RU199566U1

RU199566U1 - DEVICE FOR VIBRATION DIAGNOSTICS OF UNITS WITH ROTARY MECHANISM

Info

Publication number: RU199566U1
Application number: RU2020110724U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Смагин; Андрей Григорьевич Семенов
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2020-09-08

Abstract

Полезная модель относится к средствам контроля технического состояния агрегатов, снабженных роторным механизмом (например, турбозубчатым агрегатом корабля), и может быть использована для их вибродиагностики в процессе эксплуатации в реальном времени путем адаптивной фильтрации (выделения) полезного сигнала, характеризующего состояние диагностируемого оборудования агрегата, при наличии помехи, создаваемой роторным механизмом, работа которого характеризуется цикличностью.Техническим результатом данной полезной модели является повышение точности и надежности вибродиагностики агрегатов, снабженных роторным механизмом непосредственно в процессе эксплуатации, при использовании для диагностики наиболее распространенных на промышленных объектах приборов с ограниченным динамическим диапазоном (например, анализаторов спектра и т.п.) или приборов, использующих оценки интегральных уровней вибрации в полосе частот, вблизи частоты оборотов ротора или его гармоник.Технический результат достигается за счет того, что в устройство для вибродиагностики агрегатов с роторным механизмом, содержащее блок диагностики, принимающий информацию о частоте вращения роторного механизма и вибрации агрегата, соединенный с блоком корректировки параметров диагностики агрегата по времени эксплуатации введены синтезатор гармоник, перестраиваемый фильтр с двумя входами и сумматор, так что информация о частоте вращения роторного механизма поступает на вход синтезатора, а выход синтезатора соединен с первым входом перестраиваемого фильтра, при этом выход фильтра соединен с инвертирующим входом сумматора, а на неинвертирующий вход сумматора поступает информация о вибрации агрегата, причем выход сумматора соединен со вторым входом фильтра и параллельно с блоком диагностики.The utility model refers to the means of monitoring the technical state of units equipped with a rotary mechanism (for example, a turbo-gear unit of a ship), and can be used for their vibration diagnostics during operation in real time by adaptive filtering (extraction) of a useful signal characterizing the state of the unit's equipment being diagnosed, when the presence of interference created by the rotary mechanism, the operation of which is characterized by a cyclic nature. The technical result of this utility model is to increase the accuracy and reliability of vibration diagnostics of units equipped with a rotary mechanism directly during operation, when used for diagnostics of the most common devices at industrial facilities with a limited dynamic range (for example, spectrum analyzers, etc.) or devices that use estimates of integral vibration levels in a frequency band, near the rotor speed or its harmonics. The technical result is achieved in due to the fact that a harmonic synthesizer, a tunable filter with two inputs and an adder are introduced into the device for vibration diagnostics of units with a rotary mechanism, containing a diagnostics block that receives information about the rotational speed of the rotary mechanism and vibration of the unit, connected to the unit for adjusting the unit's diagnostic parameters by operating time, so that information about the rotational speed of the rotary mechanism is fed to the input of the synthesizer, and the output of the synthesizer is connected to the first input of the tunable filter, while the output of the filter is connected to the inverting input of the adder, and information about the vibration of the unit arrives at the non-inverting input of the adder, and the output of the adder is connected to the second filter input and in parallel with the diagnostic unit.

Description

Полезная модель относится к средствам контроля технического состояния агрегатов с роторным механизмом (например, турбозубчатого агрегата корабля) и может быть использована для их вибродиагностики в реальном времени, путем адаптивной фильтрации (выделения) полезного сигнала, характеризующего состояние диагностируемого оборудования агрегата, в процессе эксплуатации, при наличии помехи, создаваемой роторным механизмом, работа которого характеризуется цикличностью.The utility model refers to the means of monitoring the technical condition of units with a rotary mechanism (for example, a turbo-gear unit of a ship) and can be used for their vibration diagnostics in real time by adaptive filtering (extraction) of a useful signal characterizing the state of the unit's equipment being diagnosed during operation, during the presence of interference created by the rotary mechanism, the operation of which is characterized by cyclicity.

