Устройство для контроля вибрации компрессора

 

Изобретение касается измерения параметров вибрационных колебаний и может быть использовано для контроля, сигнализации и защиты поршневого компрессора от механических повреждений. Целью изобретения является повышение надежности защиты поршневого компрессора. Устройство контроля вибрации компрессора, содержащее последовательно соединенные источник 1 сигнала и усилитель 2 заряда, последовательно соединенные интегратор 3 и второй компаратор 4, последовательно соединенные триггер 5 и привод 6 отключения компрессора, а также первый 7 и второй 8 фильтры, первый 9, третий 10 и пятый 11

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (ю!)5 G 01 Н 11/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827010/28 (22) 20.02.90 (46) 23.03.93. Бюл. N 11 (71) Донецкий политехнический институт и

Московский компрессорный завод Борец (72) B.B.Hèùåòà. M.K.Ïóõíî, А.В.Скориков, И;И.Гальперин и В.В.Курыпин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1756773, кл. 6 01 Н 11/06. 14,02.90. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИИ КОМПРЕССОРА (57) Изобретение касается измерения параметров вибрационных колебаний и может

„„Я2 „, 1803741 А1 быть использовано для контроля. сигнализации и защиты поршневого компрессора от механических повреждений. Целью изобретения является повышение надежности защиты поршневого компрессора. Устройство контроля вибрации компрессора, содержащее последовательно соединенные источник 1 сигнала и усилитель 2 заряда, последовательно соединенные интегратор

3 и второй компаратор 4, последовательно соединенные триггер 5 и привод 6 отключения компрессора, а также первый 7 и второй

8 фильтры, первый 9, третий 10 и пятый 11

1803741

20

30 компараторы и индикатор 12 тревоги, последовательно соединенные четвертый компаратор 13, второй разделительный блок 14, второй сумматор 15 и блок 16 уставок, последовательно соединенные первый разделительный блок 17 и первый сумматор 18, последовательно соединенные элемент И

19 и элемент ИЛИ 20, а также выпрямитель

21 и пиковый детектор 22, Четвертый компаратор 13 выходом подключен к первому управЛяющему входу первого разделительного блока 17, а входом — к выходу второго фильтра 8. Блок 16 уставок первым, вторым и третьим выходами соответственно подключен к первьви входам первого 9, третьего 10 и пятого 11 компараторов, Первый разделительный блок 17 входом подключен к выходу первого компараторэ 9, а вторым управляИзобретение относится к области измерения параметров вибрационных колебаний и может быть использовано для контроля, сигнализации и защиты поршневого компрессора от механических повреждений.

Целью изобретения является повышение надежности защиты компрессора.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства для контроля вибрации компрессора; на фиг.2 — схема первого разделительного блока; на фиг.3 — схема блока уставок; на фи1:;4 — временные диаграммы сигналов на выходе блоков устройства при максимальной частоте вращения привода компрессора; на фиг.5 — временные диаграммы сигналов на выходе блоков устройства при уменьшении частоты вра цения привода компрессора в два раза, Устройство для контроля вибрации компрессора содержит последовательно соединенные источник сигнала 1, усилитель заряда 2. первый фильтр 3, пиковый детек. тор 4, первый компаратор 5, первый разделительный блок "6, первый сумматор 7, интегратор 8, второй компаратор 9 и индикатор тревоги 10, последовательно соединенные третий компаратор 11 и элемент И

12, последовательно соединенные триггер

13 и привод отключения компрессора 14, выход второго компаратора 9 подключен соответственно ко вторым входам элемента

И12 и первого разделительного блока 6, выход пикового детектора 4 подключен ко входу третьего компаратора 11, последовательно соединенные выпрямитель 15, второй фильтр

16, четвертый компаратор 17, второй раздеющим входом — к выходу второго компаратора. Элемент И 19 первым входом подключен к третьему компаратору 10, э другим входом — к выходу второго компаратора 4.

