UA34482C2 - Моніторна система для відображення коливальних станів численних лопаток на робочому колесі, яке обертається - Google Patents

Abstract

Винахід стосується моніторингової системи для відображення коливальних станів чисельних лопаток на обертовому робочому колесі.

Description

Изобретение относится к мониторной системе для отображения колебательньїх состояний множест- ва лопаток на вращающемся рабочем колесе.

Изобретение относится, в частности, к представлению колебательньїх состояний лопаток, которье возникают во время регулярной работь! турбомашинь и, в зависимости от компоновки, при определенньх рабочих состояниях или при каждом рабочем состояниий влекут за собой значительньсе нагрузки лопаток.

Соображения относительно компоновки лопаток, в частности, лопаток для паровьїх турбин низкого давления, находятся в работе "Адмапсеа І Р. Типтіпе Віадіпод -А Веїїабіє апа Нідну Енісіепі Оезідп" авторов

М. Сіодег, К.Н. Мештапп, О. Вегдтапп и Н. Теппийпієп, представленной в 1992 на международной конфе- ренции "1992 Іпіегпайопаї! доїпі Рожег Сепегайоп Сопієгепсе", АПапіа, Ссеогдіа/и5А и опубликованной в пе- чатном виде АБМЕ Ромег Оімізіоп. В зтой работе представлена также мониторная система для представле- ния колебательньїх состояний множества лопаток типа, названного во вводной части описания.

Дальнейшие рассуждения относительно отображения колебательньїх состояний лопаток в турбо- машинах находятся в работе "Вегипгипозіозе 5спаше|Ізспм/іпдиповіеснпік" М. Сіодег, включенной в отчет конференции Копіегеп2регісні моп дег МаВ-Распіадипд ОСатрішгбіпеп ипа Юатріигбіпепреїнієр 1990, 13.

Оеетрег 1990, Еввеп, стр. 4.1-4.11. Таким образом, в настоящее описание включено все содержание зтой работь!.

Системь! для обнаружения колебаний на лопатках турбиньі следуют из ЕР 0327865А2. Согласно зтому документу из полученньїх подходящими сенсорами данньїх относительно колебаний лопатки турби- ньї получают вьісказьівания о накапливающейся вследствиє колебаний усталости материала лопаток тур- бинь!.

Патент США 4 604 699 относится к системе для приема, оценки и представления данньмх, однако, не в связи с применением в знергетике, а в связи с наблюдением землетрясений.

За прототип заявляемого изобретения принята мониторная система для отображения колебатель- ньіїх состояний множества лопаток на вращающемся рабочем колесе, содержащая неподвижное сенсорное устройство с, по меньшей мере, одним приданньім рабочему колесу сенсором и связаннь!м с ним датчиком импульсов, причем датчик импульсов служит для формирования сенсорного импульса, которьій маркирует момент времени, в котором лопатка проходит мимо сенсора, с приданньм рабочему колесу маркерньім датчиком для формирования маркерного импульса в момент нахождения рабочего колеса в определенном нулевом положении, устройство оценки с модулем приведения в соответствиє, которое вьіполнено с воз- можностью подведения к нему сенсорньїх и маркерньїх импульсов, и которое служит для приведения в соответствие каждого сенсорного импульса с учетом маркерньїх импульсов той лопатке, которая его вьізва- ла, а также для преобразования сенсорньїх импульсов каждого отображения колебательньх данньх (Па- тент США

Мо 4 934 192, МПКУ: СО1ТН 11/00, 1990).

Согласно зтому патенту, прежде всего, обнаруживают аксиальнье колебания лопатки турбинь,, то есть колебания перпендикулярно к плоскости, в которой обращаєтся размещенная на вращающемся ра- бочем колесе лопатка турбиньі, с помощью двух расположенньмх аксиально друг за другом сенсоров; обна- ружение тангенциальньх колебаний, то есть колебаний в плоскости, в которой вращаєтся лопатка турби- нь, является возможнь!м дополнительно. Полученнье с помощью сенсоров измерительнье значения оценивают, по вьібору чертят в виде диаграммь и проверяют, есть ли повод для тревоги.