Наиболее известные и широко используемые в настоящее время на практике средства для диагностирования технического состояния агрегатов обычно сочетают статистические методы оценки надежности с контролем ограниченного количества функциональных параметров.The most well-known and widely used currently in practice means for diagnosing the technical state of units usually combine statistical methods for assessing reliability with the control of a limited number of functional parameters.

Вибродиагностика агрегатов в реальном времени снижает расходы на их эксплуатацию, так как увеличивает вероятность своевременного устранения неисправностей. Практическая реализация методов диагностики возможна лишь при обоснованном выборе числа и типа контролируемых функциональных параметров.Vibration diagnostics of units in real time reduces the cost of their operation, as it increases the likelihood of timely troubleshooting. The practical implementation of diagnostic methods is possible only with a reasonable choice of the number and type of monitored functional parameters.

В настоящее время довольно широко распространена вибрационная диагностика агрегатов, основанная на использовании в качестве функционального параметра вибраций их отдельных деталей и узлов и определении по их значениям состояния агрегата в целом. В процессе работы агрегата динамические процессы вызывают колебания корпуса, подшипников валов роторов, самих роторов, лопаток, установленных на роторах и пр. Для диагностирования агрегатов измеряют вибрационный сигнал и по его анализу делают вывод о состоянии агрегата.At present, vibration diagnostics of units is quite widespread, based on the use of vibrations of their individual parts and assemblies as a functional parameter and determining the state of the unit as a whole by their values. During the operation of the unit, dynamic processes cause oscillations of the housing, bearings of the rotor shafts, the rotors themselves, the blades mounted on the rotors, etc. To diagnose the units, the vibration signal is measured and, based on its analysis, a conclusion is made about the condition of the unit.

Известно, что для формирования диагностического признака используют обычно представление сигнала в достаточно узком диапазоне частот, например, в зоне одной или нескольких гармоник частоты возбуждения роторного механизма (смотри, например, Ширман А. и др. «Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования», Москва, 1996, с 16-18.).It is known that for the formation of a diagnostic feature, usually the presentation of a signal is used in a rather narrow frequency range, for example, in the zone of one or several harmonics of the excitation frequency of the rotor mechanism (see, for example, A. Shirman et al. "Practical vibration diagnostics and monitoring of the state of mechanical equipment", Moscow, 1996, pp. 16-18.).

Вместе с тем, известные технические решения не позволяют обеспечить необходимую точность вибродиагностики агрегата в условиях присутствия помех, создаваемых роторным механизмом. Так как часто уровень гармоники связанной с оборотной частотой роторного механизма превышает на 30-50 дБ среднеквадратичные значения вибраций, связанных с другими механизмами агрегата в этой полосе частот. Таким образом, использование для диагностики наиболее распространенных на промышленных объектах приборов с ограниченным динамическим диапазоном (например, анализаторов спектра и т.п.) или приборов, использующих оценки интегральных уровней вибрации в полосе частот, вблизи частоты оборотов ротора или его гармоник, не позволяет обеспечить надежную диагностику агрегата.At the same time, the known technical solutions do not provide the necessary accuracy of vibration diagnostics of the unit in the presence of interference created by the rotor mechanism. Since often the level of harmonics associated with the rotational frequency of the rotor mechanism exceeds by 30-50 dB rms values of vibrations associated with other mechanisms of the unit in this frequency band. Thus, the use for diagnostics of the most widespread at industrial facilities devices with a limited dynamic range (for example, spectrum analyzers, etc.) or devices using estimates of the integral vibration levels in the frequency band, near the rotor speed or its harmonics, does not allow reliable unit diagnostics.

