Устройство для контроля технологического параметра
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля параметров вибрации газотурбинного двигателя. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Она достигается за счет наличия двух амплитудных уровней контроля, на первом из которых уровень срабатывания порогового элемента 4 контролируется двухпороговым компаратором 7. При соответствии уровней срабатывания элемента 4 и допуска, задаваемого компаратором 7, срабатывает D-триггер 9, разрешающий допусковый контроль на втором уровне контролируемого параметра. 1 ил.
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для контроля параметров вибрации газотурбинного двигателя. Известны устройства для контроля предельных параметров вибрации корпуса газотурбинного двигателя, содержащие датчик, электронный блок преобразования и исполнительный элемент. Однако в таких сигнализаторах не исключена выдача недостоверной информации о текущем значении контролируемого технологического параметра (вибрации) и о превышении предельно допустимого уровня этого параметра при отказах радиоэлементов электронного блока. Известно устройство для контроля технологических параметров, а именно параметров вибрации, c системой самоконтроля, снижающей вероятность выдачи ложной информации, содержащее соединенные последовательно датчик, сумматор, измерительный преобразователь и пороговый элемент, а также генератор контрольного сигнала и ключ. Система самоконтроля образована соединенными последовательно генератором контрольного сигнала и ключом, выход которого подключен к второму входу сумматора. При замыкании ключа на второй вход сумматора подается контрольный сигнал от генератора и оператор оценивает правильность функционирования устройства, анализируя состояние его выходных сигналов. Периодическая проверка устройства с помощью системы самоконтроля позволяет выявить такие его неисправности, как, например, обрывы и замыкания электрических целей, отказы радиоэлементов электронной схемы. Однако результат проверки оценивается оператором лишь качественно, с большой погрешностью, что является существенным недостатком прототипа, так как не выявляются неисправности сигнализатора на ранней стадии возникновения дефекта (например, при старении радиоэлементов). Точность контроля коэффициента передачи измерительного преобразователя при этом определяется в основном классом точности внешнего индикатора и, как правило, не соответствует требованиям, предъявляемым к электронной части устройства. Контроль порогового элемента осуществляется по дискретному принципу (сработал или не сработал), и уровень сигнала, при котором произошло его срабатывание, не определяется. Кроме того, не исключены субъективные ошибки оператора при проверке, так как оценка ее результата не автоматизирована. Целью изобретения является повышение достоверности контроля технологического параметра за счет повышения тоности диагностирования технического состояния устройства в эксплуатации без снятия его с объекта. Использование изобретения позволит выявлять неисправности устройства на ранней стадии их возникновения без применения дополнительных средств контроля (контрольно-проверочной аппаратуры, стандартных контрольно-измерительных приборов), существенно сократить объем плановых регламентных работ по проверке устройства и соответственно затраты на его техническое обслуживание. Для достижения указанной цели предлагаемое устройство, содержащее датчик, выход которого соединен с первым входом сумматора, генератор контрольного сигнала, выход которого через первый ключ соединен с вторым входом сумматора, выход которого через измерительный преобразователь соединен с входом порогового элемента, при этом управляющий вход первого ключа соединен с входом запуска самоконтроля устройства, дополнительно снабжено двумя двухпороговыми компараторами, D-триггером, элементом И, вторым и третьим ключами, элементом задержки и двумя инверторами, при этом входы двухпороговых компараторов соединены с выходом измерительного преобразователя, выход порогового элемента соединен с синхронизирующим входом D-триггера, выход первого двухпорогового компаратора с D-входом D-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго двухпорогового компаратора, а выход соединен через второй ключ с выходом индикации исправности устройства, а также через первый инвертор и соединенный с ним последовательно третий ключ - с выходом индикации неисправности устройства, вход запуска самоконтроля устройства через второй инвертор соединен с обнуляющим входом D-триггера и через элемент задержки - с управляющими входами второго и третьего ключей. Сопоставление с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: двумя двухпороговыми компараторами, соединенными последовательно D-триггером, элементом И и вторым ключом, двумя инверторами, третьим ключом и элементом задержки и их связями с остальными элементами схемы. Предлагаемое устройство для контроля технологического параметра обладает повышенной контролепригодностью при оперативных проверках его работоспособности за счет повышенной точности и достоверности контроля технических характеристик, что достигнуто путем автоматизации процесса обработки результатов проверки. Это свойство является существенным отличием предлагаемого устройства от известных сигнализаторов, в том числе и прототипа. На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля технологического параметра. Устройство для контроля технологического параметра содержит соединенные последовательно датчик 1, сумматор 2, измерительный преобразователь 3, пороговый элемент 4, управляющий внешним исполнительным элементом (на чертеже не показан), соединенные последовательно генератор 5 контрольного сигнала и ключ 6, выход которого подключен к второму входу сумматора 2, а управляющий вход соединен с входом запуска самоконтроля устройства, двухпороговый компаратор 7 и аналогичный двухпороговый компаратор 8, входы которых подключены параллельно к выходу измерительного преобразователя 3, соединенные последовательно D-триггер 9 и элемент И 10, причем D-вход D-триггера 9 подключен к выходу двухпорогового компаратора 7, синхронизирующий вход D-триггера 9 - к выходу порогового элемента 4, а второй вход элемента И 10 - к выходу двухпорогового компаратора 8, инвертор 11, вход которого подключен к управляющему входу ключа 6, а выход - к обнуляющему входу D-триггера 9, инвертор 12, вход которого подключен к выходу элемента И 10, элемент задержки 13, вход которого подключен к управляющему входу ключа 6, ключ 14 коммутации сигнала "Аппаратура исправна" и ключ 15 коммутации сигнала "Отказ аппаратуры", причем информационный вход ключа 14 подключен к выходу инвертора 12, а управляющие входы этих ключей подключены параллельно к выходу элемента задержки 13. Устройство для контроля технологического параметра, преимущественно вибрации корпуса газотурбинного двигателя, работает следующим образом. Электрический сигнал, пропорциональный текущему значению контролируемого параметра в месте установки датчика 1, поступает на первый вход сумматора 2 и далее, с выхода сумматора 2, на вход измерительного преобразователя 3. В измерительном преобразователе 3 производится выделение из входного сигнала той составляющей, которая характеризует техническое состояние объекта контроля (например, роторной составляющей вибрации газотурбинного двигателя), приведение ее к заданному масштабу измерения, усреднение и преобразование в напряжение постоянного тока (U= ) для индикации и дальнейшей обработки. С выхода измерительного преобразователя 3 напряжение постоянного тока поступает на внешний индикатор текущего значения параметра и на пороговый элемент 4. Логический уровень сигнала на выходе порогового элемента 4 зависит от текущего значения напряжения постоянного тока U= на его входе. Если значение входного напряжения порогового элемента 4 ниже заданного уровня, то на его выходе устанавливается состояние лог.0, если же значение U= равно этому уровню или превышает его, то на выходе порогового элемента 4 устанавливается состояние лог.1. Уровень срабатывания порогового элемента 4 выбирается равным тому значению напряжения U= , которое соответствует предельно допустимому значению контролируемого технологического параметра. С выхода порогового элемента 4 сигнал о превышении предельно допустимого значения контролируемого параметра поступает на внешнее табло аварийной сигнализации. Достоверность контроля обеспечивается периодической проверкой работоспособности. Такая проверка производится, например, перед каждым полетом летательного аппарата при предполетной подготовке его бортового оборудования. При этом от внешнего коммутирующего элемента, например от кнопки включения самоконтроля, расположенной на приборной доске в кабине экипажа, подается сигнал лог. 1 (вместо лог.0 при отключенной системе самоконтроля) на управляющий вход ключа 6. Результат проверки выдается в виде сигналов "Аппаратура исправна" или "Отказ аппаратуры" на соответствующие внешние индикаторы при нажатой кнопке контроля через отрезок времени, необходимой для проверки (2-10 с). Все то время пока кнопка контроля нажата и на управляющем входе ключа 6 присутствует лог. 1, к второму входу сумматора 2 подключен (через ключ 6) калиброванный тестовый сигнал, источником которого является генератор 5. Одновременно с подключением выхода генератора 5 через ключ 6 к второму входу сумматора 2 лог.1 с управляющего входа ключа 5 