , . . . , 1 8ц- задержки. Выходы формирователей 17, ,. . . ,17П импульсов подключены к первым (управл ющим) входам ключей 19 ,..., 9 г второй ( группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков 1(,...,1П,   выходы - с объеди

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ненным входом пороговых элементов 20|,...,20Н третьей группы.

Выходы пороговых элементов 20, ...,20К подключены к информационным входам третьего дешифратора 21, выходы которого подключены к соответствующим информационным входам второго блока 22 демулътиплексоров, адресные входы которых подключены к выходам формирователей 17, , . . . , 17п импульсов. Выходы второго блока 22 демультиплексоров подключены к соответствующим входам второго блока 23 счетчиков. Выход второго элемента 9 задержки через четвертый элемент 24 задержки подключен к вторым (управл ющим ) входам амплитудных детек- .торов Зч,...,3п. Первый 6, второй 11 и третий 21 дешифраторы выполнены соответственно на элементах И-НЕ 25, . .. , , 26j,...,26mH 27(,..., 27К . Дополнительно введенные элементы нумеруютс  по пор дку и имеют св зь с описанными блоками устройства . При этом входы дополнительного элемента ИЛИ 28 соединены с выходами пороговых элементов 10(,...,10т второй группы устройства. Выход дополнительного элемента ИЛИ 28 подключен к входу счетчика 29, выходы которого соединены с входами цифроаналогово- го преобразовател  30, выход которого через блок 31 нелинейного преобразовани  подключен к вторым входам первого 32 и второго 33 сумматоров.Объединенный выход ключей 2 ,...,2П первой группы устройства соединен с вторым входом ключа 34, выход которого подключен к первому входу первого сумматора 32. Первый (управл ющий) вход ключа 34 соединен с выходом элемента И-НЕ 35, первый вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ 7, р второй - к выходу первого элемента 8 задержки устройства. Выход перпого сумматора 32 соединен с первым селектором 36 пол рности напр жени , выполненным на диоде, катод которого через первый пороговый элемент 37 подключен к информационному входу первого демультиплексора 38, адресные входы которого соединены с первыми выходами селектора 4 максимального напр жени  устройства. Первый вход второго су;1матора 33 подключен к объединенному выходу ключей 194,..., 19И второй группы устройства. Выход второго сумматора 33 соединен с вто51

рым селектором 39 пол рности напр жени , выполненным на диоде, катод которого через второй пороговый элемент 40 подключен к информационному пходу второго демул типлексора 41 адресные входы которого соединены с адресными входами демультшшексо- роп 22(,...,22к. второго блока 22 устройства. демультиплексоров 38, 4 соответственно объединены и юд . лючрны к соответствующим индикатор 1м 42 |,...,42п.

Регистраци  мтксимальных апериодических и установившихс  параметров вибрации при каждом пуске машины и раздельный контроль за установившимис  параметрами от тех датчиков, ко- торме не зарегистрировали апериодический процесс изменени  параметра, с последующей амплитудной дискретизацией производства согласно основному нчобретенлю по авт .ев . 128723. При пуске машины контролируемые паг-чмет- ры воспринимаютс  датчиками 11 , . . ., |и и поступают на входы ключей 2,

. . .2 „ первой и 19, I9„ второй

трупг, а также на группу амплитудных детекторов 3,..., Зч. При этом каждый амплитудный детектор 3, произ- РОДИТ запоминание и хранение максимальной амплитуды (за первый полупериод ) выходного сигнала с 1; -го датчика. Сигналы с выходов амппнтуд- ных детекторов 3,,...„3П поступают на входные шины селектора 4. На втором его выходе, подключенном к входам пороговых элементов второй группы 0( ,..., Огп, по вл етс  сигнал, равный максимальному ич всех сравни- лаемых сигналов. Таким образом, на вход пороговых элементов 10, ,...,10,, подаетс  максимальное значение сигнала от датчиков, которое будет соответствовать максимальной аперио- дической амплшуде вибрации стержн  обмен ки статора в переходном режиме пуска. Это значение амплитуды воспринимаетс  одним из датчиков 1( . Происходит срабатывание тех пороговых - - рментон I 0( , . . . , I Ощ, установка ко- торь меньше величины сигналов с тгхода селектора 4. При этом происходит срабатывание только одного эле - мрчт 1 Ji-HE (26) второго дешифрато- PI 11, соответствующего сработавшему пороговому элементу 1 0{ с наибольшей уставкой .который П ет блокирующий CHI нал на другие шеменгы И-НЕ (26;)

