Файл: Теория и практика балансировочной техники..pdf

ского эталонирования из-за мелкосерийного и индивидуального характера производства турбомашин возникли трудности, пре­ одоление которых внесло ряд особенностей в функциональные схемы измерительных устройств.

В настоящей работе рассматривается вопрос измерения фа­ зы сигнала от дисбаланса при наличии помех в реальной турбомашине. Простейшая структурная схема измерителя места не­

Анализ действия помехи на измерительное устройство пока­ зывает, что при постоянной скорости вращения ротора статисти­ ческие характеристики помех за время измерения существенно не меняются, т. е. помехи являются стационарными. В простей­ шем случае, при условии абсолютно уравновешенного вращаю­

Когда ротор неуравновешен, дисперсия флюктуации фазы «смеси» сигнала от дисбаланса и помехи при сигнале, превыша­ ющем ПОМеху (Ад > О п ) , будет

о*

Дисперсия флюктуации фазы при слабом сигнале (Лэ < а„) определяется выражением

В реальной турбомашине частота вращения ротора за время измерения медленно и непрерывно изменяется, что приводит к необходимости введения в балансировочные устройства систем автоподстройки (АПЧ) и импульсно-фазовой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) (рис . 2) .

При изменении скорости вращения ротора в рабочей точке поддиапазона, выбираемой предварительной настройкой изби­ рательного усилителя (ИУ), сигнал на выходе усилителя полу­ чит фазовый сдвиг. Это отразится на величине выходного напря­

ной расстройки Дш„ от больших ее значений к малым. Штрихо­ вой линией показано неустойчивое изменение Дсо при изменении До)н от малых значений к большим. Прямая линия на рисунке относится к разомкнутой системе ФАПЧ. Величинами соу и со3 обозначены половины областей (полос) удержания и захвата соответственно.

При технической реализации измерительного устройства зна­

выходе ротора на рабочие числа оборотов происходил автомати­ ческий захват в системе ИФАПЧ, установление синхронизма и

стью Q — 30, такое изменение частоты вращения вызвало бы фазовую погрешность порядка 51°. С помощью импульсно-фазо- вой автоподстройки частоты (ИФАПЧ) возможно также осуще­

емых турбомашин. В этом случае система ИФАПЧ служит в ка­ честве «генератора» синусоидального сигнала, синхронного и синфазного с опорным, механически не связанного с высокоско­ ростным ротором.

Представляет интерес исследование возможности оптимиза­ ции процедуры измерения фазы сигнала от дисбаланса при на­ личии помех. Оптимальная процедура измерения не освобожда­ ет от ошибок, однако позволяет получить их теоретически ми­ нимальными. Для определения оптимального способа измерения фазы сигнала от дисбаланса предлагается метод оценки пара­ метра по максимуму функции правдоподобия [4, 5]. Работа схе­ мы, обеспечивающая оптимальную оценку фазы сигнала от дис­ баланса, сводится к получению максимума корреляционного ин­ теграла в функции правдоподобия

cos ІФа—фо я + ф,(01^,

который находится при изменении начальной фазы опорного сигнала ц>оп. Опорный сигнал для быстровращающихся турбо­ машин удобно формировать от контрастной метки на вращаю­ щемся роторе с помощью системы ИФАПЧ, выход которой со­ единен с фазовращателем любой конструкции.

Перемножение полезного и опорного сигналов с амплитуда­ ми As(t) и Аоп соответственно можно осуществить с помощью фазового детектора (ФД), преимущества которого по сравнению с резонансными и полосовыми

сигнал ошибки обеспечивал изменение положения фазовращате­ ля (Фвр).

Блок-схема оптимального измерителя фазы сигнала от дис­ баланса приведена на рис. 5. Точное определение слабо выра­

ной шкалы Фвр без учета поправки на 90°.

Исследования показали, что отношение напряжения сигнала от дисбаланса к напряжению помехи на выходе оптимальной схемы (рис. 5) зависит только от энергии сигнала Ен и плотно­ сти мощности помехи Gn(u)e ) в районе частоты вращения (о„ [51. Дисперсия фазовой ошибки при этом будет