Известны адаптивные компенсаторы помех, позволяющие выделить полезные сигналы на фоне помехи, например, создаваемых работой источника, характеризующегося цикличностью (смотри, например, Б. Уидроу и др. «Адаптивные компенсаторы помех. Принципы построения и применения», Труды Института Инженеров Электроники и Радиотехники «ТИИЭР», 1975, т. 63, №12). Однако при нарушении условия оптимальности, т.е. при попадании полезного сигнала в опорный канал, может происходить его искажение выходе компенсатора. При этом, чем выше уровень полезной компоненты в сигнале опорного приемника, тем сильнее она искажается на выходе компенсатора. Поэтому обычно стремятся размещать линейный опорный приемник компенсатора так, чтобы он чувствовал практически только сигнал источника помехи, или использовать нелинейный опорный приемник.Known adaptive noise compensators that allow you to select useful signals against the background of interference, for example, created by the operation of a source characterized by cyclicity (see, for example, B. Widrow et al. "Adaptive noise compensators. Principles of construction and application", Proceedings of the Institute of Electronics and Radio Engineering Engineers " TIER ", 1975, v. 63, No. 12). However, if the optimality condition is violated, i.e. when a useful signal enters the reference channel, its distortion may occur at the output of the compensator. In this case, the higher the level of the useful component in the signal of the reference receiver, the more it is distorted at the output of the compensator. Therefore, it is usually tempted to locate the linear reference receiver of the compensator so that it almost senses the signal of the interfering source, or to use a non-linear reference receiver.

В процессе работы диагностируемого агрегата, ротор его турбины, размещенный в корпусе, закрытый кожухом, вращается вместе с валом, опирающимся на подшипник, установленный в собственном корпусе, опирающемся на силовые стойки. Масло, подаваемое к подшипнику, пройдя его, попадает в масляную полость и сливается в дренаж по трубе. Акустические сигналы, сопровождающие работу подшипника, ротора турбины с лопатками и других элементов агрегата, распространяясь по трубе слива масла, возбуждают колебания материала трубы, воспринимаемые виброприемником, от которого электрический сигнал поступает в блок диагностики. В блоке диагностики проводится фильтрация сигнала для выделения подшипниковых, лопаточных и других составляющих, оценку их уровней, суммирование для выделения детерминированной составляющей на фоне шума и ее преобразование для получения параметров суммарного сигнала на характерной частоте, по которым и судят о состоянии агрегата, (см. патент РФ №2318194, кл. G01M 13/04, 2008 г.).In the process of operation of the diagnosed unit, the rotor of its turbine, placed in a housing, covered with a casing, rotates together with a shaft resting on a bearing installed in its own housing resting on power struts. The oil supplied to the bearing, passing through it, enters the oil cavity and is drained into the drain through the pipe. Acoustic signals accompanying the operation of the bearing, turbine rotor with blades and other elements of the unit, propagating through the oil drain pipe, excite vibrations of the pipe material, perceived by a vibration receiver, from which an electrical signal is sent to the diagnostic unit. In the diagnostics block, the signal is filtered to isolate bearing, blade and other components, their levels are assessed, summed to isolate the deterministic component against the background of noise and its transformation to obtain the parameters of the total signal at a characteristic frequency, by which the state of the unit is judged (see. RF patent No. 2318194, class G01M 13/04, 2008).

Необходимо отметить, что указанная система обладает значительной погрешностью, не позволяющей достоверно определить состояние агрегата, так как на колебания отдельных механизмов оказывают влияние факторы, которые не учитываются при определении параметров суммарного сигнала на характерной частоте, такие как цикличность работы других механизмов, например, роторного механизма. Кроме того, использование для диагностики наиболее распространенных на промышленных объектах приборов с ограниченным динамическим диапазоном (например, анализаторов спектра и т.п.) или приборов, использующий оценки интегральных уровней вибрации в полосе частот, вблизи частоты оборотов ротора или его гармоник, не позволяет обеспечить надежную диагностику агрегата. При этом затрудняется возможность надежно корректировать результаты диагностики состояния агрегата по времени эксплуатации.It should be noted that this system has a significant error, which does not allow to reliably determine the state of the unit, since the oscillations of individual mechanisms are influenced by factors that are not taken into account when determining the parameters of the total signal at a characteristic frequency, such as the cyclical operation of other mechanisms, for example, a rotary mechanism ... In addition, the use of instruments with a limited dynamic range (for example, spectrum analyzers, etc.) for diagnostics of the most common at industrial facilities, or instruments that use estimates of integral vibration levels in the frequency band, near the rotor speed or its harmonics, does not allow reliable unit diagnostics. At the same time, it becomes difficult to reliably correct the results of diagnostics of the state of the unit by the operating time.

