專利名稱：自動(dòng)偽主相量發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)視發(fā)生在例如發(fā)電廠渦輪發(fā)電機(jī)的軸承那樣的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)器部件中的振動(dòng)問題。
人們已知用位移、速度和/或加速度傳感器去監(jiān)視發(fā)生在這種設(shè)備中的振動(dòng)。為了了解機(jī)器的振動(dòng)狀態(tài)，人們也知道把從中得到振動(dòng)信號(hào)加到一個(gè)諸如跟蹤濾波器，矢量濾波器或快速福利衷變換分析器這樣的分析器，這種分析器獲得例如有關(guān)被監(jiān)視的機(jī)器或部件的振動(dòng)的主頻率和/或振幅的詳細(xì)的振動(dòng)信息。這種分析設(shè)備也可以被加上一個(gè)代表機(jī)器轉(zhuǎn)速的信號(hào)，而該信號(hào)則可由與該機(jī)器相關(guān)聯(lián)的監(jiān)視儀器提供。
人們也業(yè)已知道，將代表機(jī)器旋轉(zhuǎn)的基頻的不同的諧波的信號(hào)加到分析設(shè)備可以獲得各種類型的信息。該信號(hào)則起了調(diào)諧分析器的作用。于是，例如，如果用一個(gè)相應(yīng)于機(jī)器轉(zhuǎn)速的信號(hào)來調(diào)諧分析設(shè)備的話，則對(duì)該振動(dòng)信號(hào)的分析可提供旋轉(zhuǎn)部件平衡狀況的信息。當(dāng)相應(yīng)于機(jī)器轉(zhuǎn)速的信號(hào)是以每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖的脈沖速率組成時(shí)，則通常稱此信號(hào)為主相量信號(hào)，而將具有不同于每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖的脈沖速率的信號(hào)在本文中稱之為偽主相量信號(hào)。如果偽主相量信號(hào)是相應(yīng)于一半的機(jī)器轉(zhuǎn)速，則分析該振動(dòng)信號(hào)可提供有關(guān)諸如磨損狀況的信息，而一個(gè)相應(yīng)于兩倍機(jī)器轉(zhuǎn)速的偽主相量信號(hào)則通過對(duì)此振動(dòng)信號(hào)的分析可得到諸如軸斷裂等狀況的信息。代表其它的機(jī)器轉(zhuǎn)速的諧波或副諧波的偽主相量信號(hào)則能提供有關(guān)機(jī)器工作狀態(tài)的其它類型的信息。
為了獲得所需的信息，就需要將由多個(gè)與機(jī)器相關(guān)聯(lián)的傳感器提供的數(shù)據(jù)連同偽主相量信號(hào)一起同時(shí)加到分析設(shè)備，以便對(duì)它們進(jìn)行振幅和相位比較。
可用如主相量乘法/除法器這樣的器件產(chǎn)生代表各種機(jī)器轉(zhuǎn)速的諧波的偽主相量信號(hào)。這種器件可采用例如Bentley Nevada公司銷售的產(chǎn)品。這種器件設(shè)計(jì)得可從被測機(jī)器的監(jiān)視儀器中接收由每轉(zhuǎn)為一個(gè)脈沖組成的基本主相量信號(hào)，并進(jìn)而產(chǎn)生一個(gè)其脈沖速率與接到的基本主相量信號(hào)相關(guān)的但大大高于它的基準(zhǔn)信號(hào)。
例如，所產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)的脈沖速率可以是基本信號(hào)的1000倍。然后，將該基準(zhǔn)信號(hào)的脈沖速率分除下來，以產(chǎn)生以具有選定脈沖速率的脈沖串表示的偽主相量信號(hào)。該器件包括一個(gè)構(gòu)成一個(gè)用來設(shè)定一選定的脈沖速率倍乘因子的乘法器的第一手動(dòng)控制元件和一個(gè)構(gòu)成一個(gè)用來設(shè)定一選定的脈沖速率除因子的除法器的第二手動(dòng)控制元件。兩種因子均為整數(shù)值，并用來給出脈沖速率等于與機(jī)器旋轉(zhuǎn)速率直接對(duì)應(yīng)的基本速率乘以乘因子和除以除因子的偽主相量信號(hào)。
例如，兩個(gè)控制元件均設(shè)定在相應(yīng)于乘因子和除因子為1的位置，則主相量乘/除法器可產(chǎn)生由每轉(zhuǎn)為一個(gè)脈沖地構(gòu)成的脈沖串。乘法器可以設(shè)定得用2，3等整數(shù)來乘以該脈沖速率，而除法器則可以設(shè)定得用2，3等整數(shù)除以該脈沖速率。
