CS259324B1 - Device for speed comparison - Google Patents

Abstract

Účelem navrhovaného zařízení je dosaženo možnosti vysoké přesnosti a rychlosti komparace otáčk u měřené hřídele a při použití číslicového filtračního obvodu i možnosti zvýšení odolnosti zařízení proti náhodným poruchám. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že druhý tvarovaČ je svým výstupem zapojen současně na počítací vstup časového komparátoru otáček, na nastavovací vstup předvolitelného zpětného čítače a na první vstup hradlovacího členu, přičemž výstup přednastavíte lného zpětného čítače je zapojen na nastavovací vstup časového komparátoru otáček, přitom výstup časového komparátoru otáček je zapojen na nastavovací vstup blokovacího čítače, na jehož počítací vstup je zapojen výstup hradlovacího členu, zároveň jsou na výstup blokovacího čítače paralelně zapojeny výkonový člen a druhý vstup hradlovacího členu. Zařízeni se využije především pro měření otáček parních spalovacích turbín a kompresorů.The purpose of the proposed device is achieved possibilities of high accuracy and comparison speed speed of the measured shaft and in use digital filter circuit and options increasing the resistance of the device against accidental disorders. This purpose is achieved by that the second mold is connected by its output simultaneously to the counting input of the time comparator speed, to the preset input input counter and the first input of the gate member, the output being preset The counter is connected to the comparator of the time comparator speed comparator output speed is connected to the setting input of a blocking counter to which it counts the input is connected to the output of the gate member, at the same time they are at the output of the blocking counter power member and second gate member input. Zařízeni se mainly used for steam speed measurement combustion turbines and compressors.

Description

Vynález se týká zařízení pro komparaci otáček.The present invention relates to a speed comparison device.

Bezpečný provoz rotačních strojů, zejména turbin a kompresorů, vyžaduje jejich přesné a rychlé zajištění proti nadměrnému zvýšení otáček. V provozu se vyskytuji i další požadavky na nepřípustnost dlouhodobého setrvávání turbin nebo kompresorů v určitém rozsahu otáček vzhledem k resonanci lopatek, kritickým otáčkám rotoru apod. Velmi krátká doba rozběhu rotorů těchto strojů vyžaduje vysokou rychlost a přesnost komparace.The safe operation of rotary machines, especially turbines and compressors, requires their precise and fast securing against excessive speed increase. In operation, there are other requirements for the impermeability of long-term residence of turbines or compressors in a certain speed range due to blade resonance, critical rotor speeds, etc. Very short start-up time of rotors of these machines requires high speed and comparison accuracy.

Dosud užívané elektronické systémy umožňovaly komparaci otáček v čase několika desetin sekundy. Jiné elektronické systémy, zejména předních zahraničních firem, používají rozměrná čidla (120 zubů nebo magnetů) za účelem zkrácení komparační doby na několik desítek milisekund.The electronic systems used so far made it possible to compare speeds in a few tenths of a second. Other electronic systems, especially leading foreign companies, use large sensors (120 teeth or magnets) to reduce the comparison time to several tens of milliseconds.

Tyto nevýhody jsou odstraněny zařízením pro kompařaci otáček podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že druhý tvarovač je svým výstupem zapojen současně na počítací vstup časového komparátoru otáček, na nastavovací vstup předvolitelného zpětného čítače a na první vstup hradlovacího členu, přičemž výstup přednastavitelného zpětného čítače je zapojen na nastavovací vstup časového komparátoru otáček, přitom výstup časového komparátoru otáček je zapojen na nastavovací vstup blokovacího čítače, na jehož počítací vstup je zapojen výstup hradlovacího členu, zároveň jsou na výstup blokovacího čítače paralelně zapojeny výkonový člen a druhý vstup hradlovacího členu.These disadvantages are overcome by the speed comparing device of the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The second former is connected simultaneously to the counting input of the speed comparator, the setting input of the preselectable counter and the first input of the gate member, the output of the preset counter being connected to the setting input of the time comparator, the output The speed comparator is connected to the setting input of the blocking counter, to whose counting input the output of the gating member is connected, at the same time the power member and the second input of the gating member are connected in parallel to the output of the blocking counter.

