SU1728502A2 - Устройство дл контрол максимального отклонени ротора от оси турбомашин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к теплоэнергетике . Цель изобретени  - расширение возможности контрол  путем вы влени  параметров второй гармоники виброперемещений ротора. Устройство содержит пер- вичные преобразователи 1,2 и 29, расположенные в одной радиальной плоскости под углом 45° друг к другу, датчик 13 метки и коммутатор 30, позвол ющий передавать сигнал вибрации ротора 3 или от преобразовател  2, или от преобразовател  29. Дл  измерени  величины амплитуды , фазы и частоты первой гармоники сигнал с преобразовател  2 через коммутатор 30 поступает на один из входов четвертого умножител  23, на другой его вход поступает сигнал с формировател  18 синусного опорного сигнала, а с выхода умножител  23 сигнал, пройд  через последовательно соединенные второй S И

Description

фильтр 24 низкой частоты, п тый умножитель 25 и второй сумматор 22, преобразуетс  в сигнал вида S Sm sin ((t) t - p). Амплитуда Sm и фаза р дл  этого сигнала равны амплитуде и фазе оборотной составл ющей виброперемещени  ротора 3. Амплитуда этого сигнала измер етс  пиковым вольтметром 26, фаза - цифровым фазометром 27, а частота (а- измерителем 28 частоты . Дл  измерени  амплитуды и фазы второй гармоники коммутатором 30 подключают выход третьего первичного преобразовател  29 на вход четвертого умножител  23 (вместо преобразовател  2), а выход умножител  31 частоты через коммутатор 30 - на входы формирователей 17 и 18 косинусного и синусного опорного сигналов . 1 ил.

Изобретение относитс  к теплоэнер- гетмкЪ, может быть использовано при экс- плуатации турбомашин и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт. св. № 1574837. Известно устройство, которое содержит два (первый и второй) первичных преобразовател  (датчика), установленные вблизи ротора в одной радиальной плоскости по двум взаимно перпендикул рным направлени м и соединенные каждый через соответствующий квадратор с первым сумматором, выход которого через блок извлечени  корн  и пиковый детектор соединен с регистратором и пороговым блоком, второй вход которого соединен с выходом нормирующего блока, а выход - с сигнализатором, последовательно соединенные датчик метки, умножитель частоты, функциональный преобразователь с двум  входами и первый умножитель с двум  входами .

Функциональный преобразователь соединен другим своим входом с импульсным выходом пикового детектора, а первый умножитель соединен другим своим входом с выходом блока извлечени  корн . Датчик метки установлен вблизи ротора (против метки на нем), его выход дополнительно соединен с формировател ми косинусного и синусного опорных сигналов, другие входы которых соединены с выходом умножител  частоты.

Выход первого первичного преобразовател  через последовательно соединенные второй умножитель, первый фильтр низкой частоты и третий умножитель-соединен с одним из входов второго сумматора. Выход второго первичного преобразовател  через последовательно соединенные четвертый умножитель, второй фильтр низкой частоты и п тый умножитель соединен с другим входом второго сумматора, выход которого подключен к измерителю амплитуды и сигнальному входу измерител  фазы.

Выход формировател  синусного опорного сигнала соединен с другими входами второго, третьего и четвертого умножителей

и с опорным входом измерител  фазы. Выход формировател  косинусного опорного сигнала соединен с другим входом п того умножител . Выход умножител  частоты соединен с импульсным входом измерител  фазы и с измерителем частоты.

Недостатком устройства  вл етс  то, что оно не позвол ет из максимального отклонени  ротора выделить величину амплитуды , фазы и частоты второй гармоники. Это снижает достоверность контрол  и диагностики вибрососто ни  турбомашины, что не соответствует современным эксплуатационным требовани м.

