Die Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotierenden Maschinenteils gehört zum technischen Bereich der Messtech- nik : Sie dient zur Überwachung beispielsweise der Turbinen- wellendrehzahl und kann in Systemen zur Regelung der Turbi- nenwellendrehzahl eingesetzt werden.

In vielen Bereichen der Technik sind Maschinen anzutreffen, welche zur Erfüllung ihrer jeweiligen Aufgaben mindestens ein rotierendes Maschinenteil aufweisen.

Beispielsweise weisen Turbinen zur Erzeugung von elektrischer Energie, beispielsweise Gas-und Dampfturbinen, Laufräder auf, welche die im jeweiligen Betriebsmedium der Turbine ent- haltene Energie umsetzen in Rotationsenergie, so dass durch einen mit der Turbine verbundenen Generator elektrische Ener- gie erzeugt werden kann.

Die Frequenz der von einem derartigen Generator erzeugten e- lektrischen Wechselspannung hängt direkt ab von der Drehzahl der angeschalteten Turbine.

Zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit eines elektri- schen Energieversorgungsnetzes ist es notwendig, die Netzfre- quenz auf einem gewünschten Wert (in Europa beispielsweise auf 50 Hz) konstant zu halten.

Etwaige Netzprobleme spiegeln sich u. a. wieder in einer von der gewünschten Netzfrequenz abweichenden tatsächlichen mo- mentanen Netzfrequenz.

Beispielsweise sinkt die momentan vorherrschende Netzfre- quenz, wenn die vom Energieversorgungsnetz bereitgestellte Leistung nicht ausreicht, um eine momentane Leistungsnachfra- ge von Verbrauchern zu befriedigen, die an das Energieversor- gungsnetz angeschaltet sind. In einem derartigen Fall sinkt infolge der Überlastung die Drehzahl einer oder mehrerer Tur- binen des Energieversorgungsnetzes mehr oder weniger stark.

Um derartige Drehzahlschwankungen der Turbine erkennen zu können und/oder während des Betriebs der Turbine eine Dreh- zahlregelung zu realisieren, ist die Ermittlung der Drehzahl notwendig.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl ei- nes Körpers (DE 3425472, Klasse G01P 3/481,1986), die einen Drehzahlgeber enthält, in dem die Impulse innerhalb eines beistimmten Zeitabschnittes gezählt werden und kontrolliert wird, ob der ermittelte Wert gleich oder größer ist als der Wert, der für die Berechnung der Drehzahl vorgegeben ist. Bei positivem Prüfergebnis wird der Zahlenwert zur nachfolgenden Bearbeitung weitergeleitet.

Der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt der Signalgeber für die Drehzahlgrenzwerte (Erfinderschein UdSSR Nr. 1877639, Klasse G01P 3/48,1991), der einen Drehzahlgeber und eine Vergleichseinrichtung enthält, die kontrolliert, ob die Dreh- zahl außerhalb des Betriebsbereiches liegt, wobei sie in Fäl- len, in denen die Drehzahl den Betriebsbereich verlässt, ein Signal über das Über-bzw. Unterschreiten der Frequenz er- zeugt.

Dieser Signalgeber kann jedoch die Geschwindigkeit, mit der sich die Drehzahl ändert, nicht kontrollieren, d. h. er kann den Zustand des Messkanals nicht diagnostizieren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotierenden Maschinen- teils anzugeben, welche zuverlässig arbeitet und kostengüns- tig realisierbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich- tung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotierenden Maschinen- teils, umfassend folgende Komponenten : - mindestens einen Signaleingang, welchem das Ausgangssignal eines Drehzahlsensors zuführbar ist, - eine Recheneinheit, mittels welcher aus dem Ausgangssignal des Drehzahlsensors mindestens die Drehzahl des rotieren- den Maschinenteils berechenbar ist, und - mindestens zwei Signalausgänge zur Ausgabe der von der Re- cheneinheit berechneten Drehzahl, wobei mittels eines ers- ten der mindestens zwei Signalausgänge jede aktuelle Drehzahl ausgebbar ist und wobei mittels eines zweiten der mindestens zwei Signalausgänge nur solche aktuellen Dreh- zahlen ausgebbar sind, deren Werte in einem vorgegebenen Drehzahlbereich, welcher eine echte Teilmenge eines tat- sächlichen Drehzahlbetriebsbereiches des rotierenden Ma- schinenteils ist, enthalten sind.

