Измерение частоты оборотов ВСУ АИ-9В

АИшку мы испытывали в составе основного стенда, однако с её испытаниями был ряд нюансов, которые стоит вынести в отдельный материал. Например, двигатель АИ-9В не содержит выступающих вращающихся частей, к которым можно присоединить внешний датчик частоты вращения. А обороты двигателя — один из главных параметров.

Сели думу думать. Без частичной разборки двигателя измерение его оборотов возможно только двумя способами:

1. Пульсации стартер-генератора.

В момент переключения щёток стартер-генератора в питающей сети возникает импульс. Зная число лепестков якоря и частоту пульсаций, возможно вычислить частоту вращения стартер-генератора, а из неё получить частоту вращения турбины.
Взяли осциллограф, полезли к щёткам. Результат измерения пульсаций на выходе стартер-генератора и на обмотке возбуждения представлен ниже:

Красный график – выход стартер-генератора
Синий график – обмотка возбуждения

Как видно из рисунка, пульсации присутствуют, но не равномерны и сильно зашумлены. Амплитуда пульсаций на выходе стартер-генератора составляет около 40 мВ, на обмотке возбуждения – около 400 мВ. Форма сигналов не правильная и корректное измерение частоты представляется затруднительным.

2. Внешний индукционный датчик частоты вращения типа ДТА-10, ДЧВ-2500 и т.п.

Принцип измерения – при прохождении лопатки компрессора напротив оси симметрии катушки индуктивности датчика, в датчике индуцируется электрический импульс. Зная частоту импульсов на выходе датчика и число лопаток (22 шт.) можно получить частоту вращения турбины.

Взяли датчик ДТА-10, осциллограф и снова полезли к мотору. В эксперименте датчик устанавливался в различные точки по радиусу турбины. На фото ниже виден примотанный стяжками датчик (справа внизу) и отмечена оптимальная точка установки, а также видны следы от промежуточных установок. В отмеченной точке ловится самый чёткий сигнал и он ухудшается по мере приближения датчика к оси вращения турбины.

Оптимальная точка на двигателе, по результатам промера всего радиуса

Например, при установке датчика там, где он стоит на фото выше (вблизи оси вращения турбины), получены следующие осциллограммы. Слева представлена осциллограмма «как есть», справа – с цифровым усредняющим фильтром на 4 выборки. Оба цвета сняты с одного канала — использованный осциллограф позволял отображать всего один math параметр на канал, и, чтобы получить частоту и амплитуду одновременно, приходилось параллелить каналы.

Амплитуда сигнала в обоих случаях составляет ~110 мВ. Форма сигнала близка к синусоидальной, но не равна ей. Такое искажение происходит, по всей видимости, из-за сильно переменной толщины лопаток компрессора в месте установки датчика. Толщину лопаток «отрисовывает» магнитное поле, что и отражается в выходном сигнале. Плюс магнитные помехи от вала и его частей.

Для сравнения, внизу показаны осциллограммы, снятые в отмеченной оптимальной точке. Слева – «как есть», справа – с цифровым усредняющим фильтром на 8 выборок.

В данном эксперименте амплитуда сигнала заметно выше – 320 ÷ 350 мВ, не смотря на большее расстояние до лопаток сквозь корпус. Форма сигнала также более равномерна и близка к синусоидальной. Сказывается форма лопаток компрессора в этом месте. Такой сигнал уже вполне можно усиливать и фильтровать. А для датчика мы соорудили специальный кронштейн:

Для обработки сигнала датчика был необходим усилитель и делитель на 22. Сделать всё надо было предельно надёжно, поэтому усилок собрали на старой доброй LM393. Эта древняя микруха прекрасно работает от 24-27 вольт и имеет мёртвую зону до 5 мВ, что, в данном случае, сказывалось благотворно.

Двойной усилитель для основного и резервного датчика

Сигнал от датчика верхнего канала, нагруженного на резистор R1, попадал на фильтр из R3R4C1, после чего — на защитные диоды D1D3. На диодах он обрезался (если превышал) до напряжения падения на них — не более 400 мВ. Чего вполне достаточно для уверенного срабатывания компаратора LM393. Далее, сигнал поступал на усилитель на базе VT1, с которого окрепший сигнал уходил в недра подпольной проводки до стендового ADAM-4080. Деление на 22 производилось программно на стороне терминала.

Остальные каналы измерения, также как и у старшего брата, подключались к уже имеющимся у двигателя точкам через кастомные переходники и штуцера.

Напоследок, ещё немного фоток стенда АИшки:

По всем вопросам обращайтесь в почту sales@aviadevices.com или в пишите в комментарии;

Comments

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *