Устройство для вибрационного контроля (варианты)

Устройство для вибрационного контроля (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к устройствам вибрационного контроля и защиты роторных агрегатов, таких, например, как турбины.

Известно устройство контроля и защиты от повреждений, содержащее блоки сбора и обработки данных, соединенные последовательно, причем выход последнего блока в каждой группе блоков сбора и обработки данных соединен с входом компьютера, выход которого является выходом управления, контролируемым оборудованием [US patent application publication US 2004/0054921 A1, 18.03.2004].

Недостатком данной системы является сравнительно низкая надежность и достоверность функционирования.

Известно устройство для вибрационного контроля, содержащее датчик вибрации, выход которого соединен с входом блока сбора и обработки данных, который содержит одноканальный аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом процессора обработки сигналов, выход которого соединен с цифровым входом микроконтроллера, цифровой последовательный интерфейс которого соединен с последовательной асинхронной шиной, а выход сигнала аварии микроконтроллера является выходом сигнала аварийной ситуации контролируемого объекта блока сбора и обработки данных, последовательная асинхронная шина соединена через адаптер асинхронных шины с входом USB компьютера. [Научно - производственное предприятие «Измерительные Технологии», "Каталог продукции 2007", http://mtels.ru/catalogue.html, стр.21, 2007 г.].

К недостаткам данного решения следует отнести сравнительно низкую надежность и достоверность функционирования данного устройства. Действительно, с одной стороны обработка сигнала от датчика выполняется последовательно аналого-цифровым преобразователем, процессором обработки сигнала и микроконтроллером. Это приводит к росту количества оборудования, пропорциональному числу узлов в канале, а большое количество оборудования само по себе приводит к увеличению вероятности отказа. С другой стороны, отказ одного из элементов в данном канале приводит к полному отказу канала и это снижает достоверность обнаружения аварийной ситуации и, следовательно, надежность системы. В данном устройстве отсутствует реализация логики защиты, которая в таких системах выполняется внешним модулем логики защиты, который реализован на основе микроконтроллера, что при любом отказе (обрыв линии связи, аппаратурный отказ в модуле логики защиты или программный сбой в его микроконтроллере) приведет к отказу всей системы защиты роторного агрегата.

Известно устройство контроля вибрации, содержащее датчик вибрации, выход которого соединен с входом блока сбора и обработки данных, содержащего элемент сравнения измеренного значения с заданным порогом [Патент Российской федерации №2282169, G01M 7/00, приор. 13.05.2005].

Недостатком данного устройства является сравнительно низкая достоверность определения недопустимого вибрационного состояния контролируемого объекта, так как в нем решение принимается на основании информации, поступающей только от одного датчика.

Известна система вибрационной диагностики и предупреждения аварийной ситуации на эксплуатируемом объекте, содержащая датчики вибрации, выходы которых через согласующие элементы подключены к элементу сравнения, выход которого соединен с входом порогового элемента Патент Российской федерации №2288470, G01N 29/04, приор. 04.04.2005].

Недостатками данной системы являются сравнительно низкая надежность, так как повреждение отдельного элемента устройства нарушает его работоспособность в целом.

Для повышения достоверности срабатывания защиты по превышению порога опасного уровня вибрации рекомендуется обеспечивать ее срабатывание при превышении значения «для горизонтальной и вертикальной вибрации для двух соседних опор или по их сочетанию. Под соседними понимаются подшипники одного ротора или смежные подшипники разных роторов» роторного агрегата [раздел 3.3.5 РД 153-34.1-35.116-2001, стр.18. РАО БЭС, ОРГРЭС, 2001 г.].

Известно устройство для вибрационного контроля, содержащее датчики, выходы которых соединены с входами блока сбора и обработки данных, которые соединены с входами согласующих элементов, выходы которых соединены с входами многоканального аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом процессора обработки сигналов, выход которого соединен с входом микроконтроллера, выход которого через интерфейсный элемент соединен с шиной передачи данных, которая подключена к входу компьютера [Патент США №7142990 В2, МКИ G06F 11/00, Н. кл. 702/35, 2006 г.].