Mittels des Drehzahlsensors wird die Drehzahl des rotierenden Maschinenteils, insbesondere des Laufrades einer Turbine, er- fasst und dem Signaleingang der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt.

Die Recheneinheit setzt den am Signaleingang anliegenden Wert um die Drehzahl des rotierenden Maschinenteils, wobei ent- sprechend der Art des verwendeten Drehzahlsensors sowie des- sen Ausgangssignals ein entsprechendes Berechnungsprogramm in der Recheneinheit zur Ausführung kommt.

Beispielsweise können entlang des Umfangs des Laufrades einer Turbine äquidistant Markierungen oder Zähne angebracht sein, welche von einem optischen bzw. induktiven Drehzahlsensor de- tektiert und gezählt werden. Wenn nun bekannt ist, wie viele Markierungen einer Umdrehung des Laufrades entsprechen, so kann zusammen mit der für einen Umlauf benötigten Zeit mit- tels der Recheneinheit die aktuelle Drehzahl leicht berechnet werden.

Der erste der mindestens zwei Signalausgänge führt zu jedem Zeitpunkt des Betriebs die aktuelle Drehzahl des rotierenden Maschinenteils, gleichgültig, ob das rotierende Maschinenteil gerade erst anläuft und eine niedrige Drehzahl aufweist oder sich im Normdrehzahlbetrieb oder sogar im Überdrehzahlbetrieb befindet. Mittels des ersten der mindestens zwei Signalaus- gänge wird folglich in jedem Betriebsfall die aktuelle Dreh- zahl des rotierenden Maschinenteils zur Verfügung gestellt, beispielsweise für eine Drehzahlanzeige und/oder eine Weiter- verarbeitung, beispielsweise mittels eines Turbinenreglers.

Da ein Signalausgang allgemein seine jeweiligen Signalaus- gangswerte nur mit begrenzter Genauigkeit darstellen kann, sind die aktuell anliegenden Signalausgangswerte um so unge- nauer, je größer der Signalausgangsbereich ist, welchen mit- tels des Signalausgangs darzustellen ist.

Um in einem gewünschten Drehzahlbetriebsbereich, welcher nur einen Teilbereich des tatsächlichen Drehzahlbetriebsbereichs umfasst, einen möglichst genauen Wert für eine aktuell vor- liegende Drehzahl des rotierenden Maschinenteils zu erhalten, ist bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der zweite der mindestens zwei Signalausgänge vorgesehen.

Der gewünschte Drehzahlbetriebsbereich umfasst bevorzugt die Nenndrehzahl des rotierenden Maschinenteils, mit welcher das rotierende Maschinenteil im Normalbetrieb rotiert.

Da mittels des zweiten der mindestens zwei Signalausgänge nur ein Teilbereich des tatsächlich möglichen Drehzahlbereichs des rotierenden Maschinenteils darstellbar sein muss, ist die Genauigkeit, mit welcher ein Drehzahlwert aus dem genannten Teilbereich darstellbar ist, größer im Vergleich zur Genauig- keit, mit welcher mittels des ersten der beiden Signalausgän- ge die jeweiligen Drehzahlwerte aus dem gesamten Drehzahlbe- reich darstellbar sind.

Die genannte erhöhte Darstellungs-und Ausgabegenauigkeit kann beispielsweise ausgenutzt werden, um im Bereich der Nenndrehzahl (wenn diese vom genannten Teilbereich umfasst ist) eine sehr genaue Drehzahlregelung des rotierenden Ma- schinenteils mittels eines Drehzahlreglers zu realisieren.

Im Falle einer Turbine kann deren Normalbetrieb mit Nenndreh- zahl besonders gut mittels eines Turbinenreglers aufrecht er- halten werden, da der vom Turbinenregler mindestens benötigte Messwert der aktuellen Drehzahl mittels des zweiten der min- destens zwei Signalausgänge sehr genau zur Verfügung gestellt werden kann, so dass insbesondere Abweichungen von der ge- wünschten Nenndrehzahl schnell und genau ausgeregelt werden können.

Vorteilhaft ist das Ausgangssignal des Drehzahlsensors ein Impulssignal und der Signaleingang ein Impulseingang zur Er- fassung von Impulsen, insbesondere von Spannungsimpulsen, be- vorzugt der Frequenz zwischen 60 und 3000 Hz.

