Устройство для регистрации частоты и направления вращения ротора электродвигателя

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ЧАСТОТЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(72) Авторы Стрешинский Игорь Аркадьевич Искандаров Олег Ришатович Митюков Андрей Алексеевич Ушаков Владимир Сергеевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Производственное объединение Белоруснефть(57) Устройство для регистрации частоты и направления вращения ротора электродвигателя, содержащее, по меньшей мере, один датчик ускорения, не имеющий механической связи с ротором, и схему обработки сигналов, отличающееся тем, что содержит первый и второй датчики ускорения, размещенные на корпусе электродвигателя так, что их оси преобразования расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, и образуют между собой угол, не равный 180, при этом выходные сигналы первого и второго датчиков ускорения через первый и второй усилители-формирователи соответственно подаются на первый и второй информационные входы вычислительного устройства, на третий информационный вход которого поступают сигналы от тактового генератора, используемые вычислительным устройством для определения интервалов времени между появлением выходных сигналов датчиков ускорения в течение одного оборота ротора электродвигателя, при этом на первом выходе вычислительного устройства формируется сигнал, пропорциональный частоте вращения, а на втором выходе - сигнал направления вращения. 9484 1 2007.06.30 Устройство относится к устройствам для измерения частоты и направления вращения роторов электродвигателей, в частности для измерения частоты и направления вращения погружных электродвигателей, используемых в процессе нефтедобычи. Широко известны устройства, измеряющие направление и скорость вращения роторов электродвигателей, в которых на роторе электродвигателя закреплен диск, вращающийся синхронно с ротором и имеющий метки, выполненные в виде прорезей, сквозь которые проходит световой поток, модуляция которого регистрируется фотоприемником. Устройства позволяют определять направление и частоту вращения ротора, но конструктивно устройство оказывается внутри электродвигателя, что неудобно. Широко известны устройства, позволяющие измерять скорость вращения колес автомобиля и их скорость 2, 3, в которых на дополнительную поверхность оси вращения нанесены механические метки, считываемые с помощью индуктивных датчиков. За счет большого количества меток устройства позволяют измерить скорость вращения меньше,чем за один оборот вокруг своей оси. Однако эти устройства имеют тот же недостаток,что и предыдущие жестко закрепленный на оси устройства отсчетный элемент, а определение направления вращения требует как минимум второго устройства. Известно устройство для регистрации частоты вращения 1 турбонагнетателей двигателей внутреннего сгорания. Устройство содержит, по меньшей мере, один закрепленный на турбонагнетателе чувствительный пьезоэлектрический элемент датчика ускорения. Это устройство имеет схему оценки, снабженную аналоговым фильтрующим устройством для фильтрования выходных сигналов чувствительного элемента датчика ускорения, выходные сигналы фильтрующего устройства подаются через преобразователь частоты на схему регистрации частоты вращения турбонагнетателя. Недостатком устройств данного типа является невозможность определения направления вращения. Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для регистрации частоты и направления вращения ротора электродвигателя, не имеющего механической связи с ротором электродвигателя. Задача решается следующим образом. Поскольку вибрации корпуса электродвигателя вызваны наличием дисбаланса ротора электродвигателя, то частота первой гармоники виброускорения корпуса электродвигателя соответствует частоте вращения ротора, виброускорение направлено перпендикулярно оси вращения ротора и циркулирует синхронно с вращением ротора в том же направлении. Если в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, на корпусе электродвигателя расположить два датчика ускорения, оси преобразования которых повернуты относительно друг друга на угол , не равный 180, то между выходными сигналами датчиков ускорения появится временной сдвиг, пропорциональный углу поворота датчиков ускорения относительно друг друга и обратно пропорциональный частоте вращения. Измеряя временные интервалы между импульсами виброускорения, можно определить частоту и направление вращения ротора. На фиг. 1 представлена схема взаимного расположения датчиков ускорения. На фиг. 2 представлены временные диаграммы сигналов датчиков ускорения. На фиг. 3 представлена схема устройства для регистрации частоты и направления вращения ротора электродвигателя. Схема устройства для регистрации частоты и направления вращения ротора электродвигателя включает в себя датчик ускорения 1 и датчик ускорения 2, выходы которых подключены на входы усилителей-формирователей 3, выходы которых подключены на входы 1 и 2 вычислительного устройства 4, на вход 3 которого подключен тактовый генератор 5, а на выходе вычислительного устройства 4 формируются два сигнала один - пропорциональный частоте вращения ротора, а второй - соответствующий направлению вращения. Оси преобразования датчиков ускорения расположены в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора электродвигателя. 2 9484 1 2007.06.30 Предлагаемое устройство для регистрации частоты и направления вращения ротора электродвигателя работает следующим образом. Выходные сигналы каждого датчика ускорения 1 и 2 подаются на входы своих усилителей-формирователей 3, где фильтруются с помощью аналоговых фильтров, усиливаются и преобразуются в двоичный вид, с выхода которых поступают на вход 1 и вход 2 вычислительного устройства 4, на вход 3 которого поступают выходные сигналы тактового генератора 5, служащие для определения интервалов времени между моментами появления сигналов датчиков ускорения и синхронизации работы составных частей вычислительного устройства 4. Вычислительное устройство 4 определяет интервал времени (3-1), соответствующий времени одного оборота ротора электродвигателя, и вычисляет частоту вращения 1 по формуле 1 и регистрирует на одном из своих выходов сигнал, пропорциональный частоте вращения ротора электродвигателя в удобном для пользователя виде. Далее вычисляется частота вращения 2 ротора по формуле 1(2)21 360 где (2-1) - интервал времени между появлением выходных сигналов датчика ускорения 1 и датчика ускорения 2 за один оборот ротора электродвигателя, а- угол поворота датчиков ускорения друг относительно друга в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора электродвигателя. Если результаты вычислений по формулам 1 и 2 совпадают, то направление вращения правильное если же результаты вычислений по формулам 1 и 2 не совпадают, то направление вращения обратное, и результат этого отражается на другом выходе вычислительного устройства. Источники информации 1. Патент 19818124 А 1 от 23.04.98, МПК 601 3/48 (прототип). 2. Патент 19840815 А 1 от 07.09.98, МПК 601 3/481. 3. Патент 9910747 А 1 от 25.08.98, МПК 601 3/489. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4