Элемент ИЛИ 20 выходом подключен к триггеру 5, а другим входом — к выходу пятого компаратора 11. Выпрямитель 21 выходом подключен к входу второго фильтра 8, а входом — к выходу усилителя 2 заряда. Пиковый детектор 22 входом подключен к выходу первого фильтра 7, а выходом — к вторым входам первого 9, третьего 10 и пятого 11 компараторов. Второй компэратор 4 выходом подключен к входу индикатора 12 тревоги, первый фильтр 7 входом подключен к выходу усилителя 2 заряда, первый сумматор 18 выходом подключен к входу интегратора 3, 5 ил. а лительный блок 18, второй сумматор 19. блок уставок 20, пятый компаратор 21 и элемент ИЛИ 22, второй вход которого подключен к выходу элемента И 12; а выход — ко входу триггера 13, вход выпрямителя 15 подключен к выходу усилителя заряда 2, выход четвертого компаратора 17 подключен ко входу первого разделительного блока 6. второй и третий выходы блока уставок 20 соответственно подключены ко вторым входам первого 5 и третьего 11 компараторов, второй вход пятого компаратора 21 подключен к выходу пикового детектора 4.

Первый разделительный. блок 6 предстэвляет собой, например, устройство, представленное на фиг.2. Предназначен для разделения сигналов положительной и отрицательной полярностей, а также для изменения постоянной времени разряда интегратора 8 при изменении частоты вращения привода компрессора и при срабатывании второго компаратора 9, Блок уставок 20 представляет собой, например, устройство представленное на фиг.3; Предна" íà÷åí для формирования уставок срабатывания первого 5, третьего 11 пятого 21 компараторов при изменении частоты вращения привода компрессора, Устройство для контроля вибрации компрессора работает следующим образом.

При подаче питания на устройство, по линии 24 на вход триггера 5 поступает сигнал, приводящий триггер 5 в исходное— нулевое состояние.

Сигнал с источника сигнала 1 поступает на усилитель заряда 2, а затем через первый

1803741

20

50 фильтр 3, определяющий амплитудно-частотную характеристику входного сигнала в диапазоне линейного изменения сигнала, поступает на пиковый детектор 4, выделяющий огибающую вибросигнала. С выхода пикового детектора 4 огибающая вибросигнала (фиг,4 и 5, кривая 28) поступает на входы первого 5, третьего 11 и пятого 21 ком параторов, Одновременно с этим сигнал с выхода усилителя заряда 2 поступает на вход выпрямителя 15. Выпрямленный сигнал йоступает на вход второго фильтра 16. Сигнал с выхода второго фильтра 16 поступает на вход четвертого компаратора 17, на другой вход которого по линии 25 подается уставка, определяющая уровень срабатывания четвертого компаратора 17.

Если уровень сигнала с выхода второго фильтра 16 (уровень сигнала зависит от частоты вращения привода компрессора) больше величины уставки подаваемой на четвертый компаратор 17 по линии 25, то на выходе четвертого ком паратора (фиг.5, кривая 40, интервал времени t,-t<) присутствует сйгнал высокого уровня, который через второй разделительный блок 18 поступает на неинвертирующий вход второго сумматора

19, где этот сигнал усиливается до заданной величины. Усиленный сигнал поступает на вход блока уставок 20, с выхода которого уставки, величины которых определяются положением движков резисторов R (фиг.3) и величиной сигнала с выхода источника сигнала 1, поступают на другие входа первого

5, третьего 11 и пятого 21 компараторов, Если уровень сигнала на выходе пикового детектора 4 меньше уставок, задаваемых блоком уставок 20, то первый 5, третий .

11 и пятый 21 компараторы не срабатывают.

На их выходах будут присутствовать сигна. лы отрицательной полярности. Сигнал с выхода первого компаратора 5 поступает через первый разделительный блок 6 и первый сумматор 7 на вход интегратора 8. Интегратор 8 устанавливается в исходное (нулевое) состояние. Сигнал с выхода интегратора 8 будет меньше уровня уставки, задаваемой по линии 23 второго компаратору 9. Второй компаратор 9 не срабатывает, на его выходе будет сигнал низкого уровня. Следовательно, не сработает инди катор тревоги 10, а на выходе элемента И 12 будет сигнал низкого уровня, Так как на выходе пятого компаратора 21 находится сигнал низкого уровня, то триггер 13 также не срабатывает.

Если в момент времени t1 (фиг,4) произошла механическая поломка, например, поломка зуба шестерни, которая вызвала резкое изменение вибросигнала в виде импульса большой амплитуды и малой длительности, и если амплитуда этого импульса превысила величину уставки пятого кампа5 ратора 21 (фиг,4, кривая 29), то несмотря на то. что .сигнал на выходе интегратора 8 (фиг.4, кривая 35, интервал времени 41-tz) не достигнет величины уставки срабатывания второго компаратора 9 (фиг.4, кривая 36), произойдет срабатывание триггера 13 (фиг,4, кривая 39, момент времени ti-tz) и отключение привода компрессора. т.к. сработал пятый компаратор 21 и своим сигналом высокого уровня переключил триггер

13, который всвою очередь выдаетуправляющий импульс на привод 14 отключения компрессора. Для того чтобы устройство было готово к последующей работе, на вход триггера 13 по линии 24 подается сигнал сброса (фиг.4, момент времени tz).

При рабате компрессора, в случае дальнейшего увеличения уровня вибросигнала (фиг.4, кривая 26, момент времени 1з), сигнал на выходе пикового детектора 4 также увеличивается (фиг,4. кривая 28, момент времени тз) и достигает значения уставки первого компаратора 5 (фиг.4, кривая 31).

Первый компаратор 5 срабатывает, на его выходе появится импульс положительной полярности (фиг.4, кривая 34, момент времени тз). который через первый разделительный блок 6 и первый сумматор 7 поступит на вход интегратора 8.

Если вибросигнал, который вызвал срабатывание первого кампаратора 5, был случайным и не повторился, то интегратор 8 за два рабочих цикла компрессора возвратится в исходное состояние (фиг.4, кривая 35, интервал времени ta-ta). Если же вибросигнал, который вызвал срабатывание первого компаратара 5, носит не случайный, а закономерный характер, т.е, ан связан с рабочим циклом компрессора и повторяется в каждом его цикле (фиг.4, кривая 27), то, например, за три рабочих цикла компрессора на выходе интегратора 8 сигнал достигнет уровня срабатывания второго компаратора

9 и на выходе второго компаратора 9 появляется сигнал высокого уровня (фиг.4, кривая 37. момент времени сз). Сигнал с выхода второго компаратора 9 поступает на вход . индикатора тревоги 10, который сигнализирует о тревожном уровне вибрации. Одновременно этот сигнал поступает в первый

55 разделительный блок 6, где происходит срабатывание (замыкание) ключей КЛ1 и КЛ2 и закорачивание двух времязадающих реэисторов 38 (фиг.2), т.е. уменьшение постоянной времени разряда интегратора 8.

Постоянная времени разряда интегратора 8

1803741 при этом в четыре раза меньше первоначальной Длительности разряда и равна половине длительности рабочего цикла компрессора (фиг.4, кривая 35). Как толью сигнал на выходе первого компаратора 5 изменится с положительной полярности на отрицательную начнется ускоренный разряд интегратора 8, который будет продол жаться до тех пор пока уровень сигнала на выходе интегратора 8 не станет меньше ус10 тавки срабатывания второго компаратора 9 (фиг.4, момент времени te). В этот момент времени на выходе второго компаратора 9 пропадает выходной сигнал, размыкаются ключи КЛ1 и YJl2 в первом разделительном блоке (фиг.2) и восстанавливается первоначальная постоянная времени разряда ин.тегратора 8, равная двум периодам рабочего цикла компрессора. Изменением

20 постоянной времени разряда интегратора

8 предотвращается его вхождение в режим ограничения выходного сигнала.

Если уровень виброударов остается неизменным или повышается, но не достигает уровня уставки третьего компаратора 11, то процесс описанный выше, повторится и индикатор тревоги 10 будет сигнализировать наличие каждого виброудара превышающего уровень уставки первого компаратора 5

При достижении виброударами уровня срабатывания третьего компаратора 11 (фиг.4, кривая 30) на выходе третьего компаратора 11 появятся импульсы (фиг.4, кривая 33) которые поступят на вход эле35 мента И .12. Одновременно, йри этом, сработает и первый компаратор 5, импульсы с выхода которого поступят через первый разделительный блок 6 и первый сумматор

7 на вход интегратора 8. При превышении

40 сигналом С выхода интегратора 8 уставки второго компаратора 9, задаваемой по линии 23, второй компаратор 9 сработает и сигнал высокого уровня с его выхода поступит на входа индикатора тревоги 10, перво45 го разделительного блока 6 и элемента И 12, На второй вход элемента И 12 поступит сигнал с выхода третьего компаратора 11. При одновременном поступлении сигналов на появится сигнал (фиг.4, кривая 38, момент времени ta), который поступит на вход триггера 13. Tperi ep 13 сработает и подает сигнал на отключение привода 14 двигателя

55 компрессора (фиг.4, кривая 39, момент времени te). Двигатель компрессора отключится. тем самым предотвратит развитие аварии. Приведение устройства в рабочее состояние осуществляется вручную или автоматически подачей управляющего сигнавходы элемента И 12 на его выходе также 50 ла на второй вход триггера 13 (фиг.4, момент времени tg) по линии 25.