Bei dieser Ausführungsform wird die Drehzahl des rotierenden Maschinenteils ermittelt aus der Frequenz der Impulse, welche vom Drehzahlsensor abgegeben und vom Signaleingang eingelesen werden.

Beispielsweise kann das Laufrad einer Turbine entlang seines Umfangs mit einer Anzahl an Zähnen versehen sein, welche an

einem nahe dem Laufrad installierten Drehzahlsensor vorbei- laufen von diesem beispielsweise mittels einer durch die Zäh- ne im Drehzahlsensor induzierten Spannung erfasst und gezählt werden. Da sich zwischen den Zähnen jeweils eine Lücke befin- det, ist das von einem derartigen Drehzahlsensor abgegebene Signal impulsförmig und kann vom Impulseingang, welcher zur Erfassung von Impulsen, insbesondere von Spannungsimpulsen, ertüchtigt ist, verarbeitet werden. Die bevorzugte Frequenz des Impulssignals liegt dabei im Bereich zwischen 60 und 3000 Hz, was einem üblichen Frequenzbereich bei der Erfassung von Drehzahlen eines Turbinenlaufrads mittels eines Impuls- Drehzahlsensors entspricht.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung mindestens drei Signaleingänge, wel- chen jeweils das Ausgangsignal eines von mindestens drei Drehzahlsensoren zuführbar ist, wobei mittels der Rechenein- heit feststellbar ist, ob eines der Ausgangssignale fehler- haft ist.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Drehzahl mittels mindestens dreier Drehzahlsensoren im sogenannten "zwei von drei Modus"redundant erfasst, so dass ein Fehler oder der Ausfall eines der Drehzahlsensoren tolerierbar ist.

Dazu werden die mindestens drei Ausgangssignale mittels der Recheneinheit miteinander verglichen und eine ggf. vorliegen- de Abweichung eines der Ausgangssignale von den mindestens beiden anderen Ausgangssignalen festgestellt. Das fehlerhaft vorliegende Ausgangssignal wird dann von der Recheneinheit zur Ermittlung der Drehzahl nicht herangezogen ; die aktuelle Drehzahl kann aus mindestens einem der übereinstimmenden Aus- gangssignale ermittelt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Sicherheit, dass die ermittelte Drehzahl korrekt ist, be- sonders hoch, da ein Ausfall oder ein Fehler eines der Dreh- zahlsensoren zu keinem falschen oder nicht ermittelbaren Er- gebnis führt.

Bevorzugt ist mittels der Recheneinheit die zeitliche Ände- rung der Drehzahl berechenbar und mittels eines dritten Sig- nalausgangs die berechnete zeitliche Änderung der Drehzahl ausgebbar.

Hierbei wird mittels der Recheneinheit aus einer Historie von mindestens zwei, insbesondere des aktuellen und eines kürzere Zeit zurückliegenden Drehzahlwerts, die zeitliche Änderung der Drehzahl berechnet. Dazu müssen lediglich Mittel zur Speicherung berechneter Drehzahlwerte zur Verfügung stehen und es muss der zeitliche Abstand zwischen mindestens zwei gespeicherten Drehzahlwerten oder zwischen dem aktuellen Drehzahlwert und mindestens einem gespeicherten Drehzahlwert bekannt sein.

Aus dieser ermittelten Drehzahländerungsgeschwindigkeit las- sen sich weitere Informationen über den Betriebszustand des rotierenden Maschinenteils ableiten. Aus einer zeitlichen Än- derung der Drehzahl gleich Null kann beispielsweise geschlos- sen werden, dass ein stabiler Betrieb vorliegt und keine Ein- griffe vorgenommen werden müssen.

Ein Absinken der Drehzahl innerhalb eines bestimmten Zeit- raums dagegen deutet auf eine geänderte Belastung hin, was gewöhnlich einen Eingriff in den Betrieb notwendig macht, da die Drehzahl, insbesondere im Falle einer Turbine, einer ge- wünschten Nenndrehzahl möglichst gut entsprechen soll. Im letzten Fall muss dann bei einer Lasterhöhung beispielsweise die Zufuhr des Turbinenbetriebsmediums, beispielsweise Dampf, erhöht werden, um auch im vorliegenden Fall einer Lasterhö- hung die gewünschte Nenndrehzahl aufrecht erhalten zu können.