16

дешифратора 11. При этом на -м выходе дешифратора 11 по вл етс  сигнал , характеризующий уровень максимального апериодического значени  параметра. На вторые (управл ющие) входы ключей 2,...,2п с первых (индикационных) выходов селектора 4 подаетс  сигнал (положительное напр жение на одном ич выходов). На- жени  на остальных первых выходах нулевые, поэтому откроетс  гот из ключей 2, , который подключен к выходу датчика с наибольшим сигналом, восприн тым им за первый полупериод. Коммутаци  одного из ключей 2,..., 2  позвол ет подключить к объединенному входу пороговых элементов 5 , . . 5к первой группы выход того датчика, сигнал которого был выделен как максимальный селектором 4. Происходит срабатывание тех пороговых элементов 5| , . . . , 5к, уставка которых меньше сигнала с датчика. Это приводит к срабатыванию первого элемента ИЛИ 7, который запускает первый элемент 8 задержки. Сигналы с выходов сработаших пороговых элементов 5, ,...., 5ц. поступают на первые информационные входы первого дешифратора 6, на вторых информационных входах которого присутствует выходной сигнал с второго дешифратора 11. После окончани  задержки элемента 8 задержки, принимемой равной времени затухани  апериодической переходной вибрации, происходит срабатывание одного элемента И-НЕ (26}) дешифратора 6, соответствующего сработавшим: пороговому элементу 10 второй группы, а также пороговому элементу 5л первой группы Срабатывание элемента IT-HE (25). л дешифратора 6 приводит к подаче с его выхода блокирующего сигнала на другие элементы И-НЕ (25 к.щ) дешифратора 6. Таким образом, в момент истечени  задержки элемента 8 на выходе дешифратора 6 (выходе элемента И-НЕ 25 д) по вл етс  сигнал-идентификатор максимального апериодического процесса изменени  контролируемого параметра, а именно: изменени  параметра с -и апериодической амплитуды до /I -и установившейс  амплитуды за каждый пуск машины. Идентификаци  выходного сигнала с дешифратора 6 по принадлежности к датчику, который зафргксиро- вал максимальный апериодический хар ктер изменени  параметра, производитс  г помощью первого блока 12 демулътиплексоров, на информационные входы которого поступает сигнал с дешифратора 6, а на адресные входы подключены первые выходы селектора 4. Первый блок 12 демультиплексоров будет распредел ть сигналы о состо нии дешифратора 6 по соответствующим счетчикам первого блока 13 счетчиков . По вление при каждом пуске машины на одном из первых выходов селектора 4 сигнала приводит к тому, что состо ние этой группы выходов характеризуетс  двоичным кодом, согласно которому входной сигнал блока 12 демультиплексоров коммутируетс  по выходу. В случае по вление сигплла на выходе элемента И-НЕ () но результатам измерени  контролируемого параметра, датчиком 1, демультиплексор 12 блока 12 из первого блока осуществит коммутацию сигнала на вход счетчика 13 (Д первого блока 13 счетчиков. Fpn каждом пуске машины увеличиваетс  на единицу содержимое какого-либо счетчика 13- первого блока 13 счетчиков. Содержимое остальных счетчиков первого блока счетчиков не измен етс .

Выдержка времени второго элемента 9 задержки выбираетс  равной времени записи в счетчики первого блока 13, что позвол ет стробироватъ работу дешифратора 6. Дл  измерени  и регистрации установившихс  амплитуд параметров от оставшихс  (n-i) датчиков первые выходы селектора 4 подключаютс  к первым входам элементов И 14,,...,14ц, на вторые входы которых подаетс  сигнал с второго элемента 9 задержки. Поскольку детекторы 3( , . . .,3П хран т максимальные значени  параметров, восприн тых датчиками , то состо ние первых выходом селектора 4 после записи в соответствующий счетчик блока 13 не измен етс . Поэтому на выходе элемента И-НЕ 14, сигнал будет отсутствовать, а на выходах остальных элементов И-НЕ по вл етс  сигнал, что объ сн етс  наличием на i-м из первых выходов селектора 4 положительного напр жени . Элемент 16 сложени  по модулю 2 предотврашает возможность работы устройства в режиме с отсутствием пуска. В пусковом режиме после затухани  апериодической слагающей