Недостатком зтого изобретения, как и всех предшествующих мониторньїх систем типа, упомянутого во вводной части описания и описанного в цитированньїх документах уровня техники, есть то, что оно яв- ляется пригодньім для проверки от случая к случаю лопаток в таких турбомашинах, как турбинь и турбо- компрессорьі, однако, не является пригодньім для постоянного контроля турбомашиньі во время ее ре- гулярной работь. В соответствий с зтим зта мониторная система не может использоваться для обнаруже- ния повьішенной нагрузки лопаток, которая может появляться при определенньїх рабочих состояниях, и вс- ледствие комплексной, существенной для вьіполнения колебаний геометрийи лопаток и структур, которье несут лопатки, едва ли является предсказуемой с достаточной точностью. В частности, тогда, когда время от времени появляются условия работь, которне отличаются от условий работь, для которьх бьіли расс- читань! лопатки, никогда нельзя исключить, что на лопатках возникают колебания с повьішенньми, при из- вестньїх условиях опасньіми амплитудами.

В основу изобретения поставлена задача расширения зксплуатационньїх характеристик и повьіше- ния точности диагностических данньїх мониторной системь! для отображения колебательньїх состояний множества лопаток на вращающемся рабочем колесе путем оснащения устройства оценки оперативньм накопителем и накопительньім модулем с расширенной возможностью приема параметров, характеризую- щих состояние каждой лопатки, и вьіборки зтих параметров устройством отображения, что обеспечивает сосредоточение в накопительном модуле и запоминание в оперативном накопителе в единицу времени большого числа сенсорньх и маркерньїх импульсов, несущих информацию о колебательном состояний ло- паток, и возможность восприятия устройством отображения предупредительного сигнала в случає вьіявле- ния колебательньїх данньїх, не удовлетворяющих условиям контроля, и тем самьмм позволяет с большей точностью распознавать повьішенньсе нагрузки лопаток до того, как они могут вьійти из строя.

Поставленная задача достигаєтся за счет того, что в мониторной системе для отображения ко- лебательньїх состояний множества лопаток на вращающемся рабочем колесе, содержащей неподвиж- ное сенсорное устройство с, по меньшей мере, одним приданньім рабочему колесу сенсором и связан- ньім с ним датчиком импульсов, причем датчик импульсов служит для формирования сенсорного им- пульса, которий маркирует момент времени, в котором лопатка проходит мимо сенсора, с приданньм рабочему колесу маркерньм датчиком для формирования маркерного импульса в момент нахождения рабочего колеса в определенном нулевом положений, устройство оценки с модулем приведения в соот- ветствиеє, которое виіполнено с возможностью подведения к нему сенсорньїх и маркерньїх импульсов, и которое служит для приведения в соответствиє каждого сенсорного импульса с учетом маркерньх им- пульсов той лопатке, которая его вьізвала, а также для преобразования сенсорньїх импульсов каждой лопатки в колебательнье данньсе, которне характеризуют колебательное состояние лопатки, устройство отображения со средством отображения для отображения колебательньїх данньїх, согласно изобре- тению, устройство оценки содержит накопительньй модуль и оперативньй накопитель, к которому имеет доступ накопительньй модуль, вьіполненньій с возможностью приема для каждой лопатки множества по- лученньїх последовательно во времени колебательньїх данньїх и вьіборки колебательньх данньх уст- ройством отображения, причем накопительньй модуль вьіполнен по типу сдвигового регистра с возмож- ностью подведения к нему колебательньх данньх всех лопаток для запоминания в оперативном накопи- теле и перезапоминания или перезаписьівания уже запомненньїх колебательньх данньїх при подведений новьїх колебательньх данньх.

При зтом сенсорное устройство содержит два приданньїх рабочему колесу и расположенньх на расс- тоянии друг от друга по периметру рабочего колеса сенсора, а устройство оценки вьіполнено с возмож- ностью преобразования временной разницьї между сенсорньім импульсом от первого сенсора и сенсорньім импульсом от второго сенсора в колебательньсе даннье для каждой лопатки.

В мониторной системе один или каждьй сенсор может бьіть злектромагнитньім, чувствительньм к расстоянию, и вьіполнен с возможностью формирования импульса при перемещений мимо него лопатки, а оперативньй накопитель может бьїть вьіполнен с возможностью запоминания всех колебательньх данньх промежутка времени, в котором рабочее колесо совершаєт, по меньшей мере, 100 оборотов.

Устройство оценки содержит контрольньїй модуль для проверки запомненньх в оперативном накопи- теле колебательньх данньх по, по меньшей мере, одному критерию контроля и для подачи соответствую- щего предупредительного сигнала на устройство отображения, если колебательнье даннье не удовлетво- ряют критерию контроля, при зтом устройство отображения вьіполнено с возможностью вьіборки по пре- дупредительному сигналу из оперативного накопителя множества колебательньх данньх, включая колеба- тельнье данньєе, которне не удовлетворяют критерию контроля, и отображения их вместе с предупрежде- нием.