Известна система для диагностики технического состояния узлов агрегатов, включающая лазерный вибропреобразователь, соединенный со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом быстрого преобразователя Фурье вибрационного сигнала, выходы которого соединены с входами блока сглаживания и установки номинальных пороговых значений в спектре вибрации, блока выделения дискретных составляющих над порогом номинальных значений в спектре вибрации и блока полосовой фильтрации входной вибрации; первый выход быстрого преобразователя Фурье вибрации соединен с входом блока сглаживания и установки пороговых значений, выход которого соединен с входом блока выделения дискретных составляющих над порогом номинальных значений в спектре вибрации, выход которого соединен с входом блока анализа выделенных дискретных составляющих по спектру вибрации, выход которого соединен с входом блока оценки технического состояния диагностируемого механизма; второй выход быстрого преобразователя Фурье вибрации соединен с входом блока выделения дискретных составляющих над порогом номинальных значений в спектре вибрации; третий выход быстрого преобразователя Фурье вибрации соединен с входом блока полосовой фильтрации входной вибрации, выход которого соединен с входом блока определения огибающей вибрации, выход которого соединен с входом быстрого преобразователя Фурье огибающей вибрации; выходы быстрого преобразователя Фурье огибающей вибрации соединены с входами блока выделения дискретных составляющих над порогом номинальных значений в спектре огибающей вибрации и блока сглаживания и установки пороговых значений в спектре огибающей вибрации; выход блока сглаживания и установки пороговых значений в спектре огибающей вибрации соединен с входом блока выделения дискретных составляющих над порогом номинальных значений в спектре огибающей вибрации, выход которого соединен с входом блока анализа выделенных дискретных составляющих по спектру огибающей вибрации, выход которого соединен с входом блока оценки технического состояния диагностируемого механизма; выход постоянного запоминающего устройства соединен с входом блока выбора исходных данных и параметров для определения характерных частот вибрации механизмов; первый выход блока выбора исходных данных и параметров для определения характерных частот вибрации механизмов соединен с входом блока анализа сигнала по спектру вибрации; второй выход блока выбора исходных данных и параметров для определения характерных частот вибрации механизмов соединен с входом блока определения оборотов первичного вала; третий выход блока выбора исходных данных и параметров для определения характерных частот вибрации механизмов соединен с входом анализа по спектру огибающей вибрации; выходы блока определения оборотов первичного вала соединены с входами блока анализа по спектру вибрации и с входами блока анализа выделенных дискретных составляющих по спектру огибающей вибрации, (см. патент РФ №2379645, к. G01M 15/14, 2010 г.).There is a known system for diagnosing the technical condition of unit assemblies, which includes a laser vibration transducer connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of a fast Fourier transducer of a vibration signal, the outputs of which are connected to the inputs of a smoothing unit and setting nominal threshold values in the vibration spectrum, a selection unit discrete components above the threshold of nominal values in the vibration spectrum and a band-pass filtering unit for input vibration; the first output of the fast vibration Fourier transformer is connected to the input of the block for smoothing and setting the threshold values, the output of which is connected to the input of the block for extracting discrete components above the threshold of nominal values in the vibration spectrum, the output of which is connected to the input of the block for analyzing the selected discrete components along the vibration spectrum, the output of which is connected with the input of the unit for assessing the technical state of the diagnosed mechanism; the second output of the fast vibration Fourier transformer is connected to the input of the unit for the selection of discrete components above the threshold of nominal values in the vibration spectrum; the third output of the fast vibration Fourier transformer is connected to the input of the band-pass filtering unit of the input vibration, the output of which is connected to the input of the vibration envelope determination unit, the output of which is connected to the input of the fast vibration envelope Fourier transformer; the outputs of the fast Fourier transducer of the vibration envelope are connected to the inputs of the block for extracting discrete components above the threshold of nominal values in the spectrum of the vibration envelope and the block for smoothing and setting threshold values in the spectrum of the vibration envelope; the output of the block for smoothing and setting the threshold values in the spectrum of the vibration envelope is connected to the input of the block for the selection of discrete components above the threshold of nominal values in the spectrum of the vibration envelope, the output of which is connected to the input of the block for analyzing the selected discrete components along the spectrum of the vibration envelope, the output of which is connected to the input of the evaluation unit for technical the state of the diagnosed mechanism; the output of the read-only memory device is connected to the input of the unit for selecting initial data and parameters to determine the characteristic vibration frequencies of the mechanisms; the first output of the unit for selecting the initial data and parameters for determining the characteristic vibration frequencies of the mechanisms is connected to the input of the signal analysis unit according to the vibration spectrum; the second output of the unit for selecting the initial data and parameters for determining the characteristic vibration frequencies of the mechanisms is connected to the input of the unit for determining the revolutions of the primary shaft; the third output of the unit for selecting the initial data and parameters for determining the characteristic vibration frequencies of the mechanisms is connected to the analysis input according to the vibration envelope spectrum; the outputs of the unit for determining the revolutions of the primary shaft are connected to the inputs of the analysis unit according to the vibration spectrum and to the inputs of the analysis unit of the selected discrete components according to the vibration envelope spectrum, (see RF patent No. 2379645, room G01M 15/14, 2010).