Целью изобретени   вл етс  расширение возможности контрол  путем вы влени  параметров второй гармоники виброперемещений ротора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

устройство, содержащее два (первый и второй ) первичных преобразовател , установленные вблизи ротора в одной радиальной плоскости по двум взаимно перпендикул рным направлени м, каждый из которых через соответствующий квадратор соединен с первым сумматором, выход которого через блок извлечени  корн  и пиковый детектор соединен с регистратором и пороговым блоком , второй вход которого соединен с выходом нормирующего блока, а вход - с сигнализатором, последовательно соединенные датчик метки, умножитель частоты (первый), функциональный преобразователь с двум  входами и первый умножитель

с двум  входами, функциональный преобразователь соединен другим своим входом с импульсным выходом пикового детектора, а умножитель соединен другим своим входом с выходом блока извлечени  корн , датчик

метки установлен вблизи ротора и его выход дополнительно соединен с формировател ми косинусного и синусного опорных сигналов , выход первичного преобразовател  через последовательно соединенные второй умножитель, первый фильтр низкой частоты и третий умножитель соединен с одним из входов второго сумматора, при

этом выход формировател  синусного опорного сигнала через последовательно соединенные четвертый умножитель, второй фильтр низкой частоты и п тый умножитель соединен с другим входом второго суммато- ра, выход которого подключен к измерителю амплитуды и сигнальному входу измерител  фазы, кроме того, выход формировател  синусного опорного сигнала соединен с другим входом второго, третьего и четвертого умножителей и с опорным входом измерител  фазы, выход формировател  косинусного опорного сигнала соединен с другим входом п того умножител , снабжено третьим первичным преобразова- телем, вторым умножителем частоты и коммутатором, причем третий первичный преобразователь установлен вблизи ротора в плоскости установки первого и второго первичных преобразователей под углом 45° к ним, подключение входа четвертого умножител  к выходу второго первичного преобразовател  выполнено через коммутатор, который подключен также к входам формирователей косинусного и синусного опор- ных сигналов, к импульсному входу измерител  фазы, к измерителю частоты и к выходам третьего первичного преобразовател , первого и второго умножителей частоты , а вход второго умножител  частоты подключен на выход первого умножител  частоты.

Введение формирователей опорных сигналов (косинусного и синусного), дополнительных четырех умножителейпоследова- тельно и попарно соединенных через фильтр низкой частоты, выходами подключенных на входы дополнительного второго сумматора, а первыми входами - к соответствующему первичному преобразователю, позвол ет на выходе сумматора получить сигнал О) частоты с амплитудой, пропорциональной максимальной величине оборотной составл ющей, путем двойного последовательного умножени  сигнала каждого первичного преобразовател  на опорные сигналы, сформированные по сигналам датчика метки и умножител  частоты, в одном случае только на синусный опорный сигнал, в другом - вначале на синусный, а затем на косинусный опорный сигнал.

Однако известные технические решени  не позвол ют из максимального отклонени  ротора выделить величину амплитуды, фазы и частоты второй гармони- ки. Это снижает достоверность контрол  вибрососто ни  турбомашины в процессе пуска и эксплуатации.

Указанна  цель может быть достигнута при введении в устройство дополнительных

функциональных элементов со св з ми, которые позвол ют дополнительно обработать информацию о виброперемещении ротора в радиальной плоскости, поступающую от двух первичных преобразователей, расположенных в радиальной плоскости по двум взаимно перпендикул рным направлени м с использованием информации датчика метки и умножител  частоты.

Введение третьего первичного преобразовател , установленного вблизи ротора, в плоскости установки первого и второго первичных преобразователей, под углом 45° к ним, второго умножител  частоты на два и коммутатора позвол ет на выходе устройства получить величину амплитуды, фазы и частоты второй гармоники виброперемещени  ротора в радиальной плоскости, путем двойного последовательного умножени  сигнала каждого первичного преобразовател  на опорные сигналы, сформированные по сигналам датчика метки и второго умножител  частоты на два, в одном случае только на синусный опорный сигнал, в другом вначале на синусный, а затем на косинусный опорный сигнал.

На чертеже представлена структурна  схема устройства.