Устройство отображения может бьіть вьиіполнено с возможностью опроса колебательньх данньх для промежутка времени больше десяти секунд, предпочтительно порядка 20 секунд, а сама мониторная сис- тема может бьть вьіполнена с возможностью отображения колебательньїх состояний лопаток на несколь- ких рабочих колесах в турбомашине или нескольких турбомашинах.

Кроме того, мониторная система может бьіть вьиіполнена с возможностью отображения колебатель- ньІїх состояний каждой лопатки на, по меньшей мере, одном рабочем колесе.

Оперативньй накопитель может бьіть вьіполнен с возможностью записи в номинальном режиме дан- ньїх о колебаниях лопаток, полученньїх в интервале времени 20 секунд, а также записи данньх по предуп- редительному сигналу в критическом режиме о колебаниях лопаток, полученньїх в интервале времени 60 секунд.

Мониторная система может бьіть также виіполненной с возможностью запоминания для отображения во время зксплуатации турбомашинь! данньїх о колебаниях всех лопаток турбомашинь, и соединенной с паровой турбиной, в частности, с турбиной на насьшщенном паре.

Вьішеуказанньй технический результат достигается за счет введения в состав заявляемой монитор- ной системьї, в частности, в устройство оценки, взаимодействующих между собой накопительного модуля и оперативного накопителя, особенностью которьїх является возможность приема большого количества ко- лебательньх данньїх для каждой лопатки турбиньі с целью дальнейшей их обработки на предмет своевре- менного вніявления повьішенньїх нагрузок на лопатки и предотвращения поломки последних. Благодаря расширенной возможности накопления данньх о состоянии лопаток, поступающих в единицу времени, ес- тественно, повьішается точность диагностики. Следующий отличительньй признак изобретения - вьіборка колебательньх данньїх устройством отображения обеспечивает возможность отображения результатов об- работки колебательньїх данньїх в виде определенньх сигналов для дальнейшего анализа в рамках систе- мьї диагностики для раннего распознавания повреждений. Т.о. взаимодействие упомянутьхх накопительно- го модуля, оперативного накопителя и устройства отображения с основньіми конструктивньмми злементами мониторной системь! позволяет обрабатьівать в единицу времени большое количество данньмх, и вьіраба- тьівать предупредительнье сигналь! колебательного состояния лопаток, что существенно повьішаеєт точ- ность диагностики турбомашинь! по отношению к существующему уровню техники.

Относительно различньх составньх частей мониторной системь! поясняется следующее: а) под датчиком импульсов, которому в сенсорном устройстве придан сенсор, следует понимать лю- бое устройство, необходимое для работь! сенсора и для соединения сенсора с другими устройствами; без намерения ограничения в качестве примеров следует назвать усилитель, формирователь импульсов, злектроакустический преобразователь и тому подобное. Существенной функцией датчика импульсов яв- ляется предоставлениеє вьідаваеємого сенсором сигнала в пригодном для дальнейшей обработки виде, форме и интенсивности.

Б) Под маркерньім датчиком следует понимать любое устройство, которое в значительной степени, независимо от колебательньїх состояний лопаток, вьідаєт последовательность импульсов, а именно - пос- ледовательность маркерньїх импульсов, которая является синхронной, или, по меньшей мере, синхронизи- руемой с вращением рабочего колеса, и которая соответственно из временного положения сенсорного им-

пульса относительно маркерньїх импульсов позволяет сделать обратное заключение о том, какой лопаткой бьіл вьізван сенсорньй импульс. Кроме того, при зтом делается ссьілка на цитированньй уровень техники. с) Относительно функции преобразования сенсорньїх импульсов в колебательнье даннье путем мо- дуля приведения в соответствие следует заметить, что зто преобразование может означать любую необхо- димую трансформацию сенсорньїх импульсов; сюда относится любое известное само по себе и необхо- димое в зависимости от вьіполнения мониторной системь! аналогово-цифровое преобразование, усиление и/или формирование импульсов. Сами сенсорнье импульсьі, само собой разумеется, уже представляют собой сигнальі, которне характеризуют колебательное состояние лопатки, и таким образом, при необхо- димости после аналогово-цдцифрового преобразования могут рассматриваться как колебательнье данньє.

