DD269683A1

DD269683A1 - Verfahren zur drehzahlmessung rotierender maschinen

Info

Publication number: DD269683A1
Application number: DD31159887A
Authority: DD
Inventors: Joerg Koehncke; Karsten Seydel; Ingo Koban
Original assignee: Bergmann Borsig Veb
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-07-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlmessung an rotierenden Maschinen, insbesondere Kreiselpumpen und Verdichtern. Ziel und Aufgabe sind, mit Hilfe eines einfachen, operativen und genauen Verfahrens zur Bestimmung der Drehzahl rotierender Maschinen, insbesondere bei nichtbekannten technischen Parametern der Maschine und nichtmoeglichem direktem Zugriff zur rotierenden Welle einen Beitrag zur Erhoehung der Anlagensicherheit zu leisten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das am Gehaeuse der Maschine aufgenommene Beschleunigungssignal derart ausgewertet wird, dass das Leistungs- oder Amplitudenspektrum ueber den gesamten verfuegbaren Frequenzbereich aufgenommen wird (Fig. 1) und dass daraus die hoechsten, mit ihren Harmonischen auftretenden Peaks ermittelt werden und dass der Frequenzbereich von 0 bis zum ersten dieser Peaks derart unterteilt wird, dass die Teilstriche der einzelnen Abschnitte mit jeweils einem im Spektrum vorhandenen weiteren Peak zusammenfallen, wobei der erste Teilstrich der Drehfrequenz entspricht, aus welcher die Drehzahl ermittelt werden kann. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seilen Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung l-.'.riM ein Verfah jn zur Drehzahlmessung an rotierenden Maschinen, insbesondere an Kreiselpumpen und Verdichtern, welches besonde, s für operative Messungen bei nichtbekannten technischen Parametern der zu untersuchenden Maschine und nicht möglichum direkten Zuyiiff zur rotierenden Welle geeignet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die DD-WP G01P299162 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Drehzahlmessung an rotierenden Maschinen, bei dem der Frequenzbereich, in welchem sich vorzugsweise dio durch Unwuchten aller Art hervorgerufenen Resonanzen oder deren harmonische abbilden, hiirausgefiltert und zur Drehzahlmessung analysiert wird. Dies erfordert jedoch eine Kenntnis der konstruktiven Merkmale, 'iisbesondere der Schaufelzahl bzw. Kolbcnzahl der rotierenden Maschine, was bei operativen Messungen zu Verzögerungen mit unabsehbaren Folgen führen kann.

Weiterhin sind noch durch die DD-PS 151658, DD-PS 157172, DE-OS 2337357 Verfahren bekannt, bei welchem die Drehzahl über optische Abtastung von fest auf der rotierenden Welle angebrachten Rasterscheiben bestimmt wird.

Nach DE -OS 2516193 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem die Drehzahl aus einem durch einen umfassenden, mit der Welle kuppelbaren Dauermagneten und mindestens einem in seinem Wirkungsbereich befindlichen magnetisch betätigbaren Schalter erzeugten Impulssignal bestimmt wird.

Die DE-OS 31344020 beschreibt eine Anordnung, bei v/elcher auf der rotierenden Welle ein sechspoliger Rotor angeordnet ist, welcher innerhalb eines aus drei Spulen bestehenden Stators rotiert und damit ein der Drehzahl proportionales Spannungssignal erzeugt. Aus der Literatur sind folgende Drehzahlme'iverfahren bekannt:

— Magnetische Wirbelstromverfahren

— Mechanische Fliehpendelverfahren

— Elektrische Geberverfahren

— Elektronische Geberverfahren

— Pneumatische Geberverfahren

Alle genannten Verfahren haben folgende Nachteile:

Optoelektrische Einrichtungen besitzen den Nachteil, schnell zu verschmutzen.

Die induktiven Näherungsschalter sind störanfällig. Es müssen sehr kleine mechanische Toleranzen und Luftspalte eingehalten werden; eine genaue Justage ist erforderlich.

