[发明专利]精确检测叶片通过时间的装置

说明书

本发明一般是指传感器，具体指那些用于检测旋转机器振动的传感器。

在历史上，通过在旋转叶片上设置应变片且遥测至静态接收机的信息去测量汽轮机叶片的振动模式。由于应变片的寿命短，此方法并不令人十分满意，再说还需要在要监测的每个叶片上设置一个应变片。由于这些原因，已经对其它型式的传感器进行了研究。

在美国第4593566号专利中介绍过一种电容型传感器。当每个叶片端部通过传感器时，由传感器和叶片限定的电容的电容量要发生变化，这导致了有小电流在该限定的电容器流入和流出，这些电流信号通过两个阈检测器。第一可变正电平比较器选通第二接近零电平比较器。当信噪比高时，这使得能以准确的时间过零;但在叶片端部未接近传感器期间且信噪比为零时，禁止过零比较器。

尽管可变电容量传感器固有地快速且坚实，但在两相电流中末提供有用的效果。由于引入的流体介质特性变化造成的电容量的变化，能够产生虚假的结果。

光传感器已经应用于叶片的振动监测。但是，光传感器不适于长期装设在运行的汽轮机环境中，这是因为蒸汽内含有微小液滴，性能差;水表面的折射作用;腐蚀性氧化物及其它微粒对光表面的污染所致。

对自生型传感器（如磁性传感器）也已进行了研究，测量明显的振动所需的时间准确度大约为40毫秒，这意味着25兆赫的时钟频率。磁传感器及放大器回路的额定响应频率一般低于25千赫。其特性上量值有三个数量级的差别，这就妨碍了这种传感器的采用。因此，就需要有一种能准确地检测旋转机器叶片通过静止传感器的装置。

本发明是指对旋转机器叶片通过静止传感器进行检测的装置。每当叶片通过传感器，该传感器都产生一个输入信号。每当该输入信号与基准轴交叉时，一个过零检测器都产生一个输出信号。一个移 相器将输入信号移相，以产生一个与传感器上叶片预期到达时间一致的选通信号。一个选通装置响应于该选通信号，以传导在叶片预期到达时间期间在传感器上出现的输出信号。

本发明还指对旋转机器叶片通过静止传感器进行检测的一种方法。该方法包括每当叶片通过静止传感器时，产生输入信号的步骤。每当该输出信号与基准轴交叉时，产生一个输出信号。该输入信号被移相，以产生一个移相输入信号。该被移相的输入信号与一个基准信号比较产生一个选通信号，该选通信号与在传感器上叶片预期到达时间一致。响应于该选通信号，有选择地导通该输出信号。

本发明考虑采用磁性传感器，这种传感器简单、坚实，当它与本发明的电路一起使用时，具有良好的效果。这种传感器可很好地适应透平机械中的不利环境。从以下对一个较佳实施例的叙述中，本发明的这些和其它优点及好处将会更为明了。

为了使本发明易于理解和实施，现结合附图仅举例对一较佳实施例进行叙述，其中：

图1A、1B、1C和1D分别表示输入信号幅值的变化，大幅值输入信号的前沿比较器输出;小幅值输入信号的前沿比较器输出;以及由于幅值灵敏度造成的时间偏移。

图2A和2B分别表示输入信号幅值变化和零电压临界跳闸值的前沿比较器输出。

图3表示根据本发明较佳实施例技术构成的一个电路，用于对磁性传感器产生的信号进行处理。

图4A-4E表示不同的信号，用来解释图3电路的工作。

图5表示一个典型的磁性传感器。

对于诸如磁性传感器这样的简单的自生传感器，由于传感器的频率响应明显地差，已不再有别的研究者关注。本发明人已进行实验室试验，证明当磁性传感器与本发明的电路系统联合使用时，具有足够的响应，以避免由邻近叶片产生的信号之间的那种相互干挠。

采用磁性传感器时遇到的一个困难，起因于传感器的输出电压与磁通量的变化率成正比。而磁通量受传感器对叶片的间隔的影响，且变化率与叶片端部的速度成正比。图1A示出由一个磁性传感器产生的输出信号的幅值变化，图1A还示出一个比较器输入临界跳闸电压V基准。在图1B中，示出假定输入到比较器的为较大幅值的信号时的比较器的输出信号。图1C中，示出了假定较小幅值信号输入到比较器时比较器的输出。图10示出由于此振幅的灵敏度造成的明显的时间偏移。

使间隔和速度的影响减为最小的途径是检测过零点处的每一个信号。过零检测器对于脉冲幅值是不敏感的，因此，对间隔和速度的影响不敏感。图2A和2B示出了这种不敏感性。正如可从图2B中看出，不管图2A所示输入信号的幅值如何变化，比较器的输出之过零点维持不变。