Однако, могут также приниматься во внимание комплекснье формь! преобразования, в частности, такие преобразования, которье требуют арифметических операций с при необходимости предварительно обра- ботанньіми сенсорньіми импульсами. При зтом следует сослаться на ниже описанньй пример вьіполнения.

Ге)) Также представлениє колебательньх данньх устройством отображения может бьїть связанньім в зависимости от тре- бования с вьічислительньіми операциями над колебательнь!ми данньїми, вьіведенньіми из оперативного накопителя; однако ни в коем случає не требуется, чтобьї колебательнье даннье запоминались в непосредственно доступной для отображения форме и позтому больше не требовали бьї никакой переработки перед их фактическим представлением. Соответствующие мерь! в лю- бом случає следуєт понимать, как включеннье в процесс отображения. С "отображением" связана также предварительная обра- ботка колебательньїх данньїх для дальнейшего анализа, в частности, в рамках системь! диагностики для раннего распознавания повреждений. Такая предварительная обработка может, в частности, заключаться в вьіборе колебательньх данньїх по определенньїм критериям и в созданиий сигналов, которне символизируют опре- деленньє вьісказьівания относительно колебательньх данньмх.

В соответствующей изобретению мониторной системе производится обработка сенсорньїх импуль- сов и маркерньїх импульсов, которая особенно приспособлена к большому числу появляющихся в единицу времени таких сенсорньїх импульсов и маркерньїх импульсов, как они возникают при зксплуатационном контроле обьічной турбомашинь, как, например, паровой турбиньі! низкого давления на злектростанции.

Рабочее колесо паровой турбинь! низкого давления на злектростанции имеет обьічно между 50 и 100 ло- паток и при регулярной работе вращается со скоростью 1500, 1800, 3000 или 3600 оборотов в минуту, в за- висимости от частоть! сети злектропитания, в которую злектростанция подаєт знергию, и в зависимости от того, имеет ли включенньй после паровой турбинь! генератор четьіре или два вращающихся магнитньх по- люса. От каждого сенсора рабочего колеса соответственно получаются сенсорнье импульсь с частотами порядка многих килогерц, что требует как очень бьістрой обработки, так и особого вида и способа запоми- нания и оценки сенсорньїх импульсов или соответственно получаемьїх из зтих сенсорньїх импульсов, ха- рактеризующих колебательнье состояния лопаток, колебательньх данньх.

Мониторной системой получаются колебательнье даннье относительно колебательньїх состояний лопаток за счет оценки временной последовательности импульсов, причем каждьй импульс имеет времен- ной ход, которьій в основном соответствует заданному стандарту. В соответствии с зтим подходящим и предпочтительнь!м является формировать их при известньїх обстоятельствах комплексньїх во временном прохождений импульсов, которье непосредственно снимаются с сенсора, сенсорнье импульсь, которье соответствуют заранее виібираемому стандарту. Стандартами, которье при зтом имеются в виду, являют- ся, например, ТТЛ- и ЗСЛ-стандартьі. Дальнейшая оценка сенсорньїх импульсов должна направляться, в частности, на их присваивание к отдельньім лопаткам, которое определяют из временной связи с маркер- ньїми импульсами, и временнье корреляции среди приданньх лопатке турбинь! сенсорньїх импульсов. Из зтих корреляций можно делать заключение о колебательном состоянии лопатки; колебательное состояние лопатки модулировано на соответствующие сенсорнье импульсь! по типу фазово-импульсной модуляции.

Согласно зтому для определения величин, которне непосредственно характеризуют колебательное сос- тояние и в значительной степени независимь! от вращающегося движения лопатки и обусловленного тем самьм вида сенсорньїх импульсов, могут приниматься во внимание все возможнье способь! демодуляции сигнала, на которьій модулирована информация по типу фазово-импульсной модуляции.

Оперативньїйй накопитель или другой, в частности, приданньйй устройству отображения накопитель, имеет предпочтительно такие параметрьі, что он при регулярной работе, то есть когда рабочее колесо обьічно вращаєтся с упомянутьмми 1500, 1800, 3000 или 3600 оборотами в минуту, для временного про- межутка больше 10 секунд, предпочтительно, порядка 20 секунд, может запоминать все появляющиеся ко- лебательнье даннье. Особенно предпочтительньм является накопитель всех колебательньїх данньх, появляющихся во временной промежуток до одной минуть», причем вьіполнение такого накопителя, вероят- но, может бьіть сделано зависимь!м от определенного критерия, например, предупредительного сигнала, которьйй должен вьідаваться связанньїм с мониторной системой контрольньім модулем. При регулярной ра- боте в качестве достаточного рассматриваєтся запоминание колебательньїх данньїх на протяжений вре- менного промежутка порядка 20 секунд, причем в критическом рабочем состояниий предпочтительной яв- ляется возможность для запоминания на протяжений более длинного временного промежутка, в частности, до одной минуть.

