廣西旋轉機械狀態監測公司詢問報價「在線咨詢」

扭振測量基本原理

將磁電式傳感器對正齒輪安裝,當軸旋轉時,傳感器上感應出與齒形有關的脈沖信號。將該信號進行處理得到標準的矩形脈沖波。再將矩形脈沖波輸入到單片機的高速輸入部件(HSI),采用測周法測量每個脈沖的時間寬度。具體方法是,利用單片機的高速計數功能,對單片機的內部時鐘進行計數,計數時間由該矩形脈沖控制,根據計數值可以計算得到每個脈沖的時寬值。機械式測量方法將工程振動的參量轉換成機械信號，再經機械系統放大后，進行測量、記錄，常用的儀器有杠桿式測振儀和蓋格爾測振儀，它能測量的頻率較低，精度也較差。當機組穩定運轉時,軸系無扭振,如果齒輪齒形完全相同時,則與每個齒對應的矩形脈沖寬度都相同,即為軸系轉動周期除以齒數;當軸系存在扭振時,每個齒對應的矩形脈沖寬度發生變化,其與原寬度之差的大小反映扭振的大小。因此,只要測出每個齒對應的矩形脈沖寬度的變化,就可以得到軸的扭振。

      測轉角測扭矩是一種特別適合細長旋轉軸的扭矩測量方案。該方案多是在旋轉軸的同軸方向上加裝柔性扭桿,通過測量扭桿旋轉的相對角度測量扭矩。因此,只要測出每個齒對應的矩形脈沖寬度的變化,就可以得到軸的扭振。已有的測轉角測扭矩的方案有:電磁式測轉角測扭矩、光電式測轉角測扭矩、激光式測轉角測扭矩、電容式測轉角測扭矩等。

      測反作用力測扭矩是通過測量制動扭矩(為阻止電動機的旋轉而施加的反扭矩,該扭矩就叫做制動扭矩)測扭矩的一種扭矩測量方案,這種方法有一定的局限性,只能測靜態力矩。采用這種方案的扭矩測量案例有:扭力扳手、靜態扭矩實驗測量裝置等。

非接觸測量可以滿足對于扭矩測量的眾多需求:

1)長期不間斷、高可靠性扭矩測量。一般性扭矩傳感器一旦失效,不僅會造成扭矩傳感器自身的損壞,更嚴重的是會造成被測量設備的重大機械損壞。例如:應變式扭矩測量裝置中應變計的引線需要靠滑環(見圖1)引出,長時間工作后,滑環極易發熱老化,甚至斷裂脫落,所以出于可靠性的考慮,該方案多用于低速旋轉軸的短期扭矩測量。這是一種改良方案,通過技術改進實現從有線接觸式扭矩測量到非接觸無線扭矩測量的升級。如果選擇非接觸式扭矩傳感器測量扭矩,它與旋轉軸沒有力的相互作用,工作過程中不受軸向負載和彎曲載荷,所以零件損耗小,工作壽命長,可以實現長期不間斷、可靠性測量扭矩。

2)高動態性精磚扭矩測量。傳感器自身的轉動慣量是影響扭矩測量精度和動態性的重要問題,因為傳感器是有重量的,安裝在旋轉軸上后就相當于增加了一個“額外質量”,這一質量在旋轉軸較輕或者轉速較慢的情況下是不能忽略的,那便會導致旋轉軸的轉速明顯下降,測量得到的扭矩大小將受到嚴重影響。通常電廠發生軸段多處斷裂等重大事故的原因,多數是由于大型汽輪發電機組軸系機電耦合振蕩致使軸系扭振所造成。如果采用非接觸式扭矩測量,傳感器對旋轉軸無附加外力,這可以從根本上提高測量的動態性和精準性,同時有助于提高系統的分辨率。

3)準確控制被測裝置。因為一般性扭矩測量裝置的體積大,并且要與旋轉軸直接接觸,所以存在著一個不可避免的問題,即由于安裝位置不當,或者接觸測量時產生的干擾力或扭矩而改變旋轉軸的運動狀態,這類干擾是隨機的,很難評估和定量,而扭矩測量往往又是作為控制單元的反饋信號。這樣就會直接導致控制的準確性難以保證。其測量原理是，傳動軸上的機械應變引起貼在該軸上的應變片的電阻發生變化，使電橋失去平衡。采取非接觸式扭矩測量,從源頭上消除傳感器施加在旋轉軸上的附加力,末端控制的高準確性才有可能實現。

實現非接觸式扭矩測量的關鍵技術

扭矩的非接觸式測量是在接觸式測量的基礎上發展起來的。它綜合利用了已有的扭矩測量技術和方法,通過技術改進和升級實現非接觸的扭矩測量目標。工程中,實現非接觸測量的關鍵在于實現非接觸的扭矩信號傳遞。扭振是關于傳動系統激勵頻率對固有頻率影響程度的計算,反映了系統是否存在諧振(共振)的危險程度,主要與系統各組成件的轉動慣量和扭轉剛度有關,即與設備的結構尺寸有關。現階段,可以實現非接觸扭矩信號傳遞的關鍵技術有如下兩種。

基于無線信號傳輸模塊的非接觸扭矩測量方案

基于一般性扭矩測量方案,即測應變測扭矩、測轉矩測扭矩、測反作用力測扭矩,這一方案是指增添無線信號傳輸的功能單元實現非接觸扭矩信號傳遞。這是一種改良方案,通過技術改進實現從有線接觸式扭矩測量到非接觸無線扭矩測量的升級。