在以上描述的具體的乘法/除法器單元中，每個(gè)控制元件是一個(gè)數(shù)字元件，它產(chǎn)生用代表要求的乘因子或除因的二進(jìn)制數(shù)字組成的多比特二進(jìn)制信號(hào)。
因?yàn)榭刂圃仨毐皇謩?dòng)地裝定，因而其裝定不能快速變化，這樣分析設(shè)備便不能在短時(shí)間內(nèi)改變調(diào)諧，而這正是在機(jī)器起動(dòng)和停緩下來期間為獲得完整的分析數(shù)據(jù)所需的。而且，如果要求用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)解釋由分析器提供的信息，則有關(guān)主相量乘法/除法器的控制元件的裝定的信息必須手動(dòng)地輸入到該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
本發(fā)明的主要目的是為了增強(qiáng)振動(dòng)分析設(shè)備的探測能力，這種分析設(shè)備將從旋轉(zhuǎn)機(jī)器取得的振動(dòng)信號(hào)作為該旋轉(zhuǎn)機(jī)器轉(zhuǎn)速的函數(shù)進(jìn)行處理，并簡化對(duì)代表機(jī)器的轉(zhuǎn)速的信號(hào)的控制。
為此目的，本發(fā)明提出了一種用于根據(jù)代表發(fā)生在機(jī)器中的振動(dòng)的信號(hào)分析旋轉(zhuǎn)機(jī)器的振動(dòng)狀況的設(shè)備，這種設(shè)備包括一個(gè)與其相連的信號(hào)產(chǎn)生器，該信號(hào)產(chǎn)生器接收代表機(jī)器轉(zhuǎn)速的輸入信號(hào)并產(chǎn)生代表一個(gè)與由輸入信號(hào)所代表的轉(zhuǎn)速具有一選定關(guān)系的轉(zhuǎn)速的輸出信號(hào)，該發(fā)生器是響應(yīng)于表示選定關(guān)系值的數(shù)字信號(hào);還包括一個(gè)與其相連的信號(hào)分析設(shè)備用來接收代表振動(dòng)的信號(hào)和來自信號(hào)產(chǎn)生器的輸出信號(hào)，用以將代表振動(dòng)的信號(hào)當(dāng)作用信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生的輸出信號(hào)表示的機(jī)器轉(zhuǎn)速的函數(shù)予以處理，為此，配有用來提供代表選定關(guān)系值的第一數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)供給裝置，和連接在該數(shù)字信號(hào)供給裝置和控制信號(hào)產(chǎn)生器之間的電控信號(hào)產(chǎn)生裝置，用來向該可控信號(hào)產(chǎn)生器供給相應(yīng)于第一數(shù)字信號(hào)并用以設(shè)定選定關(guān)系值的第二數(shù)字信號(hào)。
閱讀了下面對(duì)只作為例子示于附圖中的最佳實(shí)施例的介紹，讀者對(duì)本發(fā)明將會(huì)有更清楚的了解。


圖1是一個(gè)本發(fā)明的加進(jìn)了一個(gè)控制電路的振動(dòng)分析系統(tǒng)的方框圖。
圖2是一個(gè)本發(fā)明的一個(gè)控制裝置的最佳實(shí)施例的電路圖。
圖1示出一個(gè)振動(dòng)數(shù)據(jù)探測和分析系統(tǒng)，在所示的具體實(shí)施例中，它包括一個(gè)矢量濾波器，該矢量濾波器包含多個(gè)通過多個(gè)輸入導(dǎo)線4與由多個(gè)振動(dòng)傳感器產(chǎn)生的被同時(shí)接收到的信號(hào)相連的信號(hào)處理信道，來自各個(gè)振動(dòng)傳感器的信號(hào)被加到各自的處理信道。
矢量濾波器2還進(jìn)一步與一個(gè)主相量乘法器/除法器6相連，該乘法器/除法器通過一個(gè)與機(jī)器監(jiān)視設(shè)備相連的導(dǎo)體8接收與受試機(jī)器轉(zhuǎn)速有一固定關(guān)系的信號(hào)。該器件6又通過導(dǎo)體10給出一個(gè)與導(dǎo)體8上的信號(hào)有一選定比例關(guān)系的信號(hào)。通常，在導(dǎo)體8上的信號(hào)是一些包括相應(yīng)于受試機(jī)器的每周旋轉(zhuǎn)的固定數(shù)目的脈沖串，現(xiàn)有的系統(tǒng)則是每一脈沖相應(yīng)于一周旋轉(zhuǎn)。在導(dǎo)體10中的信號(hào)將是一些重復(fù)速率與通過導(dǎo)體8送來的脈沖的重復(fù)速率有一選定關(guān)系的脈沖串。如前所述，其實(shí)際的比例是通過設(shè)定在主相量乘法器/除法器6中的兩個(gè)控制元件確定的，該兩個(gè)元件中的一個(gè)實(shí)行一個(gè)乘法運(yùn)算，而另一個(gè)則實(shí)行一個(gè)除法運(yùn)算。