Предпочтительно сенсорное устройство содержит два приданньїх рабочему колесу и расположенньх на расстояний друг от друга по периметру рабочего колеса сенсора, и для каждой лопатки каждая дата ко- лебаний вьічисляется из временной разницьі между приданньїм сенсорньіїм сигналом от первого сенсора и приданньїм сенсорньїм сигналом от второго сенсора. Таким образом, реализуется так назьіваемое двухсен- сорное измерительное устройство. Двухсенсорное измерительное устройство поставляєт в качестве дать! колебаний временную разницу, которая является суммой из постоянной составляющей, которая задана числом оборотов и диаметром рабочего колеса с лопатками и соответствует тангенциальному расстоянию между сенсорами, и значением, которое может только тогда отличаться от нуля, когда лопатка вьіполняет колебание. Разумеется, что не любое возможное колебание лопатки поставляет обнаруживаємьй двухсен- сорньім измерительньїм устройством сигнал; однако, колебания лопатки, которне происходят в направле- нии обращения рабочего колеса, являются обнаруживаеємьми, по меньшей мере, тогда, когда их соот- ветствующая частота не соответствуєт частоте вращения рабочего колеса или целочисленному кратному зтой частотьї вращения. Определяемое двухсенсорньїм измерительньім методом, вьіше определенное зна- чение примерно соответствует пути, пройденному вершиной колеблющейся лопатки во вращающейся вместе с рабочим колесом системе отсчета между первьім сенсором и вторьім сенсором. От подробного отображения оценки сенсорньїх импульсов в рамках двухсенсорного измерительного метода здесь отка- зьіваются и делается ссьілка на уже упомянутую работу "Вегипгипдзіозе Зспаше|Ізспміпдипдаетеззаїесппік".

В качестве сенсоров предпочтительно используются злектромагнитнье сенсорьі. Такие злектромаг- нитнье сенсорь могут, например, встраиваться в корпусе турбомашинь! таким образом, что вершинь! всех лопаток на рабочем колесе одна за другой приближаются к сенсору до небольшого расстояния и снова удаляются, когда рабочее колесо вращаеєтся. Лопатка, вершина которой таким образом находится вблизи сенсора, изменяет магнитное поле, которое исходит от магнита в сенсоре и индуцирует таким образом злектрический импульс в относящейся к сенсору катушке. Такой злектрический импульс является естест- венно биполярньм, так как в зтом импульсе появляются одна за другой обе возможнье злектрические по- лярности. "Прохождение через ноль" импульса, то есть момент времени, в которьій меняется его поляр- ность, является предпочтительньїм критерием для вьізьівания нормированного сенсорного импульса во вк- люченном после сенсора датчике импульсов.

Оперативньй накопитель предпочтительно имеет такие большие параметрь, что он может запоми- нать все колебательнье даннье временного промежутка, в котором рабочее колесо вьіполняет, по мень- шей мере, 100 оборотов. Таким образом обеспечиваєтся, что имеющееся в распоряжений в оперативном накопителе множество данньїх всегда дает ясную и полную картину колебательньїх состояний контро- лируемьїх лопаток.

Мониторная система имеет предпочтительно дополненное контрольньім модулем устройство оценки, причем контрольньій модуль проверяєт запомненнье в оперативном накопителе колебательнье данньє, по меньшей мере, по одному критерию контроля и поставляет устройству отображения соответствующий предупредительньй сигнал, когда он находит колебательнье данньєе, которне не удовлетворяют критерию контроля. Такой контрольньй модуль служит, в частности, для того, чтобь! распознать повьішенньсе нагруз- ки лопаток за счет колебаний и делать зто предпочтительно настолько своевременно, чтобь! рабочее сос- тояние лопаток могло бьіть изменено до того, как появляется ущерб. С особьім преимуществом критерий контроля контрольного модуля сформулирован таким образом, что предупредительньй сигнал генерирует- ся уже до того, как появляются колебательнье состояния, которье могут оказьітвать отрицательное воз- действиєе на срок службь! лопаток. Для случая, когда перед возможностью изменения опасного колебатель- ного состояния должна бьі появляться нагрузка, которая оказьяваєт отрицательное воздействие на срок службь! лопатки, для каждой лопатки может бьіть определена и представлена потеря срока службь, при необходимости, с дополнительньіми предупреждениями, если накопленньсе в течение времени потери сро- ка службьї суммируются в значение, которое опасно приближаєтся к вообще предполагаемому сроку служ- бьї лопатки.