Außerdem enthalten magnetische, elektrische und elektronische Meßanordnungen aktive Halbleiterelemente, die temperatur- und strahlungsempfindlich sind. Des weiteren ist für die meisten genannten Verfahren der direkte Zugang zu einem rotierenden Teil notwendig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Erhöhung der technischen Sicherheit in Industrieanlagen durch eine einfache, operative und genaue Drehzahlüberwachung rotierender Maschinen insbesondere Kreiselpumpen und Verdichter.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur einfachen, operativen und genauen Bestimmung der Drehzahl von rotierenden Maschinen bei nichtbekannten konstruktiven Merkmalen der Maschine und bei nichtmöglichem direkten Zugriff zur rotierenden Welle zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das an einer beliebigen Stelle des Gehäuses der rotierenden Maschine aufgenommene und danach verstärkte Beschleunigungssignal derart ausgewertet wird, daß das Leistungs- oder Amplitudenspektrum über den gesamten verfügbaren Frequenzbereich aufgenommen wird und daß aus diesem Leistungsoder Amplitudenspaktrum die höchsten, mit ihren Harmonischen auftretenden Peaks ermittelt werden und daß der Frequenzbereich von 0 bis zum ersten dieser Peaks derart unterteilt wird, daß die Teilstriche der einzelnen Abschnitte mit jeweils einem im Spektrum vorhandenen weiteren Peakzusammenfallen. Der erste Teilstrich entspricht danach der Drehfrequenz f₀, aus welcher durch die Beziehung

n = f_D'60(U/min)

die Drehzahl ermittelt wird.

Besonders vorteilhaft bei der Anwendung ^J ";s Verfahrens ist die hohe Operaiivität und Genauigkeit bei nicht bekannten konstruktiven Merkmalen der rotierenden Maschine.

Ein weiterer Vorteil der Anwendung des Verfahrens besteht darin, daß die benötigte Meßkette im Vergleich zu anderen üblichen Anwendungen strahlenresistent und temperaturunempfindlich, unempfindlich gegenüber Verschmutzungen, keine spezielle Justierung bei der Anwendung des Aufnehmers notwendig und daß kein Zugriff zur rotierenden Welle erforderlich ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Zu· Drehzahlmessung wird an einem Lager einer Zuspeisepumpe im Kernkraftwerk ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer vom Typ KS 50 mittels Magnet angebracht, welcher ein der Schwingungsbeschleunigung proportionales elektrisches Signal liefert, daß in einem nachgeschalteten Verstärker verstärkt und in einem Signalanalysator ausgewertet wird.

Fig. 1 stellt das im Signalanalysator ermittelte Amplitudenspektrum im verfügbaren Frequenzbereich von 0 bis 6,4 kHz dar. Dabei wurde der höchste mit Harmonischen auftretende Peak—440Hz — ausgewählt. Die Harmonische dieser Frequenz sind durch Linien markiert.

Fig. 2 stellt das im Signalanalysator ermittelte Amplitudenspektrum im Frequenzbereich von 0-800 Hz dar.

Der im 1. Schnitt ermittelte Peak von 440 H?, durch höhere Auflösung wurden 441 Hz ermittelt, ist besonders gekennzeichnet. Der Bereich von 0-441 Hz wurde derart in gleiche Anteile zerlegt, daß die Teilstriche mit im Spektrum vorhandenen Peaks übereinstimmen, der auf dem ersten Teilstrich liegende Peak entspricht der Drehfrequenz der Zuspeisepumpen von f_D 73,5Hz.

Fig. 3 stellt den Peak der Drehfrequenz in stark vergrößerter Form dar — Breite des Frequenzbereiches 6,25 Hz —. Bei dieser Auflösung kann die Drehfrequenz mit einer Genauigkeit von ± 1 10"⁸Hz ermittelt werden.

Die Drehzahl beträgt somit 73,5Hz-60 = 4410 U/min.

Claims

1. Verfahren zur Drehzahlmessung rotierender Maschinen, gekennzeichnet dadurch, daß das an einer beliebigen Stelle des Gehäuses der rotierenden Maschine aufgenommene Beschleunigungssignal derart ausgewertet wird, daß das Leistung- oder Amplitudenspektrum über den qesamten verfügbaren Frequenzbereich aufgenommen wird.

2. Verfahren zur Drehzahlmessung rotierender Maschinen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem Leistungs- oder Amplitudenspektrum die höchsten mit ihren Harmonischen auftretenden Peaks ermittelt werden.

3. Verfahren zur Drehzahlmessung rotierender Maschinen nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Frequenzbereich von 0 bis zum ersten der mit seinen Harmonischen auftretenden Peaks derart unterteilt wird, daß die Teilstriche der einzelnen Abschnitte mit jeweils einem im Spektrum vorhandenen weiteren Peak zusammenfallen, wobei der erste dieser Teilanstriche der Drehzahl der rotierenden Maschin' uspricht.