Hat sich die Drehzahl innerhalb eines bestimmten Zeitraums erhöht, so deutet dies z. B. auf eine verringerte Last hin, was ebenfalls meist einen Eingriff in den Betrieb notwenig macht. Im Falle einer Turbine treten derartige Überdrehzahlen

z. B. dann auf, wenn plötzlich eine größere Last vom Energie- versorgungsnetz abgetrennt wird. Die Turbine neigt dann dazu, "durchzugehen"und mit u. U. stark erhöhter Drehzahl zu rotie- ren. Dies kann zu einer Gefährdung der Stabilität der Maschi- ne, aber auch zur Gefährdung von Menschen und der Umwelt füh- ren.

Mittels dieser Ausführungsform der Erfindung können zeitliche Änderungen der Drehzahl, welche oftmals einen Eingriff in den Betrieb erfordern, um einen gewünschten Normalbetrieb wieder herzustellen, sicher erkannt werden.

Vorteilhaft ist dabei mittels der Recheneinheit ein Über- schreiten einer vorgegebenen maximalen zeitlichen Änderung der Drehzahl detektierbar und mittels eines vierten, insbe- sondere eines digitalen Signalausgangs, ein entsprechendes Ausgangssignal ausgebbar.

Die vorgegebene maximale zeitliche Änderung der Drehzahl ist ein Maß dafür, innerhalb welcher Grenzen zeitliche Änderungen der Drehzahl tolerabel sind. Da auch während es Normalbe- triebs Drehzahlschwankungen vorkommen, ohne dass ein Eingriff in den Betrieb notwendig ist, kann mittels dieser Ausfüh- rungsform sicher gestellt werden, dass nur solche zeitlichen Änderungen der Drehzahl einen Eingriff in den Betrieb nach sich ziehen, welche die vorgegebene maximale zeitliche Ände- rung der Drehzahl übersteigen. Sobald diese maximale Dreh- zahländerungsgeschwindigkeit überschritten ist, wird dies durch den entsprechenden Signalausgang, beispielsweise als ein binäres Warnsignal, gemeldet.

Vorteilhaft ist mittels mindestens eines der Signalausgänge das jeweils zugehörige Ausgangssignal als elektrische Span- nung ausgebbar.

Elektrische Spannungen können beispielsweise mittels elektro- nischer Schaltungen besonders gut verarbeitet werden. Außer- dem sind mittels elektrischer Spannungen sowohl analoge, als

auch digitale Signale darstellbar. Der Wertebereich eines a- nalogen Signals kann beispielsweise abgebildet werden auf ei- nen Spannungsbereich und der Zustand eines binären Signals kann repräsentiert werden durch einen jeweils zugeordneten konstanten Spannungswert.

Die Verarbeitung von mittels elektrischer Spannung codierten Signalen ist insbesondere bei speicherprogrammierbaren Steue- rungen (SPS) weit verbreitet.

Bei letztgenannter Ausführungsform weist die elektrische Spannung bevorzugt einen Wert zwischen 0 V und 10 V auf.

Für einen derartigen Spannungsbereich sind eine Reihe von so- genannten Analogausgabekarten für speicherprogrammierbare Steuerungen erhältlich, welche ohne besondere Anpassungen bei der Erfindung eingesetzt werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung um- fasst der tatsächliche Drehzahlbetriebsbereich des rotieren- den Maschinenteils den Bereich zwischen 0 U/min und etwa 4000 U/min. Ein derartiger tatsächlicher Drehzahlbetriebsbereich ist besonders typisch für den Drehzahlbetriebsbereich von Turbinen zur Erzeugung von elektrischer Energie.

Im Zusammenhang mit dieser Ausführungsform umfasst, insbeson- dere entspricht, der vorgegebene Drehzahlbereich (als Teilbe- reich des tatsächlichen Drehzahlbetriebsbereiches) den Be- reich zwischen 2900 U/min und etwa 3100 U/min.

Ein derartiger vorgegebener Drehzahlbereich umfasst die Nenn- drehzahl sehr vieler Turbinen zur Erzeugung von elektrischer Energie, so dass mittels des zweiten der mindestens zwei Sig- nalausgänge berechnete Drehzahlen im Bereich der Nenndrehzahl sehr genau ausgegeben werden können.