параметров на выходе одного из элементов И-НЕ 14j сигнал будет отсутствовать , поэтому независимо от выпол н емой функции контрол  на четность и нечетность на выходе элемента 16 сложени  по модулю 2 по вл етс  сигнал . В результате на выходе элемента И 15, сигнал отсутствует, а на выходах элементов И I5n-i по вл етс , Допустим, что при пуске машины максимальное значение апериодического изменени  параметра зафиксировано датчиком ( . На выходе элемента И 15

сигнал отсутствует, поэтому формирователь 17, импульсов не запускаетс  и ключ открываетс / Сигнал от датчика 1, исключаетс  из измерени  по амплитуде установившегос  значени . Напротив, сигналы с выходов сработавших элементов И (1 5, . . . , 1 5п) будут поступать на соответствующие элементы 18 , ...18п задержки, длительность задержки которых выбираетс  следующей:

t

ФИ

1 1 tfW .

(1)

30

5

0

0

5

tlbn-|4 СТй

где

и п-г

- длительность импульса формировател  импульсов.

В результате последовательного набора задержки времени элементами 18,. . . , 18 h., формирователи 1 7г ,. . . , 17П импульсов вырабатывают одиночный импульс длительностью tq,u , что позвол ет поочередно открыть ключи 19.2, ...,19ц и произвести измерение установившихс  значений параметров от (п-1) датчиков. Аналогично проводитс  открытие ключей в случае с другим 5 состо нием выходов элементов И 15,, ...15ц, когда максимум параметра восприн т i-м датчиком. Приоритетность подключени  определ етс  задержкой элементов 18| , . . . 18П., , высшим приоритетом обладает первьй датчик. После открыти  одного из ключей 19t,...,19n, например 19,, сигнал с датчика 1 поступает на входы пороговых элементов 20,,...,20к третьей группы. Срабатывают те элементы 20,,...,20, уставка которых меньше сигнала с датчика. Затем срабатывает один элемент И-HF (27а) третьего дешифратора 21, соответстьующс с сработавшему поппговому элементу 20 с наибольшей уставкой, который годает блокирующий сигнал на другие элементы И-НЕ (27К,,,) дешифратора 21. Сигнал с выход  -элемента И-НЕ (27) дешифратора 2 распредел етс  демультиплексором 22д второго блока 22 демультигшексоров по счетчикам 23л второго блока 23

счетчиков, номера которых соответствуют номеру датчика, с которого оцениваетс  сигнал (23 ). Выбор соответствующего счетчика второго (чок,| 23 гчетчтков производитс 

по коду на адресных входах демультиплексоров 23,, ...,22„ второго блока 22. Адресный код определ етс  налегшем импульсов на ВРГХОДЭХ формирователей 274 , ,.,27П импульсоп. Оценка установившихс  параметров переходной вибрации происходит за врем  амплитудной дискретизапии (ti), определ емой: (n-l),H t .

Дл  сброса амплитудных детек™о- ров 3,,...,3„ после окончани  оцеп ки установившихс  параметров по оставшимс  датчикам выход третьего элемента 24 задержки с длительностью задержки з подключен к вторым

(упранл тг(нм)рходам детекторов 3f, ...,3П. Этим обеспечиваетс  подготов устроГтстпа дл  регистрации параметров машины при последующих пусках.

Таким образом, при пуске машины производитс  раздельный контроль за максимальными апериодичесьими и установившимис  значени ми параметра по каждому из датчиков и раздельный контроль за установившимис  парамет- рами от тех датчиков, где не был за- регигтрирован апериодический процесс изменени  параметра.

Контроль за техническим состо нием системы креплени  обмотки достигаетс  с помощью введенных в устройство до- Г7олннтельнчх элементов следующим образом .

