Устройство для контроля максимального отклонения ротора от оси турбомашины

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля положения ротора при пуске и эксплуатации турбомашин. Цель изобретения - повысить точность и достоверность контроля значений размаха виброперемещений путем восстановления по мгновенным значениям модулей полного сигнала максимального виброперемещения ротора в реальном масштабе времени. Для этого в устройстве имеются два датчика вибропере2 мещений, установленные вблизи ротора в одной плоскости по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Сигналы каждого из этих датчиков возводятся в квадрат, суммируются в первом сумматоре и после извлечения квадратного корня подаются на пиковый детектор, на выходе которого формируется сигнал максимального (пикового) значения модуля виброперемещений ротора . Чтобы померить размах виброперемещений , восстанавливают полный сигнал максимального виброперемещения ротора, для чего осуществляют умножение мгновенных значений модулей, выступающих с выхода блока извлечения корня, в умножителях сигналов на единичные синусный и косинусный опорные сигналы частоты вращения, формируемые по сигналу датчика метки, и суммирование их во втором сумматоре . Сигнал этого сумматора подается на преобразователь, в котором он преобразуется в сигнал величины размаха виброперемещений ротора, а также подается на нормирующий блок для подключения внешнего устройства обработки и регистрации информации. 1 ил. (Л С го о XI 00 о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 01 D 21/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817970/06 (22) 24.04.90 (46) 15.04.92. Бюл. М 14 (?1) Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Союзэнергоремонта (72) Л.Д, Метелев, В.И. Цыбулько, Н.И. Морозов и А.О. Барков (53) 621.165.759(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1232833, кл. F 01 0 21/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1574837, кл. F 01 D 21/04, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО ОТКЛОНЕНИЯ РОТОРА ОТ

ОСИ ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля положения ротора при пуске и эксплуатации турбомашин. Цель изобретения — повысить точность и достоверность контроля значений размаха виброперемещений путем восстановления по мгновенным значениям модулей полного сигнала максимального виброперемещения ротора в реальном масштабе времени. Для этого в устройстве имеются два датчика вибропереИзобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля положения ротора при пуске и эксплуатации турбомашины.

Известно устройство для контроля максимальногоо отклонения ротора от оси турбомашины, содержащее первый и второй первичные преобразователи (датчики виброперемещений), установленные вблизи ротора в одной плоскости по двум взаимно, „„. Ж „„172678б А1 мещений, установленные вблизи ротора в одной плоскости по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Сигналы каждого из этих датчиков возводятся в квадрат, суммируются в первом сумматоре и после извлечения квадратного корня подаются на пиковый детектор, на выходе которого формируется сигнал максимального (пикового) значения модуля виброперемещений ротора. Чтобы померить размах виброперемещений, восстанавливают полный сигнал максимального виброперемещения ротора. для чего осуществляют умножение мгновенных значений модулей, выступающих с выхода блока извлечения корня, в умножителях сигналов на единичные синусный и косинусный опорные сигналы частоты вращения, формируемые по сигналу датчика метки, и суммирование их во втором сумматоре. Сигнал этого сумматора подается на преобразователь, в котором он преобразуется в сигнал величины размаха виброперемещений ротора, а также подается на нормирующий блок для подключения внешнего устройства обработки и регистрации информации, 1 ил. перпендикулярным осям и подключенные каждый своим выходом на вход соответственно первого и второго квадраторов, соединенных с входами первого сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные блок извлечения корня и пиковый детектор к регистратору и пороговому блоку, вход которого соединен также с первым нормирующим блоком, а выход — с сигнализатором, и датчик метки, 1726786 соединенный с входом умножителя частоты.

Выход умножителя частоты соединен с одним из входов формирователя косинусного опорного сигнала (функционального преобразователя), другой вход которого соединен с выходом пикового детектора. Один из входов умножителя сигнала соединен с выходом блока извлечения корня, а другой его вход соединен с выходом формирователя косинусного опорного сигнала. Выходом устройства является выход умножителя сигнала.