Устройство содержит первый и второй первичные преобразователи (датчики) 1 и 2, например, вихретокового типа, установленные вблизи ротора 3 в одной радиальной плоскости по двум взаимно перпендикул рным направлени м и соединенные через квадраторы 4 и 5 с первым сумматором 6, выход которого через блок 7 извлечени  корн  и пиковый детектор 8 соединен с регистратором 9 и пороговым блоком 10, второй вход которого соединен с выходом нормирующего блока 11, а выход - с сигнализатором 12, последовательно соединенные датчик 13 метки, умножитель 14 частоты, функциональный преобразователь 15 с двум  входами и первый умножитель 16 с двум  входами. Функциональный преобразователь 15 соединен другим входом с импульсным выходом пикового детектора 8, умножитель 16 соединен другим своим входом с выходом блока 7 извлечени  корн , датчик 13 метки установлен вблизи ротора 3, его выход дополнительно соединен с формировател ми 17 и 18 косинусного и синусного опорных сигналов. Выход первого первичного преобразовател  1 через последовательно соединенные второй умножитель 19, первый фильтр 20 низкой частоты и третий умножитель 21 соединен с одним из входов второго сумматора 22. При этом выход формировател  18 синусного опорного сигнала через последовательно соединенные четвертый умножитель 23, второй фильтр 24 низкой частоты и п тый умножитель 25 соединен с другим входом второго сумматора 22, выход которого подключен к измерителю 26 амплитуды и сигнальному входу измерител  27 фазы.

Кроме того, выход формировател  18 синусного опорного сигнала соединен с другими входами второго и третьего умножителей -19, 21 и с опорным входом измерител  27 фазы, выход формировател  17 косинусного опорного сигнала соединен с другим входом п того умножител  25, а выход умножител  14 частоты соединен через третий вход и первый выход коммутатора 30 с импульсным входом измерител  27 фазы, с измерителем 28 частоты и с входами формирователей 17 и 18 косинусного и синусного опорных сигналов. Третий первичный преобразователь 29, установленный под углом 45° вблизи ротора 3, выходом подключен к второму входу коммутатора 30, к первому входу которого подключен выход второго первичного преобразовател  2, к четвертому - выход второго умножител  31 частоты на два, вход последнего подключен к выходу первого умножител  14 частоты. При этом второй выход коммутатора 30 соединен с входом четвертого умножител  23.

Устройство работает следующим образом .

От первого и второго преобразователей 1 и 2 сигналы, содержащие мгновенные значени  составл ющих вибрации ротора 3 (без посто нных составл ющих), в виде Sx(t) и Sy(t) поступают на соответствующие квадраторы 4 и 5 и на умножители 19 и 23, причем на последний через коммутатор 30 без изменени  величины и знака (т.е. транзитом). Квадраты значений этих сигналов передаютс  с квадраторов 4 и 5 в первый сумматор 6. Из сумматора 6 выходной сигнал подаетс  на блок 7 извлечени  корн , выходной сигнал последнего, содержащий модули мгновенных значений вибрации ротора 3, поступает на пиковый детектор 8, который своим импульсом с импульсного выхода фиксирует момент максимального значени  вибрации и запускает функциональный преобразователь 15.

Величина максимального модул  Змакс ху вибрации в плоскости размещени  первичных преобразователей 1 и 2 отображаетс  регистратором 9, выводитс  с умножител  16 на внешнее устройство (не изображено) измерени  и одновременно сравниваетс  в пороговом блоке 10 с сигналом уставки нормирующего блока 11. При превышении значением вибрации заданного уровн  срабатывает сигнализатор 12. От

датчика 13 метки импульсы с частотой вращени  ротора 3 поступают на первый умножитель 14 частоты и на формирователи 17 и 18 косинусного и синусного опорных сигналов частоты со вращени  ротора 3,

С выхода первого умножител  14 частоты последовательность импульсов более высокой частоты поступает на функциональный преобразователь 15 и через коммутатор 30 на импульсные входы измерител  27 фазы и измерител  28 частоты, а также на другие входы формирователей 17 и 18 и на вход второго умножител  31 частоты на два. В функциональном преобразователе 15 эта

последовательность импульсов управл ет выдачей на его выходе дискретных значений косинусоидальной функции, выраженных величиной напр жени . Этот сигнал с выхода функционального преобразовател 

15 поступает на один из входов умножител  16, на другой его вход поступает сигнал модул  мгновенных значений вектора вибрации ротора 3 с блока 7 извлечени  корн . Перемножение этих сигналов в умножителе

16 позвол ет получить на его выходе сигнал максимальной вибрации ротора 3 в радиальной плоскости. Разрешение на выдачу дискретных значений косинусоидальной функции, число которых равно числу N импульсов за период вращени  ротора 3, на выходе умножител  14 частоты функциональным преобразователем выдаетс  один раз за период вращени  ротора импульсом пикового детектора 8 в момент достижени 

пикового значени  максимальной вибрации . В этот момент функциональный преобразователь 15 выдает значение косинуса, равное 1. Одним из выходов устройства  вл етс  выход умножител  16 в виде переменного сигнала частоты вращени  ротора 3 с максимальной амплитудой вибрации в плоскости размещени  преобразователей 1 и2.