Недостатком этого устройства является его сравнительно низкая надежность и достоверность функционирования.

Известно устройство для вибрационного контроля, содержащее блоки сбора и обработки данных, входы каждого из которых соединены через согласующий элемент с выходом соответствующего датчика, блоки сбора и обработки данных содержат формирователи сигналов, два аналого-цифровых преобразователя, входы которых соединены с выходами формирователей сигналов, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с цифровым входом второго аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом процессора обработки сигналов, выход цифрового последовательного интерфейса которого является выходом данного блока сбора и обработки данных, блоки сбора и обработки данных соединены последовательно и выход последнего соединен с входом сетевого контроллера компьютера [Multi-drop, simultaneous sampling sensor network system for aerospace testing and monitoring applications. A.Karolys, F.GenKuong, Sensors applications symposium, 2007, ШЕЕ Volume, Issue, 6-8 Feb 2007, p.1-6]. Недостатками данного устройства являются сравнительно низкая надежность и достоверность функционирования. Действительно, отказ одного из блоков сбора и обработки данных приводит к неработоспособности всей системы в целом как из-за разрыва шины передачи данных в компьютер, так и из-за потери информации от датчиков, подключенных к данному измерительному блоку, а следовательно, к пропуску сигналов о превышении опасного уровня вибрации, которое может быть зафиксировано этими датчиками.

Известно устройство для вибрационного контроля, содержащее блоки сбора и обработки данных, аналоговые входы каждого из которых соединены с выходам соответствующих датчиков, которые объединены в группу, соответствующую узлу контролируемого агрегата, сетевой выход каждого из блоков сбора и обработки данных соединен с сетевой шиной, которая подключена к компьютеру, а выходы аварийных сигналов блоков сбора и обработки данных соединены с шиной сигналов защиты контролируемого агрегата [Патент US №6012484 В2, приоритет от 28.06.2005, Н. кл. 702/188, МКИ G01F 1/56. Modular monitoring and protection system topology].

Наиболее близким к предложенному и выбранным в качестве прототипа является устройство для вибрационного контроля, содержащее датчики, а также блок сбора и обработки данных, который содержит первый аналого-цифровой преобразователь высокого разрешения, выход которого соединен с входом ввода данных процессора обработки сигналов, выход которого соединен через цифровой интерфейс с входами микроконтроллера, вход ввода данных которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, а выход микроконтроллера соединен через интерфейсный элемент с асинхронной последовательной шиной, которая соединена с входом последовательного интерфейса компьютера, выход которой является выходом аварийного сигнала, а входы первого аналого-цифрового преобразователя соединены через согласующие элементы с выходами датчиков [ICHM 20/20 Serial communication data acquisition and processing system. Getting started guide', 2004, Oceana Sensor Technologies Inc.].

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности и достоверности функционирования устройства для вибрационного контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве вибрационного контроля, содержащем датчики, а также блок сбора и обработки данных, который содержит первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом ввода данных процессора обработки сигналов, выход которого соединен через цифровой интерфейс с входами микроконтроллера, вход ввода данных которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, а выход микроконтроллера соединен через интерфейсный элемент с асинхронной последовательной шиной, которая соединена с входом последовательного интерфейса компьютера, выход которого является выходом аварийного сигнала, а выходы датчиков соединены с входами блока сбора и обработки данных, согласно изобретению входы блока сбора и обработки данных соединены через согласующие элементы с входами формирователя сигналов, выходы которого соединены с входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, входы синхронизации процессора обработки сигналов и микроконтроллера соединены с выходом датчика фазовой отметки, выход процессора обработки сигналов соединен через дополнительный интерфейсный элемент с дополнительной асинхронной последовательной шиной, которая соединена с дополнительным входом последовательного интерфейса компьютера, логические выходы процессора обработки сигнала и микроконтроллера соединены с входами модуля логики защиты, выход которого является дополнительным выходом аварийного сигнала, а шины питания соединены с входами модуля вторичного питания, выходы которого соединены с входами питания согласующих элементов, в устройство также введены датчики температуры, выходы которых соединены с дополнительными входами блока сбора и обработки данных, которые через дополнительные согласующие элементы соединены с дополнительными входами формирователя сигналов.