При работе комп рессора может возникнуть необходимость изменения его производительности. Один из наиболее часто применяемых способов изменения производительности поршневых компрессоров заключается в измейении частоты вращения привода компрессора, Если в качестве привода применяется двухскоростной асинхронный двигатель, то изменение частоты вращения происходит скачкообразно, Уменьшение частоты вращения двигателя в два раза приводит к уменьшению общего уровня вибрации (фиг.5, момент времени t1).

Уменьшение общего уровня вибрации при- . водит к уменьшению уровня сигнала на выходе второго фильтра 16. Частота среза фильтра выбирается меньше частоты вращения привода компрессора, для того, чтобы виброудары следующие с частотой вращения привода не оказывали влияния на изменение уровней уставок задаваемых блоком уставок 20.

При уменьшении уровня сигнала на выходе. второго фильтра 16 (фиг,5, кривая 41) до величины меньшей уровня уставки четвертого компаратора 17, задаваемой по ли нии 25 (фиг,5, кривая 42) происходит .срабатывание четвертого компаратора 17 (фиг.5, кривая 40, момент временит2),.На i выходе четвертого компаратора 17 появляется сигнал отрицательной полярности, который через второй разделительный блок 18 поступает на инвертирующий вход второго сумматора 19, где этот сигнал усиливается до определенной величины. Усиленный сигнал поступает на вход блока уставок 20, на выходе которого уставки будут изменены пропорционально изменению скорости вращения привода компрессора (фиг,5, кривые

29, 30, 31, интервал времени t<-t2) è поданы на первый 5, третий 11. пятый 21 компараторы..

Одновременно с этим в момент времени тг (фиг. 5) сигнал низкого уровня с выхода .четвертого компаратора 17 поступает на вход второго разделительного блока 18 и размыкает ключ КЛЗ (фиг.2), При этом время разряда интегратора 8 увеличивается в два раза, но при этом остается равной двум рабочим циклам компрессора.при низкой скорости вращения привода компрессора.

При увеличении вибрации компрессора увеличивается амплитуда вибросигналов при этом устройство контроля работает ана логично описанному выше и согласно фиг.4:

Формула изобретения

Устройство для контроля вибрации компрессора, содержащее последовательно со1803741

10 единенные источник сигнала, усилитель за- тельно соединенными выпрямителем, вторяда, первый фильтр, пиковый детектор, рым фильтром. четвертым компаратором, первый компаратор, первый разделительный вторым разделительным блоком, вторым блок, первый сумматор, интегратор, второй сумматором, блоком уставок, пятым компакомпаратор и индикатор тревоги, последова- . 5 ратором и элементом ИЛИ, второй вход котельно соединенные третий компаратор и торого подключен к выходу элемента И. а элемент И, последовательно соединенные выход — к входу триггера, вход выпрямителя триггер и привод отключения компрессора. подключен к выходу усилителя заряда, вывыход второго компаратора подключен со- ход четвертого компаратора подключен к ответственно к вторым входам элемента И 10 входу первого разделительного блока. втои первого разделительного блока, выход пи- рой и третий выходы блока уставок соответкового детектора подключен к входу треть- ственно подключены к вторым входам

его компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, первого и третьего компараторов. второй что; с целью повышения надежности защи- вход пятого компаратора подключен к выхоты компрессора, оно снабжено последова- 15 ду пикового детектора.

Her дхЮ6/ мердок

Суммап а 7

I

Р/7 пер8о8о о гара- тора о д

1 ! !

1 !

om 6торого етбеотог

PLl8 Г г

Оа &порото

С тжатоРо И

l

1803741

1803741

Редактор Т. Иванова

Заказ 1049 Тираж .Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Составитель М, Пухно

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М, Керецман