矢量濾波器2和主相量乘法器/除法器均可采用市場上可提供的器件，不過按照本發(fā)明，器件6則以下面將會(huì)講述的方式作了修改。濾波器2把通過各導(dǎo)線4加來的振動(dòng)信號(hào)當(dāng)成由導(dǎo)線10加來的機(jī)器轉(zhuǎn)速信號(hào)的函數(shù)來進(jìn)行處理，以便在其各通道的輸出端得到暫時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)。
這些數(shù)據(jù)可通過總線12加到發(fā)電廠的數(shù)據(jù)中心14，在那些以常規(guī)的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋。
如前所述，主相量乘法器/除法器6通常包括控制元件，在市場上現(xiàn)有的器件6是兩個(gè)手動(dòng)的控制元件，例如指拔輪。改變各指撥輪的位置可控制產(chǎn)生一個(gè)用來確定該裝置的乘法或除法因子的多比特二進(jìn)制信號(hào)。要知道的是，因?yàn)樵诂F(xiàn)有的器件中，這種裝定是靠人工進(jìn)行的，所以不能實(shí)行自動(dòng)裝定，并不能在短時(shí)間內(nèi)改變裝定。
本發(fā)明省卻了或至少說廢棄了手動(dòng)裝定部件，而將其中相關(guān)的二進(jìn)制信號(hào)導(dǎo)線，通過總線20和22，將其連結(jié)到經(jīng)總線18與器件6相連的一組繼電器16和連結(jié)到發(fā)電廠數(shù)據(jù)中心14。
其中總線18向控制單元6供給以足以控制單元6的電壓形式的比特信號(hào)，總線20向繼電器16供給操作信號(hào)，而總線22則向發(fā)電廠數(shù)據(jù)中心14供給繼電器的狀態(tài)信號(hào)。
在旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動(dòng)監(jiān)視過程中，對(duì)加到濾波器2的振動(dòng)信號(hào)，可相對(duì)于在由從發(fā)電廠數(shù)據(jù)中心14加來的信號(hào)控制所選定的時(shí)間間隔內(nèi)的任何要求的機(jī)器旋轉(zhuǎn)的諧波或副諧波，進(jìn)行分析。而數(shù)據(jù)中心14的工作，則又根據(jù)存貯的一組定義要被采用的機(jī)器旋轉(zhuǎn)諧波的規(guī)則庫24及根據(jù)由導(dǎo)線10加來的，相應(yīng)于每個(gè)所選諧波的順序及定時(shí)來予以控制。這種規(guī)則庫的建立，以及電廠數(shù)據(jù)中心的這種結(jié)構(gòu)和工作都是根據(jù)在現(xiàn)有技術(shù)的原理進(jìn)行的，而此數(shù)據(jù)中心實(shí)質(zhì)上便是一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
采用這種方法，由濾波器2提供的數(shù)據(jù)配合規(guī)則庫可被解釋和被直接采用，從而迅速給出診斷結(jié)果。
根據(jù)由濾波器2得出的振幅、相位和頻率信息，以現(xiàn)有技術(shù)的方法便可獲得這種診斷結(jié)果。
雖然在上述實(shí)施例中采用了矢量濾波器，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明也可被應(yīng)用于工作于代表機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)的其它已知類型的數(shù)據(jù)分析設(shè)備，這種分析設(shè)備有如跟蹤濾波器和快速福利衰變換分析器。本發(fā)明的這種控制取決于機(jī)器旋轉(zhuǎn)速率的信號(hào)的能力使這種分析能提供有關(guān)在機(jī)器起動(dòng)和停緩過程中存在的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
