Пристрій для вібраційної діагностики

Реферат: Винахід належить до інформаційно-вимірювальної техніки і може бути використаний для виявлення на ранніх стадіях зародження дефектів в обертових механізмах машин і агрегатів, зокрема, турбін теплоелектростанцій, компресорних станцій, підземних магістральних нафто-, газо- та продуктопроводів, підйомних кранів, редукторів різноманітних конвеєрів тощо. Пристрій для вібраційної діагностики містить послідовно з'єднані вхідний перетворювач та режекторний фільтр і вхідний перетворювач приєднаний до вхідної клеми. В нього додатково введені послідовно з'єднані смуговий високочастотний підсилювач, дискримінатор напруги, вимірювач інтенсивності та вихідний індикатор, при цьому вихід смугового високочастотного підсилювача з'єднаний з виходом режекторного фільтра. Пристрій забезпечує спрощення та підвищення якості діагностики, що дасть змогу передчасно виявляти та ліквідувати аварійні ситуації. UA 99358 C2 (12) UA 99358 C2 UA 99358 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Винахід належить до інформаційно-вимірювальної техніки і може бути використаний для виявлення на ранніх стадіях зародження дефектів в обертових механізмах, машин і агрегатів, зокрема турбін теплоелектростанцій, компресорних станцій, підземних магістральних нафто-, газо- та продуктопроводів, підйомних кранів, редукторів різноманітних конвеєрів тощо. Відомий пристрій, що складається з n давачів вібрації, n підсилювачів з регульованими коефіцієнтом підсилення, n- канального аналого-цифрового перетворювача, контролера керування і персонального комп'ютера. [1]. Аналог [1] дозволяє здійснювати попередню обробку вібраційних сигналів, їх статистичний аналіз в стаціонарному наближенні, в рамках теорії першого і другого порядку здійснювати пошук прихованих періодичностей, обчислювати весь комплекс імовірнісних характеристик першого і другого порядку періодично корельованих випадкових процесів. Недоліком аналога [1] є складність технічної реалізації і висока вартість. Найближчим по технічній суті до пристрою, що заявляється, є аналоговий пристрій для діагностики газотурбінних двигунів газоперекачувальних станцій, який складається з послідовно приєднаних до вхідної клеми вхідного перетворювача, режекторного фільтра, блока смугових фільтрів, блока квадраторів і інтеграторів, аналогового мультиплексора та аналого-цифрового перетворювача [2] (прототип). Діагностичним параметром прототипу є спектр потужності вихідного сигналу режекторного фільтра. Недоліком прототипу, як і аналога [1], є теж складність технічної реалізації. Задачею винаходу є спрощення технічної реалізації при забезпеченні можливості виявлення дефектів обертових механізмів на ранніх стадіях їх зародження. Для вирішення цієї задачі пристрій для вібраційної діагностики, що складається з послідовно з'єднаних і приєднаних до вхідної клеми вхідного перетворювача і режекторного фільтра, додатково містить послідовно з'єднані з виходом режекторного фільтра смуговий високочастотний підсилювач, дискримінатор напруги, вимірювач інтенсивності та вихідний індикатор. Додатково введені елементи і зв'язки не є складовою частиною жодної з відомих інформаційно-вимірювальних систем для вібродіагностики об'єктів і машин або для інших цілей, що дає підставу віднести вказані відмінні ознаки до категорії суттєвих і вважати що пристрій за винаходом відрізняється новизною. Суть винаходу пояснюється за допомогою структурної схеми пристрою для вібраційної діагностики, представленої на кресленні. Пристрій для вібраційної діагностики складається з послідовно з'єднаних і приєднаних до вхідної клеми 7 вхідного перетворювача 1, режекторного фільтра 2, смугового високочастотного підсилювача 3, дискримінатора напруги 4, вимірювача інтенсивності 5 та вихідного індикатора 6. Принцип дії пристрою для вібраційної діагностики полягає в наступному. Вхідний перетворювач 1 узгоджує роботу режекторного фільтра 2 з давачем вібраційних сигналів (на кресленні не показаний), що надходять на клему 