Необходимо отметить, что подобная система также обладает невысокой точностью, поскольку по результатам ее диагностики трудно установить связь между источниками возникновения вибрации и изменением спектра. Для серийных агрегатов, находящихся в эксплуатации, такой способ контроля не обладает оперативностью и требует наличия специальной аппаратуры и опытных специалистов. Лазерный вибропреобразователь применим, в основном, в стационарных наземных условиях. Кроме этого, при использовании в данной системе анализаторов спектра огибающей сигнала вибрации с ограниченным динамическим диапазоном, в том числе вблизи частоты оборотов ротора, данное устройство не позволяет обеспечить надежную диагностику агрегата. При этом затрудняется возможность надежно корректировать результаты диагностики состояния агрегата по времени эксплуатации.It should be noted that such a system also has low accuracy, since it is difficult to establish a connection between the sources of vibration and a change in the spectrum based on the results of its diagnostics. For serial units in operation, this control method does not have efficiency and requires special equipment and experienced specialists. The laser vibration transducer is mainly applicable in stationary ground conditions. In addition, when analyzers of the envelope spectrum of the vibration signal with a limited dynamic range, including those near the rotor speed, are used in this system, this device does not allow reliable diagnostics of the unit. At the same time, it becomes difficult to reliably correct the results of diagnostics of the state of the unit by the operating time.