В предлагаемом устройстве с одной стороны минимизируется количество измерительных блоков, количество которых не превышает количества подшипниковых узлов роторного агрегата, что позволяет существенно уменьшить количество процессоров обработки сигналов и микроконтроллеров, необходимых для реализации измерительных блоков. При этом за счет того, что каждый блок сбора и обработки данных параллельно обрабатывает сигналы от датчиков, установленных как на данном подшипниковом узле, так и от датчиков, установленных на соседнем подшипниковом узле, одновременно процессором обработки сигналов и микроконтроллером, обеспечивается резервирование такой обработки и даже полный отказ процессора обработки сигналов или микроконтроллера, а также одного из аналого-цифровых преобразователей данного блока сбора и обработки данных, который не приведет к потере информации, относящейся к данным подшипниковым узлам. Поскольку в каждом блоке сбора и обработки данных формируются оценки превышения уровня аварийных уставок вибрации для данного и соседних подшипниковых узлов, в блоке сбора и обработки данных можно реализовать рекомендуемые алгоритмы защиты, причем в самом блоке выполнение данных алгоритмов дублируется, что повышает надежность, а выдача общего сигнала аварийного останова в виде функции монтажное ИЛИ для таких блоков сбора и обработки данных позволяет получить отказоустойчивый высоконадежный сигнал защиты от аварии. Дополнительное повышение надежности системы обеспечивается за счет использования дублирующего формирования сигнала аварии на выходе компьютера, данные в который поступают по независимым каналам передачи данных по асинхронному последовательным интерфейсам, например сетевому каналу передачи данных.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что датчики температуры конструктивно объединены с датчиками вибрации подшипниковых узлов контролируемого агрегата.

Другой отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что второй аналого-цифровой преобразователь интегрирован с микроконтроллером.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом интегрирующего элемента и с входом первого фильтра нижних частот, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот, входы которых соединены с выходами соответствующих интегрирующих элементов.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом интегрирующего элемента, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот, входы которых соединены с выходами соответствующих интегрирующих элементов.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом соответствующего первого фильтра нижних частот, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот, входы которых соединены с соответствующими входами формирователя сигналов.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом соответствующего первого фильтра нижних частот, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот, входы которых соединены с входами формирователя сигналов, соответствующих датчикам, которые использованы для защиты.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом соответствующего коммутирующего узла, который соединен с первыми контактами первого и второго коммутирующих элементов, переключающие контакты которых соединены с входами соответствующих первого и второго фильтра нижних частот, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами формирователя сигналов, а вторые входы коммутирующих элементов каждого коммутирующего узла соединены с вспомогательными входами формирователя сигналов.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов входы соединены с входами матричного аналогового коммутатора, первые и вторые выходы которого соединены с входами соответственно первых и вторых фильтров нижних частот, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами формирователя сигналов, дополнительные входы которого соединены с вспомогательными входами матричного аналогового коммутатора, управляющие входы которого соединены с шиной управляющего кода.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что модуль логики защиты содержит логический элемент И, входы которого являются входами модуля логики защиты, а выход является его выходом.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что модуль логики защиты содержит логический элемент ИЛИ, входы которого являются входами модуля логики защиты, а выход является его выходом.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что модуль логики защиты содержит логический элемент ИЛИ и мажоритарный логический элемент, входы логического элемента ИЛИ являются входами модуля логики защиты, а выход является его выходом, дополнительные входы модуля логики защиты соединены с входами мажоритарного логического элемента, выход которого соединен с дополнительным входом логического элемента ИЛИ.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что модуль логики защиты содержит логические элементы И, ИЛИ и мажоритарный логический элемент; входы логического элемента И являются входами модуля логики защиты, а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, выход которого является выходом модуля логики защиты, дополнительные входы модуля логики защиты соединены с входами мажоритарного логического элемента, выход которого соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что модуль вторичного питания содержит преобразователь напряжений, вход которого соединен с входами токоограничивающих элементов, выходы которых являются выходами модуля вторичного питания, входы которого через развязывающие диоды и токоограничивающий элемент соединены с входом преобразователя напряжений.