Однако известное устройство недостаточно точно формирует сигнал максимального отклонения ротора от оси турбомашины, потому что в нем формирование (восстановление) этого сигнала осуществляется путем умножения модуля мгновенных значений вибрации (отклонения) ротора, получаемых на выходе устройства извлечения корня, на значения единичной косинусоидальной функции, разрешение на формирование которой выдается пиковым детектором в момент достижения отклонением ротора максимального (пикового) значения, а это из-за возможного неравномерного временного интервала между пиковыми значениями приводит к несовпадению с реальным периодом виброперемещения, что и вызывает погрешность формирования сигнала и контроля отклонения ротора.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля максимального отклонения ротора от оси турбомашины, содержащее первый и второй первичные преобразователи, установленные вблизи ротора в одной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям и подключенные каждый своим выходом на вход соответственно первого и второго квадраторов, соединенных с входом первого сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные блок извлечения корня и пиковый детектор к регистратору и пороговому блоку, вход которого соединен также с первым нормирующим блоком, а выход — с сигнализатором. Датчик метки соединен с входом умножителя частоты, выход которого соединен с первыми входами формирователей синусного и косинусного опорных сигналов, вторые входы которых соединены с выходом умножителя частоты, а выходы — с первыми входами умножителей сигналов, выходы которых соединены с входами второго сумматора.

Кроме того, устройство содержит два умножителя сигналов, соединенные первыми входами соответственно с первым и вторым преобразователями, а вторыми — c выходом формирователя синусного опорного сигнала, выходы умножителей соединены с входами фильтров НЧ. Выход второго сумматора соединен с входами измерителей ча5 стоты и фазы, другие входы которых соединены с выходом формирователя синусного опорного сигнала и выходом умножителя частоты, который подключен на вход частотомера. Помимо этого, в нем умножи10 тель частоты соединен с входом функционального преобразователя, второй вход которого соединен с импульсным выходом пикового детектора, а выход — с умножителем сигнала, второй вход которого — с выхо15 дом блока извлечения корня..

Недостатком этого устройства является тот же недостаток, что и у предыдущего, так как формирование сигнала максимального отклонения осуществляется так же. А ис20 пользование жесткой привязки к ротору по метке позволяет лишь определить амплитуду и фазу оборотной составляющей и не позволяет сформировать сигнал максимального отклонения ротора в реальном масшта25 бе времени, что необходимо для определения и контроля за величиной размаха. Это снижает достоверность вибродиагностики турбомашин.

Цель изобретения — повышение точно30 сти и достоверности контроля значений размаха виброперемещений ротора путем восстановления полного сигнала максимального виброперемещения ротора в реальном масштабе времени.

35 Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее первый и второй первичные преобразователи, установленные вблизи ротора в одной плоскости по двум взаимно перпендикулярным

40 осям и подключенные каждый своим выходом на вход соответственно первого и второго квадраторов, соединенных с входами первого сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные

45 блок извлечения корня и пиковый детектор к регистратору и пороговому блоку, вход которого соединен также с первым нормирующим блоком, а выход — с сигнализатором, датчик метки соединен с входом

50 умножителя частоты и с первыми входами формирователей синусного и косинусного сигналов, вторые входы которых соединены с выходом.умножителя частоты, а выходы— с первыми входами соответственно первого

55 и второго умножителей сигналов, выходы которых соединены с входами второго сумматора, снабжено вторым нормирующим блоком и преобразователем размаха виброперемещений, причем входы этого блока и этого преобразователя подключены к выхо1726786

10

20

40

55 ду второго сумматора, а вторые входы умножителей сигналов соединены с выходом блока извлечения корня.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый и второй первичные преобразователи 1 и 2, установленные вблизи ротора 3 в одной плоскости (радиальной) по двум взаимно перпендикулярным осям и подключенные каждый своим выходом на вход соответственно первого и второго квадраторов 4 и 5, подключенных на входы первого сумматора 6, выход которого подключен через последовательно соединенные блок 7 извлечения корня и пиковый детектор 8 к регистратору 9 и пороговому блоку 10, на другой вход которого подключен первый нормирующий блок 11, а выход порогового блока 10 подключен к сигнализатору 12, и датчик метки 13, соединенный с входом умножителя 14 частоты и первыми входами формирователя 15 синусного и формирователя 16 косинусного опорных сигналов, вторые входы которых соединены с выходом умножителя 14 частоты, а их выходы — с первыми входами соответственно умножителей 17 и 18 сигналов, выходы которых соединены с входами второго сумматора 19. Устройство содержит также второй нормирующий блок 20 и преобразователь 21 размаха виброперемещений, входы которых соединены с выходом второго сумматора 19. Вторые входы умножителей 17 и 18 сигналов соединены с выходом блока 7 извлечения корня.

Устройство работает, следующим образом.

