生成脉冲信号序列的方法技术

本发明专利技术提供一种用于使用处理器单元（28）生成脉冲信号序列的方法，所述方法能够校准在涡轮机中的叶端定时测量系统，以便提升涡轮机的运行安全性和使用寿命。这通过包含如下步骤的方法来实现：在存储器单元（30）中保存多个等待时间元；在至少一个处理器周期期间，在信号输出单元（20）中生成脉冲信号；从所述存储器单元（30）中读取等待时间元；以及在所述信号输出单元（24）中生成零信号，持续从所述等待时间元读取中导出的多个处理器周期。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种用于使用处理器单元（28），所述方法能够校准在涡轮机中的叶端定时测量系统，以便提升涡轮机的运行安全性和使用寿命。这通过包含如下步骤的方法来实现：在存储器单元（30）中保存多个等待时间元；在至少一个处理器周期期间，在信号输出单元（20）中生成脉冲信号；从所述存储器单元（30）中读取等待时间元；以及在所述信号输出单元（24）中生成零信号，持续从所述等待时间元读取中导出的多个处理器周期。【专利说明】
本专利技术涉及一种使用处理器单元，尤其用于涡轮机中或其他旋转式设备中的叶端定时测量系统的校准系统。
技术介绍
在机械工程中，涡轮机是在转子和流体之间转换能量的机器，其包含涡轮和压缩机二者。涡轮将能量从流体转换至转子，而压缩机将能量从转子转换至流体。最简单的涡轮具有一个运动部分，即转子组件，其是附接有叶片的轴或转筒(drum)。移动的流体作用于叶片上，或者叶片反作用于流，使得这些叶片移动并且将旋转能量传输至转子。由此，叶片负责(尤其在燃气涡轮和蒸汽涡轮中)从流经涡轮的高温、高压气流中提取能量。涡轮叶片经受非常恶劣的环境，尤其在燃气涡轮中。所述涡轮叶片面对高温、高压和可能剧烈振动的环境。所有这三种因素能够导致叶片故障，这可能损坏引擎，并且涡轮叶片被小心地设计以抵抗这些条件。因此，涡轮叶片经常是燃气涡轮的限制部件。为了经受住这样严峻的环境，涡轮叶片经常使用诸如超级合金的特殊材料和多种不同的冷却方法、诸如内部空气通道(internal air channels)、边界层冷却(boundary layer cooling)和热障涂层(thermal barrier coating)。此外，关于涡轮叶片振动，通常在涡轮运行期间对叶片振动进行连续地监测，以便早期检测谐振的和可能的损害性振动，并且以便能够对抗。为了避免干扰涡轮的运行，这通常通过叶片振动叶端定时测量(BVTTM)系统来进行，所述叶片振动叶端定时测量系统用于叶片振动幅度的无接触测量，并且用于确定叶片组件的振动频率。这些系统能够被应用于蒸汽涡轮和燃气涡轮二者，但是该应用并不局限于这些类型的涡轮机。原则上BVTTM系统通常以非常高的精度测量旋转叶片的叶端在至少两个圆周传感器之间的运转时间。叶片的振动会导致较短的或较长的运转时间。测量这些运转时间变动并且用于计算叶片振动幅度。BVTTM系统通常包含至少四个主要部件:-多个传感器(包括供电、冷却、布线、信号变换器等)，-触发逻辑和测量到达时间的硬件或软件算法，-实时数据分析和数据显示设备，其包含数据存储器，以及-离线数据分析软件。从传感器到显示和存储结果的完整测量链经受多种错误源，这会对最终结果具有显著影响。需要对以软件实施的数学算法给予特殊关注。这些数学例程是高度复杂的，并且利用间接的和迭代的计算算法，这些算法经常是基于随机并且使用经验假定和假设。所以，系统的行为并不是完全可预测的，并且在特定环境和传感器探测调试的情况下，测量准确性是未知的。在极端情况下，这能够导致显示结果或者在幅度上或者在频率上的完全错误。因此，BVTTM系统经常从新涡轮机运行第一天就无法产生正确的结果，需要在第一次运转期间针对安装于其中的特定涡轮机进行校准和调整。这当然是有安全性风险的，因为振动可能无法合适地被检测，并且在第一次运转期间、尤其当测试例如具有未知机械特性的新涡轮原型时可能发生对涡轮机的损伤。