Реакция устройства отображения на предупредительньй сигнал от контрольного модуля происходит предпочтительно таким образом, что из оперативного накопителя вьібирают множество колебательньх данньїх под влиянием колебательньх данньх, которне не удовлетворяют критерию контроля, и представ- ляют предпочтительно вместе с предупреждением. При необходимости, возможной является дополнитель- ная оценка предупредительного сигнала и вьізьівающих его колебательньх данньх, прежде всего в связи с возможньім использованием срока службь! или, соответственно, равнозначно вьіражено приращением ус- талости лопатки, к которой относятся колебания. Подобная оценка может производиться как в устройстве оценки, так и в устройстве отображения.

Вьіборка колебательньїх данньїх устройством отображения осуществляется предпочтительно для временного промежутка более, чем десять секунд, в частности, порядка 20 секунд. Таким образом, в рас- поряжений устройства отображения на каждьй предупредительньй сигнал для отображения и, при необхо- димости, дальнейшего анализа имеется большое количество данньїх, включая, по меньшей мере, зна- чительнье части "предьістории" и "конечного рекорда" вьізьівающего предупредительньїйй сигнал колеба- тельного состояния, что может поддерживать и углублять исследование колебательного состояния.

В качестве критериев контроля используются многообразнье, в частности, также комплекснье кри- терии. Так, могут исследоваться, прежде всего, многочисленнье, следующие во времени друг за другом, колебательнье даннье в комбинированной форме, например, в форме среднего значения таким образом, что нагрузка лопаток за счет колебаний усредняется на протяжении множества, предпочтительно большого числа оборотов рабочего колеса. Для проверки, имеет ли место опасное колебательное состояние, такое среднее значение может сравниваться с подходящим граничньїм значением. Для получения вьісказьіваний, которне относятся ко всему рабочему колесу или к большим сегментам рабочего колеса, могут совместно оцениваться колебательнье даннье всех лопаток или колебательнье даннье определенного множества лопаток. Само собой разумеется, что возможной является также проверка колебательньх данньх для каж- дой отдельной лопатки; производится она или нет, может, бьіть при необходимости, сделано зависимьм от критериев контроля. Если в распоряжении имеются соответствующие сенсорнье устройства, например, сенсорное устройство с двухсенсорной измерительной системьії, кроме обнаружения колебательного сос- тояния одной отдельной лопатки возможнь!м является также обнаружение так назьіваеємого системного ко- лебания, то есть колебания всей системь! из рабочего колеса и лопаток. Также и для зтого могут форму-

лироваться подходящие критерии контроля. Приданнье критериям контроля предупредительньсе сигналь! и предупреждения могут бить сформулировань! в соответствий с их значением; предупреждение в зависи- мости от значения соответствующего критерия контроля может иметь характер между простой конста- тацией и обязательньїм требованием сразу же прекратить ведущее к колебаниям рабочее состояние.

Мониторная система с особьім преимуществом вьіполнена для отображения колебательньх состоя- ний лопаток на нескольких рабочих колесах в одной турбомашине или в нескольких турбомашинах; в таком вьіполненийи мониторная система позволяет производить полньїй контроль установки с турбомашиной, ко- торая содержит лопатки, которье могли бьї подвергаться опасности за счет колебаний. Такая мониторная система позволяєт также предпочтительньім образом представлять колебательнье состояния каждой ло- патки на рабочем колесе или, соответственно, на рабочих колесах.

Мониторная система любого вьіполнения является особенно пригодной для диагностики турбомаши- ньі, причем во время работь! турбомашинь колебательньсе данньсе от всех лопаток турбомашинь! имеются в распоряжении для представления в оперативном накопителе. Особенное значение зто имеет для па- ровой турбинь, в частности, паровой турбинь! на насьищщенном паре. В подобньх паровьїх турбинах на на- сьіщенном паре, которье, в частности, применяются в турбоагрегатах в качестве турбин низкого давления, лопатки являются относительно длинньми и достигают в конечньїх каскадах длин порядка одного метра и больше. Для таких лопаток демпфирующие колебания навесньсе детали, как, например, лопаточньїйй бан- даж, больше не принимаются во внимание, так что на зтих лопатках возникают колебания преимуществен- ньім образом и в большом обьеме. Специально контроль таких лопаток имеет в рамках диагностики, ко- торая предпочтительно относится ко всему турбоагрегату и всем установкам, которне соединень с тур- боагрегатом, особенное значение.