От первичных преобразователей 1 и 2 сигналы, содержащие мгновенные значения составляющих виброперемещений ротора 3 в виде Sx(t) и Sy (t), поступают на соответствующие квадраторы 4 и 5, возводятся в квадрат и поступают соответственно на первый и второй входы первого сумматора 6, выходной сигнал которого подается на блок 7 извлечения корня. Выходной сигнал блока 7 извлечения корня содержит модули

$»(т) мгновенных значений виброперемещений Sx(t) и Sy(t) ротора 3, которые и поступают на пиковый детектор 8.

Величина максимального (пикового) модуля S3»< виброперемещений ротора 3 в плоскости размещения первичных преобразователей 1 и 2 передается.c выхода пикового детектора 8 на регистратор 9, может выводиться на внешнее устройство измерения и одновременно поступает в пороговый блок 10, в котором сравнивается с сигналом уставки первого нормирующего блока 11.

При превышении значением виброперемещения заданного блоком 11 уровня срабатывает сигнализатор 12, подключенный к пороговому блоку 10.

От датчика 13 метки сигнал в виде последовательности импульсов с частотой в вращения ротора 3 поступает на умножител ь 14 частоты, а также и на формирователи

15 и 16 косинусного и синусного опорных сигналов с частотой со вращения ротора 3 для синхронизации работы. С выхода умножителя 14 частоты последовательность импульсов более высокой частоты поступает на другие входы формирователей 15 и 16 косинусного и синусного опорных сигналов, в которых преобразуется в каждом периоде вращения ротора 3 в сигналы sin в t u cos

tu t с единичной амплитудой. Эти сигналы поступают на первые входы умножителей. 17 и 18, на вторые входы которых подается сигнал мгновенных значений модуля S»(t) с выхода блока 7 извлечения корня. После их перемножения в умножителях 17 и 18 сигналы с их выходов подаются на входы сумматора 19. В результате суммирования этих сигналов на выходе сумматора 19 формируется переменный периодический сигнал, пропорциональный сигналу максимального отклонения ротора 3, с периодом, равным периоду вращения pmopa 3, и жестко привязанный к нему по метке. Этот сигнал преобразуется в сигнал размаха виброперемещений преобразователем 21 размаха виброперемещений, а нормирующим блоком 20 обеспечивается на его входе нормированный сигнал переменного напряжения, пропорциональный мгновенным значениям максимального отклонения ротора 3.

Преобразователем 20 размаха виброперемещений сигнал, полученный на выходе сумматора 19, преобразуется в сигнал постоянного тока, по величине пропорциональный размаху виброперемещений максимального отклонения . ротора 3. Этот сигнал с преобразователя 20 размаха виброперемещений может выдаваться на внешнее регистрирующее устройство (не показано).

Выполнение устройства согласно изобретению позволяет сформировать сигнал, который жестко связан с ротором и совпадает по форме и величине с сигналом максимального отклонения ротора и, тем самым, устранится погрешность известного устройства. А это позволяет повысить точность формирования (воспроизведения) в реальном масштабе времени максимального отклонения ротора турбоагрегата, 1726786

40

50

55 необходимого для измерения величины размаха, соответствующего максимальному отклонению ротора, и для вибродиагностического контроля турбоагрегата.

Кроме того, повышение точности получения величины размаха максимального виброперемещения позволяет повысить точность контроля положения ротора в расточке подшипника путем сравнения величины размаха и пикового значения максимального модуля отклонения.

Формула изобретения

Устройство для контроля максимального отклонения ротора от оси турбомашины, содержащее первый и второй первичные преобразователи, установленные вблизи ротора в одной плоскости по двум взаимно перпендикулярным осям и подключенные каждый своим выходом на вход соответственно первого и второго квадраторов, соединенных с входами первого сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные блоки извлечения корня и пиковый детектор к регистратору и пороговому блоку, вход которого соединен также с первым нормирующим блоком, а выход — с сигнализатором, и датчик метки, 5 соединенный с входом умножителя частоты и . первыми входами формирователей синусного и косинусного опорных сигналов, вторые входы которых соединены с выходом умножителя частоты, а выходы — с первыми

10 входами соответственно первого и второго умножителей сигналов, выходы которых соединены с входами второго сумматора, отл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля зна15 чений размаха виброперемещений ротора путем восстановления полного сигнала максимального виброперемещения ротора в реальном масштабе времени, снабжено вторым нормирующим блоком и преобразова20 телем размаха виброперемещений, причем входы этого блока и этого преобразователя подключены к выходу второго сумматора, а вторые входы умножителей сигналов соединены с выходом блока извлечения корня.

1726786

- Составитель Л.Метелев

Редактор M. Келемеш Техред М.Моргентал Корректор M.Äeì÷èê

Заказ 1262 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101