Bevorzugt ist die Vorrichtung ertüchtigt, die anfallenden Signale digital und zyklisch zu verarbeiten, wobei die Zyk- luszeit etwa zwischen 4 ms und 10 ms, insbesondere zwischen 6 ms und 8 ms liegt.

Bekannte speicherprogrammierbare Steuerungen verarbeiten Sig- nale digital und zyklisch. Die Zykluszeit, mit welcher die Signale bestimmter Funktionen der speicherprogrammierbaren Steuerung verarbeitet werden, hängt beispielsweise von der Rechengeschwindigkeit einer Baugruppe der speicherprogram- mierbaren Steuerung ab, mittels welcher die jeweilige Funkti- on realisiert ist. Eine besonders geeignete Zykluszeit, wel- che eine ausreichend schnelle Erfassung und Ausgabe der Dreh- zahl erlaubt, liegt dabei im Bereich etwa zwischen 4 ms und 10 ms, insbesondere zwischen 6 ms und 8 ms.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Teil der Signalausgänge und/oder ein Teil der Ausgangssignale der Drehzahlsensoren mittels eines Daten- busses von der bzw. an die Vorrichtung übertragbar.

Bussysteme zur Übertragung von Daten sind insbesondere im Be- reich der bereits erwähnten speicherprogrammierbaren Steue- rungen bekannt. Dabei werden verschiedene Signale nicht über jeweils separate Verbindungen, sondern über eine gemeinsame Verbindung, den sogenannten Datenbus, übertragen.

Auf diese Weise ist insbesondere der Verdrahtungsaufwand zwi- schen den Telekommunikationsteilnehmern reduziert, da keine Einzelleitungen zwischen diesen verlegt werden müssen.

Auf die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe, insbesondere hinsichtlich einer gewünschten Diagnosefähigkeit, ausgerich- tet ist außerdem folgende Vorrichtung : Diese Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotieren- den Maschinenteils enthält einen Wandler für das Eingangssig- nal, welcher an den Ausgang eines der Drehzahlsensoren ange-

schlossen ist, wobei einer der Ausgänge der Vorrichtung als Ausgang für die Ist-Drehzahl dient ; einen Prozessor, dessen Eingänge mit den Ausgängen mindestens eines Eingangssignal- wandlers verbunden sind und der am zweiten Ausgang der Vor- richtung die Drehzahl erzeugt, deren Werte im vorgegebenen Turbinendrehzahlbereich liegen, welcher der Nenndrehzahl bei normaler Betriebsart entspricht, wobei das Ausgangssignal des Sensors ein Impulssignal ist und der Prozessor anhand von mindestens drei Ausgangssignalen der Eingangssignalwandler das fehlerhafte Signal ermittelt, und wobei der Ausgang für die Drehzahlen, deren Werte im vorgegebenen Turbinendrehzahl- bereich liegen, eine kleinere Abtastzeit (Quantisie- rungsschritt) hat als der Ausgang für die Ist-Drehzahl.

Außerdem erzeugt der Prozessor zusätzlich am dritten Ausgang der Vorrichtung ein Signal für die Geschwindigkeit der tempo- rären Drehzahländerung und am vierten Ausgang ein Signal für die Überschreitung der vorgegebenen temporären Drehzahlände- rung, wobei am Ausgang des Prozessors Signale in Form von Spannungen bzw. digitale Signale erzeugt werden können ; min- destens ein Teil der Signale von den Ausgängen des Prozessors und/oder ein Teil der Ausgangssignale von den Drehzahlsenso- ren kann über einen Datenbus übertragen werden.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher dargestellt.

Es zeigen : FIG 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotierenden Maschinenteils, wobei die Drehzahl redundant erfasst ist, und FIG 2 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, mittels welcher die Drehzahl eines rotierenden Maschinenteils 5, ins- besondere des Laufrads einer Turbine, ermittelbar ist.

Das rotierende Maschinenteil 5 ist beispielsweise ausgebildet als ein Laufrad einer Turbine, welches entlang seines Umfangs eine Anzahl an Zähnen 7 aufweist. Drei Drehzahlsensoren 10 sind in unmittelbarer Nähe des durch die äußeren Zahnkanten gebildeten Umfangs angeordnet. Im Beispiel der Figur sind die drei Drehzahlsensoren bevorzugt in einer Querschnittsebene des rotierenden Maschinenteils 5 angeordnet, sie können aber auch in einer Längsschnittebene, bezüglich der vorliegenden Figur bevorzugt in Richtung in die Zeichenebene hinein unter- einander, angeordnet sein. Bewegt sich das rotierende Maschi- nenteil 5 beispielsweise in Drehrichtung 9, so laufen die Zähne 7 an den Drehzahlsensoren 10 vorbei und induzieren dort beispielsweise Spannungsimpulse.