С выхода умножител  14 частоты через

коммутатор 30 последовательность импульсов в формировател х 17 и 18 косинусного и синусного опорных сигналов преобразуетс  в каждом периоде вращени  ротора 3 в сигналы вида

Ui a0cos сот; IJ2 - а0 sin ,

где а0 - амплитуда; t - врем .

Сигнал U2 а0 sin a) t с выхода формировател  18 синусного опорного сигнала подаетс  на входы умножителей 19 и 23, на другие входы которых подаютс  сигналы с первичных преобразователей 1 и 2.

После перемножени  этих сигналов в умножител х 1.9 и 23 и фильтрации полученных сигналов фильтрами 20 и 24 низкой частоты они поступают на входы умножителей 21 и 25 соответственно, при этом на второй вход третьего умножител  21 подаетс  сигнал с формировател  18 синусного опорного сигнала, а на второй вход п того умножител  25 подаетс  сигнал с формировател  17 косинусного опорного сигнала. После перемножени  этих сигналов в умножител х 21 и 25 и суммировани  полученных сигналов во втором сумматоре 22 получают сигнал вида

S SmSin(yt-0).

Амплитуда Sm и фаза р этого сигнала равны амплитуде и фазе оборотной составл ющей виброперемещени  ротора 3. Амп- литуда этого сигнала измер етс  измерителем 26 амплитуды, выполненным, например, в виде пикового вольтметра, а фаза - измерителем 27 фазы, например, цифровым фазометром с преобразованием фаза - врем . Дл  этого промежуток времени , например, между задними фронтами синусоид сигналов S и Ua, поступающих на сигнальный и опорный входы измерител  27 фазы, заполн етс  последовательностью импульсов умножител  14 частоты, через коммутатор 30 поступающей на импульсный вход измерител  27 фазы и одновременно на измеритель 28 частоты, отображающей частоту вращени  ротора 3.

Дл  измерени  величины амплитуды и фазы второй гармоники коммутатором 30 подключают выход третьего первичного преобразовател  29 на вход четвертого умножител  23 (вместо преобразовател  2), выход второго умножител  31 частоты через коммутатор 30 на входы формирователей 17 и 18 косинусного и синусного опорных сигналов , а также на входы измерител  27 фазы и 28 частоты и используютс  элементы и св зи основного устройства, предназначенные дл  определени  величины амплитуды,

фазы и частоты первой гармоники виброперемещени  ротора 3 в радиальной плоскости .

Таким образом, введение указанных выше элементов и их св зей между собой и

Claims (1)

1. элементами основного устройства позвол ет измерить максимальную величину амплитуды , фазы и частоты второй гармоники виброперемещени  ротора в подшипнике, несущих основную информацию об неуравновешенности ротора и его прогибе, что расшир ет функциональные возможности устройства, а в результате этого повышаетс  достоверность контрол  турбомашины. Формулаизобретени 

   Устройство дл  контрол  максимального отклонени  ротора от оси турбомашины по авт. св. № 1574837, отличающеес  тем, что, с целью расширени  возможностей контрол  путем вы влени  параметров второй гармоники вибросмещений ротора, оно снабжено третьим первичным преобразователем , вторым умножителем частоты и коммутатором , причем третий первичный преобразователь установлен вблизи ротора

   в плоскости установки первого и второго первичных преобразователей под углом 45° к ним, подключение входа четвертого умножител  к выходу второго первичного преобразовател  выполнено через коммутатор,

   который подключен также к входам формирователей косинусного и синусного опорных сигналов, к импульсному входу измерител  фазы, к измерителю частоты и к выходам третьего первичного преобразовател , первого и второго умножителей частоты , а вход второго умножител  частоты подключен не выход первого умножител  частоты.