Способ контроля рабочего состояния машин и устройство для его осуществления

 

(72) Авторы изобретения

Н. В. Григорьев, В. Н. Григорьев и К. Х. Хаен (71) Занвитель

Cesdyo-Западный заочный политехнический институт (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОЧЕГО СОСТОЯНИЯ МАШИН

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области виброакус; тнческой диагностики динамических процессов в механизмах машин и может быль использовано для контроля рабочего состояния, с целью предупреждения аварий, как транспортных, так и уникальных стационарных магнии.

Известны способы виброакустнческой диагностики механизмов машин (1), основанные на сравнении уровня вибрации исследуемого механизма или машины с эталонными уровня 10 ми вибрации, которые заранее устанавлнвавтcs оператором по теоретически или экспериментально определенному закону.

Наиболее -.близким по технической сущности к изобретению является способ (2), при ко- g тором вибрационные составляющие в wpegeленном диапазоне частот, создаваемые испытуемой машиной, преобразуются в электричес;:кие сигналы сЪомощью акселерометра. Определ»ются пиковая амплитуда сигналов в двух одре- ю деленных диапазонах частот и отношение указанных сигналов. Это отношение. cpsBHHBseTcR с величиной, представляющей заранее рассчитайное теоретически нлн экспериментально допустимое отношение, позволяющее оценить, находятся пи измеренное отношение в допускаемых дяя данной машины пределах.

Недостатком указанного способа является то, что оператор должен заранее установить рассчитанное теоретически нли полученное экспериментально допустимое отношение виброакустических сигналов.

Однако теория и практика работы машин и механизмов показывает, что это допустимое отношение является переменным в течение длительной экспулатации машины из-за нормального нарастания общей вибрации машины по причине ее нормального износа. Закон на-, растания этою отношения устанавливают теоретически илн экспериментально. В известном способе зто допустимое отношение устанавливают лишь после накопления достаточного количества статистических данных испытаний большой серии машин этого типа, что лишает возможности контролировать работу вновь созданных машин, так как нет данных об их эксплуатационных характеристиках. Кроме того, ддя накопления достаточного количества ста17665

На фкг. 1 обозначено:

А — текущие, амплитуды вибрациокных параметров;

Ан — амплитуды внбрационных параметров, замеренные на машине в момент включения устройства; и — исло оборотов sana контролируемой машины;

ЬИ вЂ” интервал, устанавливаемый иа изь4ерй=

tO теле скорости;

A8 — формированная величина конечной разности уровней;

ЬК1 — интервал набега конечной разности прн нормальной работе машины;

15 hkt — Интервал набега конечной разности пря выходе мащинь1 ив предаваркйкый режим.

Устройство для реализации предложенного способа представлеяо на фяг. 2.

"20 В состав устройства входит вибродатчнк

1, выход которого соединен через корректирующий усилитель 2 с преобразователем вибрацноияых сигналов во временной интервал

3, выход которого подключен к схеме совпадения 4 и через линию задержки 5 к измерителю скорости б, а также к второму входу триггера 7. К валу контролируемой машины также подключен измеритель скорости 6, выход которого включен.на первый вход триг3о гера 7, при этом выход триггера 7 подклю3 7 тмстических испытаний серии машин требуется значительный промежуток времени.

Целью изобретения является повьпцение точности определения момента выхода машины на предаварийкый режим.

Поставленная цель достигается тем, что скорость нарастания уровня вибрационных пара. метров по измеренным оборотам преобразуют во вреьсенной интервал, сравнивают его с временным интервалом; получекныас в-начале эксплуатации машины, я яо величяяе отклонения определяют состояние машкны.

Для реализации способа в язвестяое устройсгао введен преобразователь вибрационных параметров во временной интервал, иодклвченкый ic выходу уСйлйтеля, выход преобразователя подключен к схеме совпадения и линни задержки, выход которой подклвче» ico итти. рому входу триггера и к измернтел@ скорост», а выход измерителя скорости вклвчЫ ка первый вход триггера, яри этом выход триггера подключен ка второй вход схемы совйадейяя, выход которой csmas c cstsansзатором аварийной работы.

Контроль рабочего состоянкя машик по предложенному способу осуществляется в следующей иосдедовательности.

Преобразуют амплитуды вибрационных параметров машины в электряческяе сигналы.

Квантувт амплитуды этих сигналов ио уровню.

Сравнивают напряжение, соответствующее уровню в настоящий момент времени, с напряжением, соответствующим уровню в предшествующий момент квантования. Формируют импульс, идущий в логическую схему, есп» первое иэ них окажется больше.

Определяют момент появлеяия имцулйса нового квантования относнтельйо заданного периода квантоваяия во времени, выраженного в числе оборотов вала конгролкруеьюй машины.

Вьщают аварийный сигнал, если полу юнный временной интервал окажетея меньше мщанного временного янтервала, цолучеяного в начале эксплуатации машякы.

В цредлагаемом способе контролируется скорость изменения вибрациокяыХ параметров машины путем сравнения интервала времени

АКп, измеренного в числе оборотов вала машины, за который набегает конечная разность ЬЬ, с интервалом Ьй * 10 оборотов, заданным в измерителе скорости (фиг. 1) °

Как только производная кривой нарастания вибрацконных параметров машины llo оборотам ее вала возрастает, т.е. увеличивается угол наклона этой кривой 7 0у1 включится сигналкэатор аварийной работы.