Примерь! вьіполнения мониторной системь! поясняются ниже с помощью чертежей. На них изобра- жень:

Фигура 1 - рабочее колесо турбиньі с лопатками турбиньі и сенсорньім устройством, а также уст- ройство оценки с устройством отображения;

Фигура 2 - устройство оценки с устройством отображения для мониторной системь! в рамках особой формь! вьіполнения.

Фигура 1 - показьівает часть турбомашиньі 1, в частности, рабочее колесо 2, на котором закреплень! лопатки З (символически показаннье радиальньми штрихами). Рабочее колесо 2 установлено с возмож- ностью вращения с лопатками З вокруг оси 4 в направлений изогнутой стрелки. Для обнаружения колеба- тельньїх состояний лопаток З турбомашина 1 снабжена сенсорньім устройством, содержащим первьїй сен- сор 5 и второй сенсор 6 (оба сенсора символически показань! черньіми точками), а также приданньй зтим сенсорам 5, 6 усилитель 7 и датчик импульсов 8. Когда рабочее колесо 2 вращается представленньїм об- разом, то каждая лопатка перемещаеєтся вначале мимо первого сенсора 5 и затем мимо второго сенсора 6.

При полном обороте рабочего колеса 2 таким образом для каждой лопатки З получаются два сенсорньх сигнала. Чтобьі сделать возможньі!м придание в соответствие сенсорньх сигналов лопаткам 3, рабочее ко- лесо 2 далее содержит маркер 9, которьй всегда остаєтся в значительной степени не подверженньім влия- нию колебаний лопаток З или всей системь! из лопаток З и рабочего колеса 2 и наблюдается маркерньм датчиком 10. Всегда, когда маркер 9 находится на заранее заданном месте, маркерньй датчик 10 вьідает маркерньй импульс. Временное положение сенсорньїх импульсов относительно маркерньїх импульсов поз- воляет производить желаемое придание в соответствиє сенсорньїх импульсов к отдельньім лопаткам 3.

Датчик импульсов 8, а также маркерньйй датчик 10 поставляют свои сенсорнье или маркернье импульсь на устройство 11 оценки. В зтом устройстве оценки 11 сенсорнье импульсьі и маркернье импульсь! вна- чале обрабатьввают таким образом, что сенсорнье импульсь! придаются в соответствиє тем лопаткам 3, от которьїх они происходят, и затем приданнье таким образом в соответствие сенсорнье импульсь! преобра- зуются в колебательньсе даннье, которне характеризуют колебательнье состояния лопаток 3. Зти колеба- тельнье даннье запоминаются в оперативном накопителе 12 в устройстве оценки 11 и имеются там в рас- поряжений для отображения устройством отображения 13, которое имеет доступ к оперативному накопи- телю 12. Представление колебательньїх данньїх может производиться на средстве отображения 14 (зкране злектроннолучевой трубки) и/или на средстве отображения 15 (печатающем устройстве). Вид и способ отображения колебательньїх состояний не подлежит никаким ограничениям. Представленное на фигуре 1 устройство с первьіїм сенсором 5 и вторьім сенсором 6 позволяет реализацию известного из цитированного уровня техники двухсенсорного измерительного метода, которьйй является особенно успешньїм для обна- ружения колебательньх состояний.

Подробности обработки сенсорньїх импульсов и маркерньїх импульсов следуют из примера вьіполне- ния согласно фигурьі 2. На зтой фигуре главное внимание уделено представлению структур особенно предпочтительной формь! вьіполнения устройства оценки 11, а также устройства отображения 12. К уст- ройству оценки 11 подводят от маркерного датчика 10, а также многочисленньїх датчиков импульсов 8 мар- кернье импульсь или, соответственно, сенсорнье импульсь. Кроме того, зскизно показан аналоговьй дат- чик 16, через которьй к устройству оценки 10 могут подводиться дальнейшие аналоговье измерительнье данньсе о турбомашине, к которой подключено устройство оценки 10. Устройство оценки 10 вьіполнено мо- дульньім и содержит модуль 17 приведения в соответствиє, к которому датчики импульсов 8 поставляют сенсорнье импульсь, маркерньй датчик 10 - маркернье импульсь и аналоговьй датчик 16 -аналоговье из- мерительнье даннье. В модуле 17 приведения в соответствие прежде всего, производится придание в соответствие всех входящих импульсов и измерительньїх данньїх к отдельньім лопаткам; затем зти им- пульсь! и данньіе преобразуют в колебательнье даннье, которне приспособленьії для дальнейшей, пред- почтительно, цифровой обработки. Зто преобразованиє включает, в частности, для каждой лопатки де-