Zařízení dle vynálezu je výhodné tím, že umožňuje vysokou přesnost a rychlost komparace otáček měřené hřídele. Tím, že nepoužívá algoritmus dělení pro převod časového intervalu na otáčky měřené hřídele, je zajištěna jednoduchost celého zařízení, která je předpokladem spolehlivé činnosti. Minimální doba reakce celého zařízení je jedna otáčka měřené hřídele. Číslicový filtrační obvod umožňuje zvyšovat odolnost zařízení proti náhodným poruchám v případě, že je možné rychlost reakce zpomalit.The device according to the invention is advantageous in that it enables high accuracy and speed comparison of the measured shaft speed. By not using the division algorithm to convert the time interval to the speed of the measured shaft, the simplicity of the whole device is ensured, which is a prerequisite for reliable operation. The minimum reaction time of the whole device is one revolution of the measured shaft. The digital filter circuit allows to increase the resistance of the device against accidental failures if the reaction rate can be slowed down.

Příklad zařízení pro komparaci otáček podle vynálezu je zobrazen na připojeném výkrese, který představuje blokové schéma zařízení.An example of a speed comparison device according to the invention is shown in the attached drawing, which is a block diagram of the device.

čidlo ,1 otáček je přes první tvarovač 2 impulsů a dělič 2 kmitočtu zapojen na druhý tvarovač 2 impulsů, který je současně zapojen na počítací vstup 2 časového komparátoru 7 otáček na nastavovací vstup l_0 přednastavitelného zpětného čítače 11 a na první vstup 19 hradlovacího členu 21. Časový komparátor T_ je přes svůj výstup 13 zapojen na nastavovací vstup 14 blokovacího čítače 16, kdežto na jeho nastavovací vstup 6 je zapojen výstup 12 přednastavitelného zpětného čítače 11, na který je zapojen referenční zdroj 2 kmitočtu. Blokovací čítač 16 je svým počítacím vstupem 15 zapojen na výstup 20 hradlovacího členu 22 a svým výstupem 17 je zapojen současně na výkonový člen 22 a na druhý vstup 18 hradlovacího členu 21.The sensor 1 is connected via a first pulse former 2 and a frequency divider 2 to a second pulse former 2 which is simultaneously connected to the counting input 2 of the speed comparator 7 to the setting input 10 of the preset counter 11 and to the first input 19 of the gate member 21. The time comparator T is connected via its output 13 to the setting input 14 of the blocking counter 16, while its setting input 6 is connected to the output 12 of the preset counter 11 to which the frequency reference source 2 is connected. The blocking counter 16 is connected to the output 20 of the gate member 22 by its counting input 15 and its output 17 is connected simultaneously to the power member 22 and to the second input 18 of the gate member 21.

Zdroj referenčního časového intervalu je tvořen referenčním zdrojem kmitočtu 2 ^a přednastavitelným zpětným čítačem 11, který je nastavován na svém výstupu 12 do logické úrovně 0 sestupnou hranou výstupních impulsů druhého tvarovače £ na svém nastavovacím vstupu 10. Logická úroveň 0 na výstupu 12 trvá po dobu referenčního časového intervalu, který je určen číslem, na které se přestavitelný zpětný čítač 11 nastavuje a kmitočtem referenčního zdroje kmitočtu 2· V případě, že perioda impulsů na nastavovacím vstupu 10 je kratší než referenční časový interval, je na výstupu 12 trvale logická úroveň 0.The reference time source is formed by a frequency reference 2 ^{and a} preset counter 11 which is set at its output 12 to logic level 0 by the falling edge of the output pulse of the second shaper 8 at its setting input 10. The logic level 0 at output 12 lasts for the reference period. a time interval, which is determined by the number at which the adjustable back counter 11 is set and the frequency reference frequency 2 frequency. · If the pulse period at the setting input 10 is shorter than the reference time interval, the output 12 is permanently logic level 0.