В качестве токоограничивающих элементов использованы стабилизаторы напряжения с защитой от короткого замыкания, самовосстанавливающиеся предохранители или токоограничивающие диоды.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что фильтр нижних частот содержит операционный усилитель, выход которого является выходом фильтра нижних частот, вход которого соединен через первый резистор с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, которая соединена с прямым входом операционного усилителя, инверсный вход которого соединен через второй резистор с первым выводом первого конденсатора, инверсный вход операционного усилителя соединен через второй конденсатор с выходом операционного усилителя, который через третий резистор соединен с первым выводом первого конденсатора.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что фильтр нижних частот содержит операционный усилитель, выход которого является выходом фильтра нижних частот, вход которого соединен через первый резистор с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, которая соединена с прямым входом операционного усилителя, инверсный вход которого соединен через второй резистор с первым выводом первого конденсатора, инверсный вход операционного усилителя соединен через второй конденсатор с выходом операционного усилителя, который через третий резистор соединен с первым выводом первого конденсатора, который через первый коммутирующий элемент соединен с первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, а выход операционного усилителя соединен через второй коммутирующий элемент с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что интегрирующий элемент содержит операционный усилитель, выход которого является выходом интегрирующего элемента, вход которого соединен через первый резистор с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, которая соединена с прямым входом операционного усилителя, инверсный вход которого соединен через второй резистор с первым выводом первого конденсатора, инверсный вход операционного усилителя соединен через второй конденсатор с выходом операционного усилителя, который через третий резистор соединен с первым выводом первого конденсатора.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что интегрирующий элемент содержит операционный усилитель, выход которого является выходом интегрирующего элемента, вход которого соединен через первый резистор с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной, которая соединена с прямым входом операционного усилителя, инверсный вход которого соединен через второй резистор с первым выводом первого конденсатора, инверсный вход операционного усилителя соединен через второй конденсатор с выходом операционного усилителя, который через третий резистор соединен с первым выводом первого конденсатора, который через первый коммутирующий элемент соединен с первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с общей шиной; а выход операционного усилителя соединен через второй коммутирующий элемент с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с инверсным входом операционного усилителя.

Во втором варианте исполнения устройство для вибрационного контроля содержит датчики, а также блок сбора и обработки данных, который содержит первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом ввода данных процессора обработки сигналов, выход которого соединен через цифровой интерфейс с входами микроконтроллера, вход ввода данных которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, а выход микроконтроллера соединен через интерфейсный элемент с асинхронной последовательной шиной, которая соединена с входом последовательного интерфейса компьютера, выход которого является выходом аварийного сигнала, а выходы датчиков соединены с входами блока сбора и обработки данных, входы блока сбора и обработки данных соединены через согласующие элементы с входами формирователя сигналов, выходы которого соединены с входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, входы синхронизации процессора обработки сигналов и микроконтроллера соединены с выходам датчика фазовой отметки, выход процессора обработки сигналов соединен через дополнительный интерфейсный элемент с дополнительной асинхронной последовательной шиной, которая соединена с дополнительным входом последовательного интерфейса компьютера, логические выходы процессора обработки сигнала и микроконтроллера соединены с входами модуля логики защиты, выход которого является дополнительным выходом аварийного сигнала, а шины питания соединены с входами модуля вторичного питания, выходы которого соединены с входами питания согласующих элементов, в устройство также введены цифровые датчики температуры, выходы которых соединены с дополнительными входами блока сбора и обработки данных, которые через дополнительный согласующий элемент соединены с шиной цифрового интерфейса блока сбора и обработки данных.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в блоке сбора и обработки данных шина цифрового интерфейса соединена с шиной цифрового интерфейса микроконтроллера и процессора обработки сигналов.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в блоке сбора и обработки данных шина цифрового интерфейса соединена с шиной цифрового интерфейса микроконтроллера.