поступает на входы инвертора 11 и элемента задержки 3. При этом сигнал на выходе инвертора 11 изменяется с лог.1 на лог.0. Это же состояние сигнала (лог.0) устанавливается и на обнуляющем входе D-триггера 9. Таким образом, до начала проверки (на управляющем входе ключа 6 сигнал лог.0) на выходе инвертора 11 и обнуляющем входе D-триггера 9 присутствует лог. 1, и выход последнего находится в состоянии лог.0 независимо от уровней сигналов на его D-входе и синхронизирующем входе. При начале проверки и все время проведения проверки (время, когда на управляющем входе ключа 6 состояние лог.1) на обнуляющем входе D-триггерa 9 лог.0. В этом режиме D-триггер управляется по D-входу и синхронизирующему входу, а если за время проверки сигналы на этих входах не изменяются, то на выходе D-триггера 9 сохраняется состояние лог.0. Элемент задержки 13 задает отрезок времени от начала проверки (прихода лог.1 на управляющий вход ключа 6) до окончания переходного процесса в блоках устройства при его проверке. Лог.1, поступившая на вход элемента задержки 13, появляется на его выходе через заданный отрезок времени. При окончании проверки (отпускании кнопки контроля и появлении лог.0 на управляющем входе ключа 6) лог.0 на выходе элемента задержки 13 устанавливается практически одновременно с размыканием ключа 6. Таким образом, сразу же после перевода устройства в режим проверки его работоспособности выходной сигнал генератора 5 через ключ 6 поступает на второй вход сумматора 2, D-триггер 9 переводится в рабочее состояние и элемент задержки 13 начинает отсчет времени задержки. Контрольный сигнал генератора 5 с второго входа сумматора 2 проходит через сумматор 2 и измерительный преобразователь 3 и поступает на выход последнего в виде напряжения постоянного тока U= , значение которого плавно изменяется от нуля (в момент начала проверки) до установившегося значения U= = Uвк (после окончания переходного процесса). Это напряжение поступает параллельно на входы порогового элемента 4, двухпорогового компаратора 7 и двухпорогового компаратора 8. При достижении выходным сигналом измерительного преобразователя 3 U= значения Uср, равного значению опорного напряжения порогового элемента 4, последний срабатывает, сигнал на его выходе изменяется с лог.0 до лог.1, и это изменение (перепад) логического состояния поступает на синхронизирующий вход D-триггера 9. Состояние выходного сигнала D-триггера 9 после прохождения перепада логического состояния на его синхронизирующем входе определяется тем, какой уровень сигнала (лог.0 или лог.1) был на его D-входе в момент возникновения этого перепада, что, в свою очередь, определяется уровнем логического сигнала на выходе двухпорогового компаратора 7. Двухпороговый компаратор 7 представляет собой пороговую схему с двумя фиксированными уровнями срабатывания, определяемыми заданными опорными напряжениями е1 и е2. Эти опорные напряжения устанавливаются таким образом, чтобы значение е1 соответствовало нижней границе допуска на уровень напряжения U= , при котором должна сработать аварийная сигнализация, а значение е2 соответствовало верхней границе этого допуска. Выход двухпорогового компаратора 7 находится в состоянии лог.0, если значение напряжения постоянного тока на его входе меньше е1 или превышает е2. Если же значение входного напряжения двухпорогового компаратора 7 равно одному из этих опорных напряжений или находится между ними (е1 
U е2), то на его выходе устанавливается состояние лог.1. В исправном сигнализаторе в момент срабатывания порогового элемента 4 значение выходного напряжения (U= = Uср) находится в заданном допуске (е1 Uср е2) и на выходе двухпорогового компаратора 7 при этом состояние лог. 1. Так как D-триггер 9 фиксирует на своем выходе состояние сигнала на D-входе в момент срабатывания сигнализации (прохождения перепада на синхронизирующем входе), на его выходе устанавливается состояние лог.1, которое сохраняется до окончания проверки. Для подтверждения исправности устройства, кроме проверки соответствия уровня выходного напряжения U= , при котором срабатывает аварийная сигнализация, заданному допуску, проверяется соответствие допуску и коэффициента преобразования соединенных последовательно сумматора 2 и измерительного преобразователя 3 (Кпр). Во время проверки на второй вход сумматора 2 через ключ 6 подается калиброванный по амплитуде сигнал с выхода генератора 5 Uген. Так как Кпр = Uвк/U1 вн, а значение Uген фиксировано, то для оценки соответствия значения Кпр его допустимым значениям достаточно определить соответствие выходного напряжения Uвк допуску на это напряжение. Соответствие (или не соответствие) значения Uвк допустимым значениям фиксируется двухпороговым компаратором 8, схема которого аналогична схеме двухпорогового компаратора 7, а значения его опорных напряжений е3 и е4 выбраны таким образом, чтобы при значениях U= , находящихся в пределах допуска на его установившееся значение, выполнялось условие е3 U е4 и на выходе двухпорогового компаратора 8 устанавливалось состояние лог.1. Так как в исправном устройстве условие е3 Uвк е4 выполняется, то к моменту окончания переходного процесса на выходе двухпорогового компаратора 8 устанавливается состояние лог.1.