Nástupní hrana impulsů z druhého tvarovače £ nastavuje výstup 13 časového komparátoru otáček 7 na logickou úroveň 0 i v případě, že na jeho nastavovacím vstupu 2 3^e logická úroveň 1. V případě, že na nastavovacím vstupu 2 je logická úroveň 0, je výstup 13 trvale v logické úrovni 1. Ve svém důsledku to znamená, že výstup 13 časového komparátoru otáček je v logické úrovni 1 v případě, že referenční časový interval je delší než perioda otáčeni měřené hřídele, tzn. když otáčky měřené hřídele jsou větší než zvolená hodnota. V případě, že otáčky měřené hřídele jsou menší než zvolená hodnota, tzn. když referenční časový interval je kratší než perioda otáčené měřené hřídele, je výstup časového komparátoru otáček trvale v logické úrovni 0, protože v době trváni nástupní hrany výstupních impulsů z druhého tvarovače 4, je nastavovací vstup 6 časového komparátoru otáček vždy v logické úrovni 1.The leading edge of the pulses from the second formulator 6 sets the output 13 of the speed comparator 7 to logic level 0 even if its setting input 2 3 ^is logic level 1. If the setting input 2 has logic level 0, output 13 As a result, this means that the output 13 of the speed comparator is at logic level 1 if the reference time interval is longer than the rotation period of the shaft to be measured, i.e. the speed of rotation. when the measured shaft speed is greater than the selected value. If the measured shaft speed is less than the selected value, ie. when the reference time interval is shorter than the period of rotation of the measured shaft, the speed comparator output is permanently at logic level 0, because during the time of the leading edge of the output pulses from the second former 4, the speed input comparator input 6 is always in logic level 1.

Blokovací čítač 16 spolu s hradlovacím členem 21 tvoří číslicový filtrační obvod, který umožňuje volit počet period otáček měřené hřídele, který musí trvat překročení zvolené hodnoty otáček, aby logické úroveň 1, ve výstupu 13 časového komparátoru otáček £ způsobila sepnutí výkonového členu 22. Počet period je reprezentován číslem, na které je blokovací čítač 16 nastaven v případě, že na jeho nastavovacím vstupu 14 je logická úroveň 0, tzn. v případě, že otáčky měřené hřídele nepřekročily předem zvolenou hodnotu.The blocking counter 16 together with the gating member 21 forms a digital filter circuit which allows to select the number of revolutions of the shaft to be measured, which must take the selected revolutions to exceed logic level 1 in the output 13 of the time comparator. is represented by the number on which the blocking counter 16 is set if its setting input 14 has a logic level of 0, i. in case the speed of the measured shaft does not exceed the preselected value.

Na výstupu 17 blokovacího čítače 16 je v tom okamžiku logická proveň 1 a výkonový člen 22 je rozepnut. V případě, že otáčky měřené hřídele překročí předem zvolenou hodnotu, objeví se na jeho nastavovacím vstupu 14 logická úroveň 1, blokovací čítač 16 počítá i tak dlouho, až pomocí impulsů z druhého tvarovače £ dosáhne stavu 0, tzn. stavu, kdy na jeho výstupu 17 se objeví logická úroveň 0, která sepne výkonový člen 22 a zároveň pomocí hradlovacího členu 21 zamezí příchod impulsů na jeho počítací vstup 15,, čímž je počítací cyklus ukončen, z toho stavu je možno filtrační obvod vyvést pouze snížením otáček měřené hřídele, kdy se na výstupu 13 časového komparátoru otáček 7, objeví logická úroveň 0 a blokovací čítač je opět trvale nastavován a výkonový člen rozepnut. Filtrační obvod tak zvyšuje odolnost zapojení proti náhodným poruchám, které trvají kratší dobu než je doba daná počtem period otáček měřené hřídele v případě, že je možné prodloužit dobu reakce celého zapojení.At the output 17 of the blocking counter 16, the logic shaft 1 is at that moment and the power member 22 is open. If the speed of the measured shaft exceeds a preselected value, logic level 1 appears at its setting input 14, the blocking counter 16 continues to count until it reaches the state 0 by means of pulses from the second shaping device 8, i.e.. state, when logic level 0 appears on its output 17, which switches on the power element 22 and at the same time by means of the gating element 21 prevents impulses arriving at its counting input 15, thus completing the counting cycle. speed of the measured shaft, when the logic level 0 appears at the output 13 of the speed comparator 7 and the blocking counter is permanently set again and the power element is opened. The filter circuit thus increases the resistance of the circuit against accidental failures, which last less than the time given by the number of revolutions of the measured shaft in case it is possible to prolong the reaction time of the whole circuit.