圖2中示出了一個(gè)可用于一個(gè)主相量乘法器/除法器的繼電器的適用的實(shí)施例，其中乘法器/除法器的乘除因子則由四比特?cái)?shù)字信號(hào)進(jìn)行控制。為此，設(shè)置了四個(gè)用來供給控制乘法因子的比特信號(hào)的繼電器，和設(shè)置了四個(gè)用來供給控制除法因子的比特信號(hào)的繼電器。每個(gè)繼電器包括一個(gè)連接在一個(gè)工作電壓源V1和總線20的一條對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線之間的線圈30，包括一個(gè)第一可動(dòng)開關(guān)32，它有一個(gè)與總線22的一條導(dǎo)線相連的固定觸點(diǎn)，和包括一個(gè)第二可動(dòng)開關(guān)33，它有一個(gè)與總線18的一條導(dǎo)線相連的固定觸點(diǎn)。每個(gè)繼電器的第一開關(guān)32的常用觸點(diǎn)與一個(gè)電壓源V2相連接，該電壓V2被選擇得用來向數(shù)據(jù)中心14供給一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?hào)電平。每個(gè)繼電器的第二開關(guān)33的常開觸點(diǎn)與總線18的一條導(dǎo)線相連接，此條導(dǎo)線在單元6中與單元6的各控制元件的工作電壓源相連，當(dāng)繼電器線圈被激勵(lì)后，其相應(yīng)的開關(guān)32和33便被轉(zhuǎn)換，使開關(guān)32的相應(yīng)固定觸點(diǎn)加上了一個(gè)用以向數(shù)據(jù)中心14供給一個(gè)繼電器作動(dòng)監(jiān)視信號(hào)所需電壓幅值的電壓V2，同時(shí)將開關(guān)33的相應(yīng)的固定觸點(diǎn)連接到單元6中上述提到的工作電壓源上。每條總線18，22與一個(gè)單獨(dú)的繼電器開關(guān)相連也起了電氣地隔離兩總線和與其相連的電路的作用。
每個(gè)繼電器線圈30的激勵(lì)是受電廠數(shù)據(jù)中心14對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出的信號(hào)狀態(tài)控制的。通常，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理設(shè)備的一個(gè)輸出端的信號(hào)狀態(tài)是以阻抗值的形式給出的。用一個(gè)對(duì)地的低阻抗值表示相位于二進(jìn)制“1”的信號(hào)狀態(tài)，而以高阻抗值來表示二進(jìn)制“0”。于是當(dāng)在一條特定的總線205的信號(hào)表示一個(gè)二進(jìn)制“1”時(shí)，則該線將代表一個(gè)低阻抗，這就閉合了相應(yīng)的繼電器的電流通路以激勵(lì)該繼電器。
這樣，可用總線22上的信號(hào)來可靠地表明繼電器16的狀態(tài)，因?yàn)檫@些信號(hào)是取決于這些繼電器的實(shí)際的開關(guān)狀態(tài)而不是取決于出現(xiàn)在總線20的諸導(dǎo)線上的信號(hào)。因此，繼電器16構(gòu)成了一接口，與總線20的諸線相連的電廠數(shù)據(jù)中心的輸出端的輸出狀態(tài)經(jīng)此接口被轉(zhuǎn)換成適合于控制裝定主相量乘法器/除法器6的信號(hào)。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，按照本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，繼電器16也可用功能類似的器件，諸如半導(dǎo)體開關(guān)這種器件代替之。
附圖中的參考數(shù)字說明名稱 參考號(hào) 附圖矢量濾波器 2 1主相量乘法/除法器 6 1電廠數(shù)據(jù)中心 14 1繼電器 16 1規(guī)則庫 26 權(quán)利要求
1.一種用于根據(jù)代表發(fā)生在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的振動(dòng)的諸信號(hào)分析該機(jī)器的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)相連的控制信號(hào)產(chǎn)生器(6)，用來接收一個(gè)代表機(jī)器旋轉(zhuǎn)速率的輸入信號(hào)(8)和產(chǎn)生一個(gè)代表一個(gè)與上述輸入信號(hào)表示的旋轉(zhuǎn)速率有一選定關(guān)系的旋轉(zhuǎn)速率的輸出信號(hào)，而上述產(chǎn)生器是響應(yīng)于設(shè)定上述選定關(guān)系值的數(shù)字信號(hào)；包括一個(gè)相連的信號(hào)分析設(shè)備(2)，用來接收代表振動(dòng)的信號(hào)和來自信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)，以把代表振動(dòng)的信號(hào)處理為由信號(hào)產(chǎn)生器(6)的輸出信號(hào)表示的機(jī)器旋轉(zhuǎn)速率的函數(