В ближайшем аналоге полезной модели технический результат обеспечивается тем, что в систему вибродиагностики агрегата, обеспечивающую возможность получения информации о частоте вращения ротора и вибрации агрегата блоком диагностики, введен блок корректировки параметров диагностики агрегата по времени эксплуатации, а блок диагностики снабжен блоками сигнализации, формирования локальных виброхарактеристик, формирования локальных эксплуатационных виброхарактеристик, дополнительными блоками сравнения (смотри «Система вибродиагностики газотурбинного двигателя», патент по классу G01M 15/14 (2006.01), дата подачи заявки: 2012.06.28).In the closest analogue of the utility model, the technical result is ensured by the fact that the unit for adjusting the unit's diagnostics parameters by operating time is introduced into the vibration diagnostics system of the unit, which provides the ability to obtain information about the rotor speed and vibration of the unit by the diagnostics unit, and the unit for adjusting the unit's diagnostics parameters by operating time is introduced, and the diagnostics unit is equipped with alarm units for generating local vibration characteristics. , formation of local operational vibration characteristics, additional comparison units (see "Vibration diagnostics system of a gas turbine engine", patent class G01M 15/14 (2006.01), filing date: 2012.06.28).

В то же время, в данном приборе, при проведении диагностики в полевых условиях, также возможно использование блоков сравнения с ограниченным динамическим диапазоном или блоков, в которых сравнение производится путем оценки интегральных уровней вибрации в полосе частот, в том числе вблизи частоты оборотов ротора, что не позволяет обеспечить надежную диагностику агрегата. При этом возможность надежно корректировать результаты диагностики состояния агрегата по времени эксплуатации может быть затруднена вблизи частоты ротора агрегата.At the same time, in this device, when carrying out diagnostics in the field, it is also possible to use comparison blocks with a limited dynamic range or blocks in which the comparison is made by evaluating the integral vibration levels in the frequency band, including near the rotor speed, which does not allow reliable diagnostics of the unit. At the same time, the ability to reliably correct the results of diagnostics of the unit state in terms of operating time can be difficult near the unit rotor frequency.

Техническим результатом использования предлагаемой полезной модели, является устранение этих недостатков за счет повышения точности и надежности вибродиагностики агрегатов, снабженных роторным механизмом непосредственно в процессе эксплуатации, в том числе в условиях использования блоков сравнения с ограниченным динамическим диапазоном или блоков, в которых сравнение производится путем оценки интегральных уровней вибрации в полосе частот вблизи частоты оборотов ротора и ее гармоник.The technical result of using the proposed utility model is the elimination of these shortcomings by increasing the accuracy and reliability of vibration diagnostics of units equipped with a rotary mechanism directly during operation, including under conditions of using comparison units with a limited dynamic range or units in which comparison is made by evaluating integral vibration levels in the frequency band near the rotor speed and its harmonics.

Схема устройства для вибродиагностики агрегатов с роторным механизмом изображена на Фигуре 1. Она включает в себя диагностируемый агрегат 1, на котором установлен датчик частоты вращения роторного механизма 2, датчик вибрации агрегата 3 и блок корректировки параметров диагностики агрегата по времени эксплуатации 4, а также блок диагностики 5. При этом в устройство введены синтезатор гармоник 6, перестраиваемый фильтр 7 и сумматор 8. При этом выход датчика частоты вращения роторного механизма 2 соединен с первым входом блока диагностики 5 и параллельно с входом синтезатора гармоник 6, выход датчика вибрации агрегата 3 соединен с не инвертирующим входом сумматора 8, выход синтезатора гармоник 6 соединен с первым входом перестраиваемого фильтра 7, выход которого соединен с инвертирующим входом сумматора 8, выход которого соединен со вторым входом перестраиваемого фильтра 7 и параллельно со вторым входом блока диагностики 5, а блок корректировки параметров диагностики агрегата 4 соединен с третьим входом блока диагностики 5.A diagram of a device for vibration diagnostics of units with a rotary mechanism is shown in Figure 1. It includes a diagnosed unit 1, on which a rotary mechanism speed sensor 2 is installed, a unit vibration sensor 3 and a unit for adjusting the unit's operating time 4 diagnostic parameters, as well as a diagnostics unit 5. At the same time, a harmonic synthesizer 6, a tunable filter 7 and an adder 8 are introduced into the device 8. In this case, the output of the rotational speed sensor 2 is connected to the first input of the diagnostic unit 5 and in parallel with the input of the harmonic synthesizer 6, the output of the vibration sensor of the unit 3 is connected to the inverting input of the adder 8, the output of the harmonic synthesizer 6 is connected to the first input of the tunable filter 7, the output of which is connected to the inverting input of the adder 8, the output of which is connected to the second input of the tunable filter 7 and in parallel with the second input of the diagnostic unit 5, and the unit for adjusting the diagnostic parameters of the unit 4 connected to the third input of the diagnostic unit 5.