Otáčky měřené hřídele jsou prostřednictvím zubového kola snímány čidlem otáček 1., pracujícím na principu vířivých proudů. Výstupní impulsy čidla otáček 2 jsou tvarovány tvarovačem 2_ a přiváděny na vstup děliče kmitočtu 2/ jehož dělicí poměr je roven počtu zubů zubového kola. Na vstup druhého tvarovače impulsů £ tak přichází periodický signál, jehož perioda je rovna době, za kterou měřená hřídel vykoná jednu otáčku. Tato doba je nezávislá na přesnosti výroby zubového kola. Na výstupu druhého tvarovače impulsů £ se objevují v logické úrovni 1 krátké impulsy s dobou trvání zanedbatelnou vůči periodě otáčení měřené hřídele.The speed of the shaft to be measured is sensed by means of a gear wheel with an eddy current sensor 1. The output pulses of the speed sensor 2 are shaped by the former 2 and supplied to the input of the frequency divider 2, whose dividing ratio is equal to the number of teeth of the gear wheel. Thus, at the input of the second pulse former 6 a periodic signal is received, the period of which is equal to the time during which the measured shaft performs one revolution. This time is independent of the gear manufacturing accuracy. At the output of the second pulse former 6, short pulses occur at logic level 1 with a duration that is negligible relative to the period of rotation of the shaft to be measured.

Zařízení dle vynálezu se využije především pro měření otáček parních spalovacích turbin a kompresorů.The device according to the invention is used primarily for measuring the speed of steam combustion turbines and compressors.

Claims (1)

Zařízení pro komparaci otáček sestávající z čidla otáček zapojeného přes první tvarovač impulsů dělič kmitočtu za druhý tvarovač a z refeřenčního zdroje kmitočtu zapojeného na počítací vstup přednastavitelného zpětného čítače vyznačené tím, že druhý tvarovač (4) je svým výstupem zapojen současně na počítací vstup (5) časového komparátoru (7) otáček, , na nastavovací vstup (10) předvolitelného zpětného čítače (11) a na první vstup (19) hradlovacího členu (21), přičemž výstup (12) přednastavitelného zpětného čítače (11) je zapojen na nastavovací vstup (6) časového komparátoru otáček (7), přitom výstup (13) časového komparátoru (7) otáček je zapojen na nastavovací vstup (14) blokovacího čítače (16), na jehož počítací vstup (15) je zapojen výstup (20) hradlovacího členu (21), zároveň jsou na výstup (17) blokovacího čítače (16) paralelně zapojený výkonový člen (22) a druhý vstup (18) hradlovacího členu (21).A speed comparison device comprising a speed sensor connected via a first pulse former to a frequency divider after a second former and a reference frequency source connected to a counting input of a preset counter, characterized in that the second former (4) is connected simultaneously to a counting input (5) of time a speed comparator (7), to the adjusting input (10) of the preselectable counter (11) and to the first input (19) of the gating member (21), the presetting counter (11) output (12) being connected to the adjusting input (6) ) of the speed comparator (7), the output (13) of the speed comparator (7) being connected to the setting input (14) of the blocking counter (16), to whose counting input (15) the output (20) of the gate member (21) is connected ), the power member (22) and the second input are connected in parallel to the output (17) of the interlocking counter (16) (18) a gate member (21).