Срабатывание одного из пороговых элементов 10,,...1От второй группы, г ставки которых отстрое гы от уровн   ибргцин стационарного режима, приводит к по влению сигнала на выходе дополнительного элемента ИЛИ 28. Тем сам1 м фиксируетс  начало конт- ролнруемого переходного режима, т.е. наличии пус т машины. Перепад напр жени  на выходе тл мечта РШИ 28 поступает i ,i сметный вход счетчика

29, исходный код на ртдельш ix выходах которого соответствует числу пусков машины. Получение большей разр дности счетчика 29, т.е. большего контролируемого диапазона пусков , достигаетс  последовательным наращиванием отдельных счетчиков путем соединени  выходов переноса предыдущего счетчика со счетным входом последующего. Раздельные выходы счетчика 29 с исходным кодом о количестве пусков подключены к входам цнфроаналогового преобразовател  30, напр жение на выходе которого будет пропорциональным числу пусков, произведенных машиной. Напр жение с выхода цифроаналогового преобразовател  30 поступает на вход блока 31 нелинейного преобразовани , моделирующего зависимость роста амплитуды установившейс  вибрации от числа пуска машины, вызванную нормальным эксплуатационным изменением жесткости креплени . Поэтому на выходе блока 3 по вл етс  напр жение, пропорциональное нормативной вибрации U, соответствующей реально произведенным пуска Адаптивность норматива реальным услови м работы машины повышает точность контрол  состо ни  системы креплени  обмотки.

Как уже отмечалось, в устройстве применена раздельна  оценка по амплитуде установившейс  вибрации - сначала максимального апериодического процесса, восприн того i-м датчиком, а затем с временным разделением по (1) от оставшихс  (п-1) датчиков. Оценка текущего состо ни  системы креплени  производитс  также раздельно и позвол ет идентифицировать состо ние контролируемых стержней обмотки. Так, после открыти  одного из ключей 2, из группы 2 (,..,,2« производитс  сравнение с нормативом UH от блока 31 установившейс  вибрации (обозначим I1 и , ) от 1, датчика , зафиксировавшего наибольший апериодический процесс. Сигнал с выхода ключей 2,,...,2 м первой группы поступает на первый вход ключа 34, на втором (управл ющем) входе которого присутствует сигнал от элемента И-НЕ 35, по вл ющийс  от срабатывани  пороговых -элементов 5 , ...,5,( и первого элемента ИЛИ 7.Ключ 34 открываетс  и сигнал поступает на первый вход первого сумматора 32,

на втором входе которого присутствует UH от блока 31, соответствующа  нормативу внбглции па данный пуск. Сумматор 32 выполн ет операцию

вычитани  установившихс  сигналов от датчиков и нормативного сигнала. В зависимости от их соотношений результат вычитани :

-ии ли , О, при Uvj, -7 и„; AU, 0, при U4i . U, -0, при U4% - UH

Поскольку нарушение состо ни  креплени  про вл етс  в изменении собственных частот колебаний контроли- руемъгх секций обмотки (и возникновении или подходе к резонансу), то диагностическим признаком ослаблени  креплени   вл етс  положительна  (AU; 0) разность сигналов. Выде- ление диагностического признака осуществл етс  селектором 36 пол рности напр жени , в качестве которого используетс  первый диод в пр мом включении . Дл  повышени  достоверности контрол  с учетом регрессивной (статистической ) модулируемой зависимости роста амплитуды вибрации в функции числа пусков выделенна  разность вибраций сравниваетс  с уровнем верхне го доверительного интервала, установленного с веро тностью 80%. Напр жение , пропорциональное доверительному интервалу, задаетс  порогом срабатывани  первого порогового элемента 37. В случае превышени  диагностическим сигналом &U -, уставки порогового элемента 37 на выходе последнего по вл етс  сигнал. Первый демультиплексор 38 согласно адресному коду, опреде- л емому состо нием первых выходов селектора 4 (наличие положительного сигнала на i-м выходе) передает сигнал на соответствующий номеру датчика индикатор 42 ; из группы 42 ,.,., 42„. В качестве индикаторов могут быть использованы малогабаритные сигнальные реле, встающие на самоподхват , а также другие индикаторные сигнальные элементы.