Другое отличие устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в блоке сбора и обработки данных шина цифрового интерфейса соединена с шиной цифрового интерфейса процессора обработки сигналов.

Таким образом, получение данных с цифровых датчиков температуры может быть выполнено путем передачи их по шине цифрового интерфейса как на микроконтроллер, так и на процессор обработки сигналов, а также на оба этих элемента.

В третьем варианте устройство для вибрационного контроля содержит датчики, а также блок сбора и обработки данных, который содержит первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом ввода данных процессора обработки сигналов, выход которого соединен через цифровой интерфейс с входами микроконтроллера, вход ввода данных которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, а выход микроконтроллера соединен через интерфейсный элемент с асинхронной последовательной шиной, которая соединена с входом последовательного интерфейса компьютера, выход которого является выходом аварийного сигнала, а выходы датчиков соединены с входами блока сбора и обработки данных, согласно изобретению входы блока сбора и обработки данных соединены через согласующие элементы с входами формирователя сигналов, выходы которого соединены с входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, входы синхронизации процессора обработки сигналов и микроконтроллера соединены с выходом датчика фазовой отметки, выход процессора обработки сигналов соединен с входом дополнительного интерфейсного элемента, логические выходы процессора обработки сигнала и микроконтроллера соединены с входами модуля логики защиты, выход которого является дополнительным выходом аварийного сигнала, а шины питания соединены с входами модуля вторичного питания, выходы которого соединены с входами питания согласующих элементов, в устройство также введены датчики температуры, выходы которых соединены с дополнительными входами блока сбора и обработки данных, которые через дополнительные согласующие элементы соединены с соответствующими входами формирователя сигналов.

Другое отличие третьего варианта исполнения устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом соответствующего первого фильтра нижних частот, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот, входы которых соединены с входами формирователя сигналов, соответствующих датчикам, которые использованы для защиты.

Другое отличие третьего варианта исполнения устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов входы соединены с входами матричного аналогового коммутатора, первые и вторые выходы которого соединены с входами соответственно первых и вторых фильтров нижних частот, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами формирователя сигналов, вспомогательные входы которого соединены с вспомогательными входами матричного аналогового коммутатора, управляющие входы которого соединены с шиной управляющего кода.

В четвертом варианте исполнения устройство для вибрационного контроля содержит датчики, а также блок сбора и обработки данных, который содержит первый аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с входом ввода данных процессора обработки сигналов, выход которого соединен через цифровой интерфейс с входами микроконтроллера, вход ввода данных которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя, а выход микроконтроллера соединен с входом интерфейсного элемента, и содержит также асинхронную последовательную шину, которая соединена с входом последовательного интерфейса компьютера, выход которого является выходом аварийного сигнала, а выходы датчиков соединены с входами блока сбора и обработки данных, согласно изобретению входы блока сбора и обработки данных соединены через согласующие элементы с входами формирователя сигналов, выходы которого соединены с входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, входы синхронизации процессора обработки сигналов и микроконтроллера соединены с выходом датчика фазовой отметки, выход процессора обработки сигналов соединен через дополнительный интерфейсный элемент с асинхронной последовательной шиной, логические выходы процессора обработки сигнала и микроконтроллера соединены с входами модуля логики защиты, выход которого является дополнительным выходом аварийного сигнала, а шины питания соединены с входами модуля вторичного питания, выходы которого соединены с входами питания согласующих элементов, в устройство также введены датчики температуры, выходы которых соединены с дополнительными входами блока сбора и обработки данных, которые через дополнительные согласующие элементы соединены с соответствующими входами формирователя сигналов.