модуляцию соответствующей последовательности сенсорньїх импульсов, модулированной колебаниями лопатки по типу фазово-импульсной модуляции. Модуль 17 приведения в соответствие поставляеєт колеба- тельнье даннье к накопительному модулю 18, которьйй имеет доступ к оперативному накопителю 12 и за- поминаєт колебательнье даннье в зтом оперативном накопителе 12. Запоминание происходит таким об- разом, что оперативньй накопитель 12 работаєт как сдвиговьй регистр; вследствиє естественной конечной накопительной емкости оперативного накопителя 12 при поступлениий нового комплекта колебательньх данньїх самьй старьй комплект колебательньх данньїх стираєтся и переписьіваєтся вторьм по старости комплектом и так далее, пока, наконец, место самого последнего запомненного комплекта колебательньх данньх будет иметься в распоряжений для запоминания нового комплекта.

С оперативньмм накопителем 12 взаймодействует уже упомянутое устройство отображения 13, ко- торое в основном имеет любой доступ к оперативному накопителю 12 и может по заданию вьібирать из не- го колебательнье данньсе и представлять на средстве отображения 14 и 15. Кроме того, оперативньй на- копитель 12 сообщается с контрольньім модулем 19, которьій проверяет запомненнье колебательньсе дан- нье по одному критерию контроля или нескольким критериям контроля и поставляет устройству отобра- жения 13 предупредительнье сигнальі, если определеньі! колебательнье данньсе, которне не удовлетво- ряют критерию контроля. Таким образом, с помощью контрольного модуля 19 становится возможньм пос- тоянньій контроль лопаток относительно колебаний, в частности, опасньїх колебаний, и освоен метод представления колебательньїх состояний лопаток для постоянной диагностики. Дальнейшая обработка предупредительньїх сигналов подлежит устройству отображения 13; по предупредительному сигналу мо- гут, прежде всего, представляться определеннье контрольньм модулем 19 колебательнье состояния и при необходимости получаться соответствующие предупреждения.

Модуль 17 приведения в соответствие является со своей стороньі! структурированньім и содержит сортировочньй подмодуль 20, которьій предпринимаєет уже упомянутое приведение в соответствие сенсор- ньїх импульсов с лопатками, и вьічислительньій подмодуль 21, которьій нагружается данньми из сорти- ровочного подмодуля 20 и обеспечивает всевозможнье необходимье преобразования сенсорньїх импуль- сов и подготовку в приспособленной к дальнейшей обработке форме. Следует упомянуть, что такое распо- ложение сортировочного подмодуля 20 и вьічислительного подмодуля не является ни в коей мере обяза- тельньїм и может бьіть реализовано без всяких проблем в обратной последовательности. В зтой связи сле- дует еще раз указать на то, что формать! и значения колебательньїх данньїх, которне создаются в уст- ройстве оценки 11 и обрабатьіваются и ставятся в распоряжение устройства отображения 13, ни в коей ме- ре не должнь бьть доступньми для непосредственной интерпретации того, кто работаєт с мониторной системой; предварительное преобразование колебательньх данньх в непосредственно доступную для че- ловеческого понимания форму может в зависимости от виіполнения мониторной системь! в конце концов оставаться предоставленной устройству отображения 13.

Мониторная система позволяет производить диагностику турбомашиньі с учетом колебательньх сос- тояний лопаток в турбомашине. Она может вносить важньій вклад с учетом постоянного контроля турбо- машинь и своевременного распознавания возможньх отрицательньмх воздействий, за счет чего может дос- тигаться значительньй вьигрьіш в надежности работь и повьішенная гибкость в зксплуатации.

ї ще т

Щек -- ну,

Фиг. 1 де пари иця 0000001 Щіх рин т я--ІОЇ шк т-во

Тираж 50 екз.

Відкрите акціонерне товариство «Патент»

Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3-72 -89 (03122)2-57- 03