55,чен sa второй вход схемы совпадения 4, выход которого связан с сигналкзатором аварийной работы 8, Предпэйимое устройство работает следующим образом.

Измеритель скороспа 6, включающий датчик опорных имкульсов, подключенный к валу контролируемой машины, и счетчик импульсов, выдает импульсы, причем каждый п=10е импульс является сигналом задаикого шага кваятовакня Времени, выраженного в оборотах вада, Уровень вибрации машины с вибродатчика подают яа корректирующий усилитель

2 и с последнего подают на преобразователь внбрационньгх сигналов во. временной интервал 3.

Преобразователь вибрациоиных сигналов во временной интервал 3 вклвчает в себя нуль-орган, формирователь импульсов, триггерный счетчик весового сумматора н весовой сумматор, причем выход нуль-органа соединен с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к входу схемы совпадения 4 и линии задержки 5, а также через триггерный счетчик весового сумматора к входу весового сумматора, выход которого подключен к втолок входу нуль-органа.

17665 ленного в блоке 6, т.е. будет означать ра5

5 (7

Напряжение, поданнос с корректирующего усилителя 2, сравнивается в нуль-органе с напряжением на выходе весового сумматора.

Если напряжение, поданное на второй вход нуль-органа, окажется больше напряжения с весового сумматора, то на выходе нульоргана появится напряжение, из которого формирователь импульсов сформирует импульс. Этот импульс означает, что конечная разность уровня вибрации рассматриваемой гармоники стала равной уровню квантования.

Импульс с формирователя импульсов пойдет в триггерный счетчик весового сумматора и изменит его состояние на единицу, увепичив тем самым напряжение весового сумматора на шаг квантования по уровню н подготовит всю цепочку блоков, входящих

: в преобразователь вибрационных сигналов во временной интервал, для следующего квантования.

В установившемся режиме цепочка блоков, входящих в преобразователь вибрационных сигналов во: временной интервал, работает на

", том же принципе, что и преобразователь, построенный по методу последовательного счета, Чтобы определить момент увеличения производной сигнала цо оборотам относительио предыдущего периода квантования, период следования импульсов сравнивается с наперед заданным периодом, выраженным в числе оборотов вала контролируемой машипы.

Это осуществляется следующим образом: импульс с блока 3 подается на схему совпадения 4 и проходит в сигналиэатор аварийной работы 8, если на выходе триггера 7 будет разрешающий сигнал. Этот же импульс с блока 3 задерживается на линии задержки

5 и переводит триггер в разрешающее положение. Отсутствие линии задержки позволило бы импульсу с блока 3 перевести триггер

7 в разрешающее положение и пропустить

: самого себя через схему совпадения 4 в сигнализатор аварийной работы 8, Эгот же импульс с блока 3 переводит счетчики импульсов в измерителе скорости в исходное положение.

Если импульс с блока 3 придет в блок 4 раньше импульса с блока 6, тогда он пройдет через схему совпадения 4 на,сигнализатор аварийной работы 8. Это будет оэнайть, что конечная разность уровня вибрационных параметров контролируемой машины выросла (быстрее заданного периода времени, установ25

46

55 боту машины в предаварийном режиме.

Если импульс с блока 3 пройдет в блок 4 позже импульса с блока 6, то импульс с блока 6 переведет триггер 7 в запрещающее положение. Это означает, что разрешающий сигнал на управляющем входе схемы совпадения

4 пропадет раньше, чем в схему совпадения

4 придет импульс с блока 3. В результате, импульс с блока 3 не пройдет через схему совпадения 4 в сигнализатор аварийной работы 8. Это будет означать работу машины в нормальном режиме.

Временные . диаграммы работы устройства для контроля рабочего состояния машин представлены,на фиг. 3.

Формула изобретения

1. Способ контроля рабочего состояния машин, заключающийся в измерении, усреднении и квантовании вибрационных параметров, сравнении их с заданным сигналом и выдаче аварийного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точностн определения момента выхода машины на предаварийный режим, преобразуют скорость нарастания уровня вибрационных параметров по измеренным оборотам so временной интервал, сравнивают его с временным интервалом, полученным в начале эксплуатации машины, и по величине отклонения опре деляют состояние машины, 2. Устройство для осуществления способа

g.1, содержащее вибродатчик с корректирующим усилителем, измеритель скорости, логические элементы и сигнализатор аварийной работы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в aего дополнительно введен преобразователь вибрационных параметров во временной интервал, подключенный к выходу усилителя, выход преобразователя подключен к схеме совпадения и линии задержки, выход которой йодключен ко второму входу триггера и к измерителю скорости, а выход измерителя скорости включен на первый вход схемы совпа.I дения, выход которой связан с сигналиэатором аварийной работы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Под ред. Григорьева Н. В. Нибрация энергетических машин. Л., 1974, с. 446.

2. Патент Франции К 2155250, кл. G 07 С 3/00, опублик. 25.06.73 (прототип);

717665

rO Н1

НОРмальный режим

0 бл+

4 Ау

Йарийныд ретм

ФАЗ 1 ираж 1019 !1одписное

ЦНИИПИ Заказ 9833/62

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4