Другое отличие четвертого варианта исполнения устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов каждый вход соединен с входом соответствующего первого фильтра нижних частот, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот, входы которых соединены с входами формирователя сигналов, соответствующих датчикам, которые использованы для защиты.

Другое отличие четвертого варианта исполнения устройства для вибрационного контроля состоит в том, что в формирователе сигналов входы соединены с входами матричного аналогового коммутатора, первые и вторые выходы которого соединены с входами соответственно первых и вторых фильтров нижних частот, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами формирователя сигналов, вспомогательные входы которого соединены с вспомогательными входами матричного аналогового коммутатора, управляющие входы которого соединены с шиной управляющего кода.

На фиг.1 показана структурная схема первого варианта устройства для вибрационного контроля. На фиг.2-4 показаны схемы примеров, поясняющих выполнение устройства для вибрационного контроля по второму варианту выполнения. На фиг.5-6 представлены варианты выполнения формирователя сигналов. На фиг.7 и 8 представлены варианты выполнения формирователя сигналов для случаев использования датчиков температуры с аналоговым выходом и, следовательно, дополнительными входами формирователя, и для случая использования датчиков температуры с цифровым выходом соответственно. На фиг.9 и 10 представлены варианты выполнения формирователя сигналов для случаев использования датчиков температуры с аналоговым выходом и, следовательно, дополнительными входами формирователя, и для случая использования датчиков температуры с цифровым выходом соответственно, причем здесь на вторые выходы подаются только сигналы от датчиков, задействованных в защите. На фиг.11 показана структурная схема формирователя с использованием коммутирующих элементов для случая использования датчиков температуры с цифровым выходом. На фиг.12 и 13 показаны структурные схемы вариантов исполнения коммутирующих элементов. На фиг.14 и 15 представлены варианты выполнения формирователя сигналов с матричным коммутатором для случаев использования датчиков температуры с аналоговым выходом и, следовательно, дополнительными входами формирователя, и для случая использования датчиков температуры с цифровым выходом соответственно. На фиг.16-24 показаны варианты реализации модуля логики защиты. На фиг.25 показана структурная схема варианта выполнения вторичного узла питания. На фиг.26-28 показаны структурные схемы возможных вариантов выполнения фильтров нижних частот и интегрирующих элементов. На фиг.29 и 30 показаны структурные схемы третьего и четвертого вариантов выполнения устройства для вибрационного контроля. На фиг.31 и 32 показаны примеры структурных схем процессора обработки сигналов и микроконтроллера. На фиг.33 приведены амплитудно-частотные характеристики фильтров нижних частот и интегрирующих элементов, поясняющие их функционирование.

Устройство для вибрационного контроля содержит блок сбора и обработки данных 1, датчики 2-6, установленные на подшипниковых узлах 7, а также датчики фазовой отметки 8 и осевого сдвига 9-11 ротора, а также датчики температуры 12. Блок сбора и обработки данных 1 содержит первый 13 и второй 14 аналого-цифровые преобразователи. Выход асинхронного интерфейса 15 передачи данных соединен с шиной передачи данных 16, которая через входной интерфейс 17 подключена к компьютеру 18, выход 19 которого является выходом сигнала защитного отключения агрегата. Выходы датчиков соединены с входами согласующих элементов 20-32, выходы которых соединены с входами формирователя сигналов 33. Выход первого аналого-цифрового преобразователя 13 соединен с входом ввода данных процессора обработки сигналов 34, выход которого соединен через цифровой интерфейс с входами микроконтроллера 35, вход ввода данных которого соединен с выходом второго аналого-цифрового преобразователя 14, входы синхронизации процессора обработки сигналов 34 и микроконтроллера 35 соединены с выходом датчика фазовой отметки 8, выход процессора обработки сигналов 34 соединен через дополнительный интерфейсный элемент 31 с дополнительной асинхронной последовательной шиной 36, которая соединена с дополнительным входом 37 последовательного интерфейса компьютера 18, логические выходы процессора обработки сигнала 34 и микроконтроллера 35 соединены с входами модуля логики защиты 38, выход которого является дополнительным выходом 39 аварийного сигнала, а шины 40 и 41 питания соединены с входами модуля вторичного питания 42, выходы которого соединены с входами питания согласующих элементов 20-32, а дополнительные выходы являются шинами питания блока сбора и обработки данных 1. Выходы датчиков температуры 12 соединены с дополнительными входами блока сбора и обработки данных, которые через дополнительные согласующие элементы 43 соединены с дополнительными входами формирователя сигналов 33.