Таким образом, если при пуске машины амплитуда установившейс  вибрации , зафиксированной одним из датчиков , превысит (с учетом верхнего доверительного интервала) уровень нормативной вибрации дл  данного пуска , то по вл етс  диагностическое сообщение об указанном отклонении ь виде индикации дл  данного канала

(2)

измерени . При значении диагностического сигнала ДИ), меньше доверительного интервала, индикаци  нарушени  креплени  не производитс .Посл завершени  задержки от первого элемента 8 задержки, равной времени затухани  апериодического процесса, на выходе элемента И-НЕ 35 сигнал отсутствует И ключ 31 закрываетс .Тем самым заканчиваетс  оценка состо ни  i-й контролируемой секции обмотки , на которой установлен датчик 1 -, , зафиксировавший максимум апериодической вибрации.

Оценка состо ни  креплени  остальных n-i секций обмотки производитс  поочередно (по мере открыти  соответствующих ключей из группы 19 t, . .. 19п) сигналами с формирователей 17,,...,17П импульсов в соответствии с заданной приоритетностью по пор дковому номеру датчика. После открыти  соответствующего ключа напр жение , пропорциональное вибрации, поступает на первый вход второго сумматора 33. Результат вычитани  из указанного напр жени  нормативного напр жени , получаемый на выходе сумматора 33 аналогично (2), пропускаетс  селектором 39 на попо- жительное значение. Если разность положительна , то производитс  ее сравнение с доверительным интервалом, заданным уставкой второго порогового элемента 40. При превышении диагностическим сигналом уровн  уставки пороговый элемент 40 срабатывает и сигнал с его выхода распредел етс  вторым демультиплексором 41 (в соответствии с адресным кодом) на соответствующий номеру подключенного в данный момент датчика индикатор из группы индикаторов 42, , . . . ,42П.

Таким образом, после поочередного по (1) подключени  датчиков оцениваетс  состо ние креплени  оставшихс  n-i контролируемых секций

обмотки. Исключение из поочередной оценки сигнала от датчика 1, , оцененного первоначально, достигаетс  формированием обратного адресного кода формировател  J , . . ., J 7„ импульсов , поэтому при объединении соответ ствующчгх выходов демультиплексоров 38, 41 подача сигнала на индикатор 42, будет осуществл тьс  демульти- шгсксором 38, а распределени  на указанный выход от демультитшексора 41 не будет.

Использование изобретени  позволит увеличить информативность и точ- ность устройства при определении технического состо ни  системы креплени  обмотки статора электродвигателей , работающих в т желых режимах частых пусков. Диагностика состо - ни  креплени  на основе допускового контрол  позволит снизить веро тность внезапных отказов оборудовани  в работе, уменьшить расходы на ремонт и недовыпуск продукции при авз- ри х, обеспечить техническое обслуживание по фактическому состо нию оборудовани  и повысить эксплуатационную надежность машин.

Claims (1)

1. Формула изобретении

   Устройство дл  регистрации параметров машин по авт. св. № 1287213, отличающее с  тем, что, с целью повышени  информативности и точности устройства, в него введены элемент И-НЕ, дополнительный элемент ИЛИ, ключ, сумматоры, селекторы пол рности напр жени , счетчик, пифроанпло- говый преобразоватепь, блок нелинейного преобразовани , пороговые эле- менты(демультиплексоры и индикаторы, выходы элемента ИЛИ и первого элемента задержки через элемент i -НЕ соединены с первым входом ключа, выход которого подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через последовательно соединенные первые селектор пол рности напр жени  и пороговый элемент подключены к первому входу первого демультиттлексора, объединенные выходы ключей второй группы соединены с первым входом второго сумматора, выход которого через последовательно соединенные вторые селектор пол рности напр жени  и пороговый элемент подключен к первому вход второго демультиплексора, выходы пороговых элементов второй группы через последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ, счетчик, цифро- аналоговый преобразователь и блок нелинейного преобразовани  подключены к вторым входам сумматоров, первые выходы селектора максимального напр жени  подключены к вторым входам первого демультиплексора, выходы группы формирователей импульсов соединены с вторыми входами второго демультиплексора , попарно объединенные первые, вторые к третьи выходы демультиплексоров подключены к входам индикаторов, объединенные выходы ключей первой группы соединены с вторым входом ключа .