Устройство для вибродиагностики агрегатов с роторным механизмом работает следующим образом, приемник вибрации 3, установленный на агрегате 1 принимает смесь анализируемого вибрационного сигнала, источником которого является диагностируемый агрегат 1 и помехи, источником которой является роторный механизм, входящий в состав агрегата. Поскольку источником помехи является роторный механизм, то помеха представляет собой периодический сигнал, период которого равен времени цикла работы этого механизма. Помеха является взвешенной суммой нескольких первых гармоник основной частоты вращения роторного механизма агрегата 1 некоррелированных с диагностируемым полезным сигналом. Веса (амплитуды) гармоник в сумме определяются формой сигнала помехи. Датчик частоты вращения роторного механизма 2 формирует сигнал пропорциональный ее значению. Этот сигнал поступает на вход синтезатора гармоник 6, где формируется периодический опорный сигнал в виде суммы гармоник с частотами кратными частоте вращения. Поскольку амплитуды этих гармоник равны, постоянны во времени и не зависят от формы сигнала роторного механизма - источника помехи, опорный приемник, состоящий из датчика 2 и синтезатора гармоник 6, является нелинейным. Очевидно, что нелинейный опорный приемник не чувствителен к действию полезного сигнала, возбуждаемого диагностируемым механизмом 1, а сигналы помехи на втором и первом входе перестраиваемого фильтра 7 оказываются коррелированными. Характеристика перестраиваемого фильтра 7 автоматически регулируется таким образом, чтобы сигнал на его выходе как можно меньше отличался от сигнала помехи в суммарном сигнале с датчика вибрации 3. Сигнал с выхода фильтра 7 подается на инвертирующий вход сумматора 8, работающего как вычитающее устройство. В результате на выходе сумматора формируется очищенный от помехи сигнал, подвергаемый анализу в блоке диагностики 5 и сравнению с эталонами, выбираемых в соответствии с продолжительностью эксплуатации агрегата 1 из блока корректировки параметров диагностики агрегата 4 по времени эксплуатации. По существу, перестраиваемый фильтр 7 является реализацией оптимального фильтра Винера. (Смотри, например, Б. Уидроу и др. «Адаптивные компенсаторы помех. Принципы построения и применения.», ТИИЭР, 1975, т. 63, №12).The device for vibration diagnostics of units with a rotary mechanism works as follows, the vibration receiver 3 installed on the unit 1 receives a mixture of the analyzed vibration signal, the source of which is the diagnosed unit 1 and interference, the source of which is the rotor mechanism, which is part of the unit. Since the source of interference is a rotor mechanism, the interference is a periodic signal, the period of which is equal to the cycle time of this mechanism. Noise is a weighted sum of the first few harmonics of the fundamental rotational speed of the rotor mechanism of the unit 1, uncorrelated with the diagnosed useful signal. The weights (amplitudes) of the harmonics in the sum are determined by the shape of the interference signal. The rotational speed sensor of the rotor mechanism 2 generates a signal proportional to its value. This signal is fed to the input of the harmonic synthesizer 6, where a periodic reference signal is formed in the form of a sum of harmonics with frequencies that are multiples of the rotation frequency. Since the amplitudes of these harmonics are equal, constant in time and do not depend on the waveform of the rotor mechanism - the source of interference, the reference receiver consisting of sensor 2 and harmonic synthesizer 6 is nonlinear. It is obvious that the nonlinear reference receiver is not sensitive to the action of the useful signal excited by the diagnosed mechanism 1, and the interference signals at the second and first inputs of the tunable filter 7 are correlated. The characteristic of the tunable filter 7 is automatically adjusted so that the signal at its output differs as little as possible from the interference signal in the total signal from the vibration sensor 3. The signal from the filter 7 output is fed to the inverting input of the adder 8, which operates as a subtractor. As a result, a signal cleaned from interference is formed at the output of the adder, which is analyzed in the diagnostic unit 5 and compared with the standards selected in accordance with the operating time of unit 1 from the unit for correcting the diagnostic parameters of unit 4 by operating time. In essence, the tunable filter 7 is an implementation of the optimal Wiener filter. (See, for example, B. Widrow et al. "Adaptive noise cancellers. Principles of construction and application.", TIER, 1975, vol. 63, No. 12).

Поскольку применяемые в блоке диагностики 5 элементы сравнения диагностируемых сигналов с эталонными, для данного времени эксплуатации могут обладать ограниченным динамическим диапазоном, то возникающие искажения не позволяют обеспечить надежную вибродиагностику агрегата. Предлагаемое устройство устраняет этот недостаток прототипа. Так как помеха от роторного механизма, состоящая из основной частоты и ее гармоник, может значительно превышать сигнал, подвергаемый анализу для диагностики агрегата, то предлагаемое устройство решает задачу вычитания этой помехи из исходного вибрационного сигнала.Since the elements used in the diagnostics unit 5 for comparing the diagnosed signals with the reference ones may have a limited dynamic range for a given operating time, the resulting distortions do not allow reliable vibration diagnostics of the unit. The proposed device eliminates this disadvantage of the prototype. Since the interference from the rotor mechanism, consisting of the fundamental frequency and its harmonics, can significantly exceed the signal that is analyzed to diagnose the unit, the proposed device solves the problem of subtracting this interference from the original vibration signal.

Таким образом, устройство для вибродиагностики агрегатов с роторным механизмом, содержащее блок диагностики, принимающий информацию о частоте вращения роторного механизма и вибрации агрегата, соединенный с блоком корректировки параметров диагностики агрегата по времени эксплуатации, отличается тем, что в него введены синтезатор гармоник, перестраиваемый фильтр с двумя входами и сумматор, так что информация о частоте вращения роторного механизма поступает на вход синтезатора, а выход синтезатора соединен с первым входом перестраиваемого фильтра, при этом выход фильтра соединен с инвертирующим входом сумматора, а на не инвертирующий вход сумматора поступает информация о вибрации агрегата, причем выход сумматора соединен со вторым входом фильтра и параллельно с блоком диагностики.Thus, a device for vibration diagnostics of units with a rotary mechanism, containing a diagnostics block that receives information about the rotational speed of the rotary mechanism and vibration of the unit, connected to the unit for adjusting the parameters of diagnostics of the unit by operating time, differs in that a harmonic synthesizer, a tunable filter with two inputs and an adder, so that information about the rotational speed of the rotary mechanism is fed to the input of the synthesizer, and the output of the synthesizer is connected to the first input of the tunable filter, while the output of the filter is connected to the inverting input of the adder, and information about the vibration of the unit is sent to the non-inverting input of the adder, moreover, the output of the adder is connected to the second input of the filter and in parallel with the diagnostic unit.

Claims

A device for vibration diagnostics of units with a rotary mechanism, containing a diagnostics block that receives information about the rotational speed of the rotary mechanism and vibration of the unit, connected to a unit for adjusting the unit's diagnostic parameters by operating time, characterized in that a harmonic synthesizer, a tunable filter with two inputs and adder, so that information about the rotational speed of the rotary mechanism is fed to the input of the synthesizer, and the output of the synthesizer is connected to the first input of the tunable filter, while the filter output is connected to the inverting input of the adder, and information about the vibration of the unit arrives at the non-inverting input of the adder, and the output of the adder is connected with the second filter input and in parallel with the diagnostic unit.