Лог.1 поступает на второй вход элемента И 10, на первом входе которого уже установлена лог.1 с выхода D-триггера 9. При этом выход элемента И 10 переходит в состояние лог.1, а выход соединенного с ним инвертора 12 - в состояние лог.0. В это же время лог.1 с выхода элемента задержки 13 поступает на вторые (управляющие) входы ключей 14 и 15. Ключи 14 и 15 замыкаются и логические сигналы с выходов элемента И 10 и инвертора 12 поступают на выходы устройства "Аппаратура исправна" (через ключ 14) и "Отказ аппаратуры" (через ключ 15) для отображения результата проверки. Исправному состоянию устройства соответствуют уровни: лог.1 - на выходе "Аппаратура исправна" и лог.0 - на выходе "Отказ аппаратуры". Если устройство неисправно, то одно из условий, е1 <N>Uср е2или е3 Uвк е4, не выполняется. При уменьшении значения Кпр ниже допустимого уровня установившееся значение U= не достигает нижней границы зоны допуска (Uвк < е3), на выходе двухпорогового компаратора 8 сохраняется состояние лог.0 и после замыкания ключей 14 и 15 состояния выходов элемента И 10 и инвертора 12 свидетельствуют об отказе устройства - на выход устройства "Аппаратура исправна" поступает сигнал лог.0, а на его выход "Отказ аппаратуры" - сигнал лог.1, что позволяет установить наличие неисправности. При значении Кпр, превышающем верхнюю границу допуска (Uвк > е4), устройство работает аналогично. В этом случае к моменту замыкания ключей 14 и 15 на выходе двухпорогового компаратора 8 также устанавливается состояние лог. 0 и на выходы устройства "Аппаратура исправна" и "Отказ аппаратуры" поступают соответственно сигналы лог.0 и лог.1, свидетельствующие о неисправности. Устройство неисправно и в том случае, если уровень срабатывания сигнализации Uср не соответствует допустимым значениям: Uср < е1 или Uср> е2. В обоих этих случаях в момент срабатывания порогового элемента 4 значение напряжения U= = Uср оказывается вне зоны допуска, определяемой значениями опорных напряжений двухпорогового компаратора 7 е1 и е2. D-триггер 9 фиксирует состояние лог. 0 на своем D-входе в момент перепада сигнала на синхронизирующем входе и на его выходе сохраняется лог.0. При этом на выходах элемента И 10 и инвертора 12 сохраняются соответственно лог.0 и лог.1, что свидетельствует о неисправности устройства. После окончания проверки (отпускания кнопки запуска самоконтроля и перехода сигнала на управляющем входе ключа 6 в состояние лог.0) выход элемента задержки 13 переходит в состояние лог.0, ключи 14 и 15 отключают выходы элемента И 10 и инвертора 12 от соответствующих выходов устройства, выход инвертора 11 переходит в состояние лог.1 и переводит выход D-триггера 9 в состояние лог.0, ключ 6 отключает выход генератора 5 от второго входа сумматора 2 и значение выходного напряжения измерительного преобразователя 2 U= плавно изменяется от значения Uвкдо нуля. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние.
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПАРАМЕТРА, содержащее датчик, выход которого соединен с первым входом сумматора, генератор контрольного сигнала, выход которого через первый ключ соединен с вторым входом сумматора, выход которого через измерительный преобразователь соединен с входом порогового элемента, при этом управляющий вход первого ключа соединен с входом запуска самоконтроля устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены два двухпороговых компаратора, D-триггер, элемент И, второй и третий ключи, элемент задержки и два инвертора, при этом входы двухпороговых компараторов соединены с выходом измерительного преобразователя, выход порогового элемента соединен с синхронизирующим входом D-триггера, выход первого двухпорогового компаратора - с D-входом D-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго двухпорогового компаратора, а выход соединен через второй ключ с выходом индикации исправности устройства, а также через первый инвертор и соединенный с ним последовательно третий ключ - с выходом индикации неисправности устройства, вход запуска самоконтроля устройства через второй инвертор соединен с обнуляющим входом D-триггера и через элемент задержки - с управляющими входами второго и третьего ключей.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