原则上，该问题能够被解决，方法是，在运行之前通过将人工生成的且由此已知的输入信号输入到BVTTM系统、检查由BVTTM系统产生的结果并且在将其结果与已知输入进行比较时对系统进行微调来对BVTTM系统进行校准。通常，可以使用利用数字或模拟技术或者结合了两者的脉冲生成器来产生输入信号。然而，这样的结果是，现有技术中可用的不能够产生用于校准BVTTM系统的脉冲信号。对此的原因是传感器检测的原始信号的特定特性。需要以纳秒范围的时间精确性来生成脉冲序列，这要求脉冲生成器具有这样的处理器单元，其具有三位数的兆赫范围的时钟频率，也就是大于每秒100M处理器周期。此外，当对任意振动频率进行仿真时，在脉冲之间的时间差是非周期性的。由于BVTTM需要几秒的测量时间用于本征函数(proper function),这意味着,需要生成几千至数十万的具有不同时间间隔的脉冲。由于BVTTM系统需要至少两个传感器这样的事实，需要为多个通道同时生成这些脉冲信号序列。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供使用处理器单元，所述处理器单元允许在涡轮机中校准叶端定时测量系统以便提升涡轮机的运行安全性和使用寿命。根据本专利技术通过包含如下步骤的方法来解决所述技术问题:-在存储器单元中存储多个等待时间元，-在至少一个处理器周期期间，在信号输出单元中生成脉冲信号，-从所述存储器单元中读取等待时间元，以及-在所述信号输出单元中生成零信号，其持续从所述等待时间元读取中导出的多个处理器周期。本专利技术基于这样的考虑，现有技术的脉冲生成器不能生成需要的脉冲信号序列的原因在于存储器使用。尽管现有技术的脉冲生成器能够提供需要的时间分辨率(ΙΟΟ-ΙΟΟΟΜΗζ的处理器时钟频率)，但它们只能对于非常短的时段在毫秒范围内生成任意脉冲序列。该短时段不足以获得BVTTM系统中的测量结果，其需要大于10秒的时段、对于合适的校准甚至需要100-1000秒的时段。专利技术人已经意识到，造成这的原因是现有技术的脉冲生成器的存储器架构。通常，通过使用一个字节用于在给定时间的给定逻辑状态，将需要的输出存储在存储器中。然后通过连续在每个处理器周期读取字节并且在信号输出单元中按照读取字节生成相应的信号来产生脉冲序列。使用该方法，IOOMHz的时钟频率(也就是IOns分辨率)和10秒持续时间的单通道脉冲序列将需要953MB的存储器。具有16个并行通道的系统会需要16GB的存储器。结合了所需要的访问速度的该存储器尺寸在当前技术上是不可能的。专利技术人已经意识到，这是为什么现有技术中没有具有对于校准BVTTM系统所需要特性的脉冲生成器的原因。因此，为了改进可用的方法以便获得较长的脉冲序列以用于校准BVTTM系统，应当对存储器使用进行最优化。在此，可以使用对于校准BVTTM系统所需要的脉冲的结构。叶端定时传感器生成穿插有变化长度的零信号时段的定义的脉冲。因此，所需要的信号包含零信号时段，所述零信号时段的唯一特征是其长度，所述长度对应于脉冲之间的等待时间。因此，取代对于等待时间期间的每个处理器周期用零值填充存储器，相同的信息应当在存储器单元中存储为单个等待时间元，其包含脉冲之间的等待时间持续时间，或者以处理器周期的单位或者以时间的单位，所述时间对于已知的时钟频率而言能够被容易地变换至处理器周期。取代连续地对于每个处理器周期读取存储器元并且直接将读取数据转发至信号输出单元，而是在生成脉冲信号之后从存储器单元读取等待时间元，并且在信号输出单元中生成零信号，持续从所述等待时间元读取中导出的多个处理器周期。在等待时间期间，由于系统进入等待状态所以不访问存储器。请注意，当然在一个脉冲结束和下一个脉冲开始之间输出零信号。等待时间元可以或者直接地包含从一个脉冲结束至下一个脉冲开始的时间，或者包含从一个脉冲开始至下一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：U法伊弗，M齐多恩，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：