shù)，其特征在于數(shù)字信號(hào)供給裝置(14)適用于提供代表選定關(guān)系值的第一數(shù)字信號(hào)；及電控信號(hào)產(chǎn)生裝置(16)連接在所述數(shù)字信號(hào)供給裝置(14)和所述可控信號(hào)產(chǎn)生器(6)之間，以用來向所述可控信號(hào)產(chǎn)生器(6)供給相應(yīng)于第一數(shù)字信號(hào)和用作設(shè)定選擇關(guān)系值的第二數(shù)字信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述信號(hào)產(chǎn)生裝置(16)包括各具有一個(gè)線圈(30)的多個(gè)繼電器，和包括當(dāng)該線圈通以激勵(lì)電流時(shí)可在一個(gè)第一開關(guān)狀態(tài)和第二開關(guān)狀態(tài)之間移動(dòng)的可動(dòng)開關(guān)裝置(33)，每個(gè)所述線圈(30)與所述數(shù)字信號(hào)供給裝置(14)相連，這樣使激勵(lì)電流的供應(yīng)受來自所述數(shù)字信號(hào)供給裝置(14)的相應(yīng)的第一數(shù)字信號(hào)的控制，而每個(gè)所述可動(dòng)開關(guān)裝置(33)則與所述可控信號(hào)產(chǎn)生器(6)相連，以供給一個(gè)具有一個(gè)信號(hào)狀態(tài)取決于所述可動(dòng)開關(guān)裝置(33)的開關(guān)狀態(tài)的相應(yīng)的第二數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于第一數(shù)字信號(hào)具有與第二數(shù)字信號(hào)不同的形式。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于用所述控制信號(hào)產(chǎn)生器(6)的輸出信號(hào)表示的選定關(guān)系包括一個(gè)乘法因子和一個(gè)除法因子;所述的可控信號(hào)產(chǎn)生器(6)是響應(yīng)于兩組數(shù)字信號(hào)，一組確定乘法因子值，而另一組確定除法因子值;及所述多個(gè)繼電器是由兩組繼電器組成的，每組提供一組確定各自因子值的第二數(shù)字信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于加到所述可控信號(hào)產(chǎn)生器(6)的輸入信號(hào)是由一個(gè)重復(fù)速率相應(yīng)于機(jī)器轉(zhuǎn)速的脈沖串構(gòu)成的，而所述可控信號(hào)產(chǎn)生器(6)是可用來給出其重復(fù)速率不同于輸入信號(hào)重復(fù)速率的脈沖串形式的輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述信號(hào)分析設(shè)備(2)是一個(gè)矢量濾波器，它由多個(gè)濾波通道，每個(gè)通道都連接得用來接收各自的代表振動(dòng)的信號(hào)和接收所述可控信號(hào)發(fā)生器(6)的所述輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于導(dǎo)線裝置(22)被連接用以向所述數(shù)字信號(hào)供給裝置(14)供給相應(yīng)于第一數(shù)字信號(hào)和充作狀態(tài)信號(hào)的第三數(shù)字信號(hào)。
全文摘要
用于根據(jù)代表發(fā)生在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的振動(dòng)的信號(hào)分析振動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備，由其中的數(shù)字信號(hào)供給裝置可提供代表選定關(guān)系值的第一數(shù)字信號(hào)，將其中的電控信號(hào)產(chǎn)生裝置連接在上述供應(yīng)裝置和其中的可控信號(hào)產(chǎn)生器之間，以用來向所述可控信號(hào)產(chǎn)生供應(yīng)相應(yīng)于第一數(shù)字信號(hào)和用作設(shè)定選擇關(guān)系值的第二數(shù)字信號(hào)。
文檔編號(hào)C07D487/04GK1053839SQ9110056
公開日1991年8月14日 申請(qǐng)日期1991年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月31日
發(fā)明者伊安·J·金, 邁克爾·P·周 申請(qǐng)人:西屋電氣公司