Die Ausgangssignale 11 der Drehzahlsensoren 10 werden auf ei- nem jeweils zugeordneten Signaleingang 13 der Vorrichtung 1 geschaltet. Diese sind bevorzugt ausgebildet als Impulsein- gänge, wenn die Ausgangssignale 11 der Drehzahlsensoren 10 Spannungsimpulse sind.

Die Signaleingänge 13 sind mit einer Recheneinheit 20 verbun- den. Die Recheneinheit 20 kann einen Zeitgeber 22 umfassen, so dass die Anzahl an Zähnen 7 zählbar ist, welche innerhalb einer bestimmten Zeit an jedem der Drehzahlsensoren 10 vor- beläuft. Aus der während eines Zeitraums jeweils gezählten Anzahl an Zähnen ist dann mittels der Recheneinheit 20 auf einfache Weise die aktuelle Drehzahl ermittelbar. Im Falle der Fehlerfreiheit aller drei Drehzahlsensoren 10 sowie der jeweiligen Ausgangssignale 11 genügt dazu die Auswertung ei- nes Ausgangssignals 11.

Wenn nun eines der Ausgangssignale 11 der Drehzahlsensoren 10 fehlerhaft ist, so unterscheidet sich die Anzahl an gezählten

Zähnen während eines Zeitraums bezüglich des fehlerhaften Drehzahlsensors von der jeweiligen Anzahl, welche von den beiden anderen Drehzahlsensoren im selben Zeitraum erfasst ist. Zur Feststellung eines ggf. vorliegenden Fehlers eines Drehzahlsensors findet deshalb mittels der Recheneinheit 20 ein Vergleich der an den Signaleingängen 13 anliegenden Sig- nale statt. Weicht eines der Ausgangssignale 11 von den bei- den anderen Ausgangssignalen ab, so wird es zur Ermittlung der Drehzahl nicht herangezogen. Ein Ausfall eines der Dreh- zahlsensoren kann somit mittels der erfindungsgemäßen Vor- richtung 1 festgestellt und toleriert werden, ohne dass durch einen derartigen Fehler die korrekte Berechnung der Drehzahl gefährdet ist.

Die Recheneinheit 20 weist ferner bevorzugt einen Speicher 23 auf, in welchem historische Werte von berechneten Drehzahlen speicherbar sind. Durch Vergleich mindestens zweier dieser historischen Werte oder durch Vergleich des aktuell berechne- ten Drehzahlwerts mit mindestens einem gespeicherten histori- schen Drehzahlwert ist mittels der Recheneinheit 20 auf ein- fache Weise die zeitliche Änderung der Drehzahl ermittelbar, wenn zusammen mit den historischen Drehzahlwerten der jewei- lige Messzeitpunkt abgespeichert wird, so dass der zeitliche Abstand zwischen den mindestens zwei gespeicherten histori- schen Werten bzw. zwischen dem aktuellen Drehzahlwert und mindestens einem historischen gespeicherten Drehzahlwert be- kannt ist. Das dazu benötigte Zeitsignal kann beispielsweise vom Zeitgeber 22 geliefert und zusammen mit den zu speichern- den Drehzahlwerten im Speicher 23 abgelegt werden.

Die zeitliche Änderung der Drehzahl kann von der Rechenein- heit 20 mittels eines Signalausgangs 29 ausgegeben werden.

Die zeitliche Änderung der Drehzahl ist ein Maß dafür, ob sich das rotierende Maschinenteil 5 in einem stabilen Be- triebszustand befindet oder ob ggf. ein Eingriff in den Be- trieb notwendig ist.

Weiterhin kann eine maximale zeitliche Änderung der Drehzahl vorgegeben und beispielsweise im Speicher 23 gespeichert wer- den. Stellt nun die Recheneinheit 20 fest, dass die vorgege- bene maximale zeitliche Änderung der Drehzahl überschritten ist, der am Signalausgang 29 anliegende Wert diesen vorgege- benen maximalen Wert also übersteigt, so kann mittels eines Signalausgangs 27 dieses Überschreiten gemeldet werden, bei- spielsweise mittels eines digitalen Signals.