Датчики температуры 12 могут быть конструктивно объединены с датчиками вибрации подшипниковых узлов контролируемого агрегата [Model 793Т-3 General purpose accelerometer with internal temperature sensor. Wilcoxon Research Inc, декабрь 2007 г. или Low cost, embeddable accelerometers, PCB piezotronics, 2002 г.].

Во втором варианте исполнения фиг.2-4 в устройство также введены цифровые датчики температуры 12, выходы которых соединены с дополнительными входами блока сбора и обработки данных 1, которые через дополнительный согласующий элемент 43 соединены с шиной цифрового интерфейса блока сбора и обработки данных 1. В блоке сбора и обработки данных 1 шина цифрового интерфейса может быть соединена с шиной цифрового интерфейса микроконтроллера 35 и процессора обработки сигналов 34, как показано на фиг.2, или только с шиной цифрового интерфейса процессора обработки сигналов 34, как показано на фиг.3, или только с шиной цифрового интерфейса микроконтроллера 35, как показано на фиг.4.

Второй аналого-цифровой преобразователь 14 может быть интегрирован с микроконтроллером 35.

В формирователе сигналов 33 для каждого канала, как показано на фиг.5, каждый вход соединен с входом интегрирующего элемента 44 и с входом первого фильтра нижних частот 45, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов 33, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот 46, входы которых соединены с выходами соответствующих интегрирующих элементов 44.

В формирователе сигналов 33 для каждого канала, как показано на фиг.6, каждый вход соединен с входом интегрирующего элемента 44, выход которого соединен с входом первого фильтра нижних частот 45, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот 46, входы которых соединены с выходами соответствующих интегрирующих элементов 44.

В формирователе сигналов 33, как показано на фиг.7 и 8, каждый вход соединен с входом соответствующего первого фильтра нижних частот 45, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов 33, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот 46, входы которых соединены с соответствующими входами формирователя сигналов 33.

В формирователе сигналов 33, показанном на фиг.9 и 10, каждый вход соединен с входом соответствующего первого фильтра нижних частот 45, выходы которого соединены с первыми выходами формирователя сигналов 33, вторые выходы которого соединены с выходами вторых фильтров нижних частот 46, входы которых соединены с входами формирователя сигналов 33, соответствующих датчикам, которые использованы для защиты, например датчикам вертикальной 2 и поперечной 3 абсолютной вибрации, которые установлены на подшипниках 7, а также с датчиками осевого сдвига 9-11.

В формирователе сигналов 33, показанном на фиг.11, каждый вход соединен с входом соответствующего коммутирующего узла 47, структурная схема которого показана на фиг.12, и вход которого соединен с первыми контактами первого 48 и второго 49 коммутирующих элементов, переключающие контакты которых соединены с входами соответствующих первого 45 и второго 46 фильтра нижних частот, выходы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами формирователя сигналов 33, а вторые входы коммутирующих элементов 48 и 49 каждого коммутирующего узла 47 соединены с вспомогательными входами 50 формирователя сигналов 33.

Коммутирующий узел 47, как показано на фиг.13, может также быть выполнен с использованием вместо коммутирующих элементов первого 51 и второго 52 аналоговых мультиплексоров, первые входы которых соединены с входом коммутирующего узла, вторые входы соединены с вспомогательным входом, а выходы соответственно с первым и вторым выходам