7. Режекторний фільтр 2 використаний для підвищення ефективності виявлення дефектів на ранніх стадіях їх зародження шляхом заглушення основної гармоніки сигналу, що значно потужніша від всіх інших його складових. Сигнал з виходу режекторного фільтра 2 подається на вхід смугового підсилювача 3, який не пропускає низькочастотну складову, а лише високочастотну складову сигналу. Високочастотні коливання з підсилювача 3 за допомогою дискримінатора напруги 4 перетворюються у потік прямокутних імпульсів замплітудою E0 і випадковими інтервалами часу  , i  M, M  12,3  , між ними  i , тобто на виході дискримінатора утворюється випадковий процес { i 50 множина натуральних чисел}. Сигнал з виходу дискримінатора 4 подається на вхід вимірювача інтенсивності 5, яка визначається за формулою  1 n   ,    55 1 N0 N0  i  i 1 де: - середнє значення випадкових величин i . В результаті, на виході вимірювача 5 утворюється сигнал, що лінійно залежить від  середнього значення n . Якщо за вимірювач інтенсивності 5 використаний аналоговий усереднювальний перетворювач, наприклад, описаний в [3], то вихідним параметром є постійна напруга. При 1 UA 99358 C2 5 10 15 20 25 30 використанні цифрового перетворювача, наприклад, описаного в [4], вихідним параметром є двійкове число. В залежності від типу усереднюючого перетворювача використовується аналоговий або цифровий вихідний індикатор. Відомо, що високочастотне акустичне випромінювання матеріалом або об'єктом під навантаженням пружних хвиль [5] викликане внутрішньою динамікою локальної перебудови структури тіла, обумовленої дефектами (вакансії, дислокації, анілігація атомів і ще багато інших  факторів порушення кристалічної ґратки), тобто інтенсивність n високочастотних акустичних випромінювань свідчить про появу і розвиток дефектів в об'єктах на ранніх стадіях їх зародження. Очевидно, що одним з навантажень елементів конструкцій обертових механізмів є вібрації, обумовлені неспіввісностями та порушеннями їх геометрії. Тому заявлений пристрій, при простоті його технічної реалізації, може ефективно використовуватись для виявлення механічних дефектів в рухомих об'єктах на ранніх стадіях їх зародження, що дасть змогу передчасно виявити і ліквідувати можливі аварійні ситуації в складних механічних комплексах та системах. Джерела інформації: 1. Яворський І. М., Драбич О. П., Драбич П. П., Ісаєв І. Ю. та ін. Методи і нові технічні засоби вібродіагностики підшипникових вузлів та зубчатих передач // Цільова комплексна програма НАН України «Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин» / Збірник наукових статей за результатами, отриманими в 2004 - 2006 p.p. – К.: Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України. - 2006. - С. 52-56, рис.2. 2. Квасников В. П., Уваров С. В. Диагностика газотурбинных двигателей газоперекачивающих станций// Збірник тез доповідей за матеріалами МНТК «Датчики, прилади та системи-2008», Черкаси-Гурзуф, вересень 2008 - С. 21-22. 3. Драбич П. П, Драбич О. П. Амплитудные преобразователи переменных напряжений и их применение// Измерительная техника. - М.: Изд-во стандартов. - № 9. - 1977. - С. 55-59, рис.б. 4. Драбич П. П., Лозинський A. M. Інформативні ознаки сигналів акустичної емісії та алгоритми й засоби їх оцінювання// Відбір і обробка інформації. – К.: Наукова думка. - № 12(88). - 1988. - С .66-70- рис. 1. 5. Буйло С. И., Трипалий А. С Акустическая э миссия. Физико-механические аспекты. Ростов: Изд-во Ростов. ун.-та. - 1986. - 126 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 Пристрій для вібраційної діагностики, що містить послідовно з'єднані вхідний перетворювач та режекторний фільтр і вхідний перетворювач приєднаний до вхідної клеми, який відрізняється тим, що в нього додатково введені послідовно з'єднані смуговий високочастотний підсилювач, дискримінатор напруги, вимірювач інтенсивності та вихідний індикатор, при цьому вихід смугового високочастотного підсилювача з'єднаний з виходом режекторного фільтра. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2