Weitere wesentliche Bestandteile der erfindungsgemäßen Vor- richtung 1 sind die mindestens zwei Signalausgänge 25, mit- tels welcher die von der Recheneinheit 20 berechnete Drehzahl ausgebbar ist.

Dabei liegt an einem ersten Signalausgang 251 der mindestens zwei Signalausgänge 25 in jedem Betriebsfall die jeweils ak- tuelle, von der Recheneinheit 20 berechnete, Drehzahl als Ausgangssignal an, wohingegen von einem zweiten Signalausgang 252 der mindestens zwei Signalausgänge 25 nur solche aktuel- len Drehzahlen ausgegeben werden, welche in einem Teilbereich des Bereichs aller möglichen, vom rotierenden Maschinenteil 5 realisierbaren, Drehzahlen liegen.

Bevorzugt umfasst dieser Teilbereich die Nenndrehzahl, für welche das rotierende Maschinenteil 5 ausgelegt ist.

Der zweite Signalausgang 252 weist folglich im Vergleich zum ersten Signalausgang 251 einen eingeschränkten darstellbaren Ausgangswertebereich für die Ausgabe der Drehzahl dar.

Da jedoch die Genauigkeit, mit welcher aktuelle Signalaus- gangswerte darstellbar sind, abhängig ist von der Größe des Bereichs, welcher mittels des Signalausgangs darzustellen ist, weist der zweite Signalausgang 252 im allgemeinen für den durch ihn, im Vergleich zum ersten Signalausgang 251 ein- geschränkten, darzustellenden Signalausgangsbereich eine hö- here Genauigkeit auf.

Bei Digitalrechnern ist es beispielsweise bekannt, analoge Werte mit 16 Bit zu codieren. Dabei macht es hinsichtlich der Genauigkeit des codierten Wertes einen großen Unterschied, ob beispielsweise der kleine Wertebereich zwischen 0 und 10 oder sehr viel größere Wertebereich zwischen 0 und 100000 mittels dieser beispielhaft genannten 16 Bit zu codieren sind. Die sich im ersten Fall ergebende Quantisierungsstufe ist be- tragsmäßig um einiges kleiner als die sich im zweiten Fall ergebende Quantisierungsstufe, so dass die im ersten Fall co- dierten Werte eine höhere Genauigkeit aufweisen als diejeni- gen des zweiten Falls.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird davon Gebrauch ge- macht, eine erhöhte Genauigkeit der mittels des zweiten Sig- nalausgangs 252 ausgegebenen Drehzahlwerte zu erreichen, in- dem der mittels des zweiten Signalausgangs 252 darzustellende Drehzahlbereich eingeschränkt ist im Vergleich zum Drehzahl- bereich, welcher durch den ersten Signalausgang 251 darzu- stellen ist ; die vom zweiten Signalausgang 252 ausgegebenen Drehzahlwerte sind wegen ihrer hohen Genauigkeit beispiels- weise für eine genaue und/oder schnelle Turbinenregelung mit- tels eines Turbinenreglers verwendbar.

Figur 2 zeigt eine Skizze einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotierenden Ma- schinenteils.

Die Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotierenden Maschinenteils enthält mindestens einen Eingangsignalwandler 30, der mindestens an einen der drei Drehzahlsensoren 32 und an den Prozessor 34 angeschlossen ist, der an einem der Aus- gänge 40 die Ist-Drehzahl und an einem anderen Ausgang 50 nur solche Ist-Drehzahlen erzeugt, deren Werte im vorgegebenen Drehzahlbereich liegen ; am dritten Ausgang 60 wird die tempo- räre Drehzahländerung, am vierten Ausgang 70 das Signal für

die Überschreitung der vorgegebenen temporären Drehzahlände- rung erzeugt.

Diese Vorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines rotieren- den Maschinenteils funktioniert wie nachfolgend beschrieben.

Der Prozessor 30 ist so ausgeführt, dass er entsprechend dem in seinen Speicher geladenen Programm funktionieren kann, und dazu bestimmt, die Ist-Drehzahl anhand von Signalen von min- destens drei Drehzahlsensoren und das Signal über die Ände- rungstendenz dieser zu übertragen.

Das Ausgangssignal des mindestens einen Drehzahlsensors 32 liegt in Form eines Impulssignals vor, das der Prozessor dazu verwendet, die Ist-Drehzahl eines rotierenden Maschinenteils, die Drehzahl, deren Wert im vorgegebenen Drehzahlbereich lie- gen, zu berechnen. Diese Aktion kann mittels einer Zwei- schwellenwerteinrichtung durchgeführt werden, die zum Ausgang nur Signale durchlässt, die zwischen zwei Schwellenwerten liegen. Diese Signale stellen einen eingegrenzten Bereich mit erhöhtem Maßstab dar-im Vergleich zum ersten Ausgang 40.

Da die Genauigkeit, mit der die Istwerte der Ausgangssignale dargestellt werden können, von der Breite des Bereiches ab- hängt, weist der zweite Signalausgang 50 eine höhere Genauig- keit auf-aufgrund des im Vergleich zum ersten Ausgang 40 eingeschränkten Signalbereichs.

Der Prozessor berechnet auch die temporäre Drehzahländerung und überträgt den errechneten Wert zum dritten Ausgang 60 der Vorrichtung.

Mittels Schwellenelement erkennt der Prozessor auch die Über- schreitung der vorgegebenen maximalen temporären Drehzahlver- änderung und überträgt ein entsprechendes Signal über den vierten digitalen Ausgang 70.

Das Signal an den Ausgängen kann sowohl in Form eines analo- gen als auch eines digitalen Signals erzeugt werden.

Die Ausgangssignale bzw. ein Teil der Ausgangssignale der Vorrichtung sowie die Ausgangssignale der Drehzahlsensoren können per Datenbus von der Vorrichtung bzw. zur Vorrichtung übertragen werden.

Die Vorteile der vorgeschlagenen Vorrichtung besteht im Ver- gleich zu den bekannten darin, dass sie testen kann, ob nicht eines der Ausgangssignale fehlerhaft ist.

Außerdem überträgt einer der Ausgänge der Vorrichtung einen begrenzten Drehzahlbereich, wodurch die Messgenauigkeit er- höht werden kann, die von der Breite des zu messenden Fre- quenzbereiches abhängt, da die Abtastzeit (Quantisie- rungsschritt) kleiner ist.

Die Vorrichtung überträgt auch ein Signal über die Geschwin- digkeit, mit der sich die Drehzahl ändert, beim Überschreiten des zulässigen Wertes wird eine Gefahrensituation signali- siert Zusammenfassend lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 2 folgendermaßen beschreiben : Die Erfindung ist darauf gerichtet, die funktionellen Mög- lichkeiten der Vorrichtung dadurch zu erweitern, dass die Messung der Geschwindigkeit sichergestellt wird, mit der sich die Drehzahl verändert, d. h. der Zustand des Messkanals diag- nostiziert wird.

Die Vorrichtung ist auf der Grundlage des Prozessors 34 aus- geführt, der entsprechend dem in seinen Speicher geladenen Programm funktioniert und der am Ausgang die Ist-Drehzahl an- hand der von mindestens drei Drehzahlsensoren kommenden Sig- nalen sowie das Signal über die Änderungstendenz dieser über-

trägt ; er berechnet auch die Ist-Drehzahl des rotierenden Ma- schinenteils, deren Werte im vorgegebenen Drehzahlbereich liegen. Diese Aktion kann mittels einer Zweischwellenwertein- richtung durchgeführt werden, die zum Ausgang nur Signale durchlässt, die zwischen zwei Schwellenwerten liegen. Im Ver- gleich zum ersten Ausgang 40 stellen diese Signale einen ein- gegrenzten Bereich mit erhöhtem Maßstab dar, d. h. im Ver- gleich zum ersten Ausgang 40 verfügen sie aufgrund eines be- grenzten Signalbereichs über eine höhere Genauigkeit.

Der Prozessor berechnet auch die temporäre Drehzahländerung und überträgt den errechneten Wert zum dritten Ausgang 60 der Vorrichtung.

Mittels Schwellenelement erkennt der Prozessor auch die Über- schreitung der vorgegebenen maximalen temporären Drehzahlver- änderung und überträgt ein entsprechendes Signal über den vierten digitalen Ausgang 70.