| 電渦流測功機(標準型) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 來源： 發布：2021/6/7 10:05:35 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 一 前 言 DW系列（DW15、DW20、DW50、DW125 、DW160、DW260、DW400、DW500、DW600、DW1000、DW1500、DW2000）電渦流測功機主要用來測量動力機的有效功率及傳動機械的效率，是目前先進的加載測功設備，國外已有逐步取代水力測功機的趨勢，它構成的發動機試驗臺適用于一切研究、質檢、生產和維修服務行業。 DW系列測功機具有測試范圍寬廣、雙向測試、許容轉速高、轉動慣量小、測量精度高、對突變負荷響應快的特點（0.2s），它不受冷卻水進水壓力變化的影響，尤其適用于操作控制自動化的試驗臺架，與具有自動化控制功能的電控儀配套，實現遠距離自動化操縱及數顯、打印測量的水平較高。相對水力測功機而言，電渦流測功機在低速、中小功率的加載測試技術上，易于配套實現計算機控制，具有無可比擬的優越性。
二 技 術 規 范
1．技術參數（見表1） 表1
技術參數表 尺寸單位：毫米
2．特性曲線 DW系列電渦流測功機特性曲線表示測功機在不同轉速下所能吸收的功率范圍，它由OABC組成。 OA—最大扭矩線。當最大扭矩為常數時所能吸收的最大功率，隨著轉速的增加而上升，在A點達到扭矩強度所允許的最大功率。 AB—最大功率線。測功機達到最大扭矩點（A）后，隨著轉速的變化測功機所允許吸收的最大功率。 BC—最高轉速線。測功機在工作時允許的最高轉速。 上述三段限線所包圍的區域為測功機的工作范圍。凡動力機或其它機械設備的動力特性在OABC所包圍的范圍內者，均能用該型測功機進行特性試驗，用戶在選用測功機時須稍留有余地。但余地太大,測試精度則難以保證。 或由OABCD組成，則AB線為主軸強度所容許的最大扭矩值，其余BC、CD線含意同上。
電渦流測功機分感應子式、盤式兩種，主要由旋轉部件（感應轉子）、擺動部件（電樞和勵磁線圈）、測力部件（測力臂加應變片式拉壓力傳感器）和校正部件（校正臂加砝碼）組成，其結構簡圖如圖一、圖二(測力部件、校正部件未畫)。
圖一：盤式電渦流測功機
圖二：鼓式電渦流測功機
四 工作原理和功率計算
1．工作原理
由電渦流測功機的結構可知，感應子主要由旋轉部件和擺動部件（電樞和勵磁線圈）組成。轉子軸上的感應子形狀猶如齒輪，與轉子同軸固定裝有一個直流勵磁線圈。當勵磁繞組通以直流電流時，其周圍便有磁場存在，那么圍繞勵磁繞組就產生一閉合磁通。很明顯，位于繞組左側的感受應子具有一個極性，右側具有相反的極性。旋轉時，由于磁密值的周期性變化而產生渦流，此渦流產生的磁場同產生它的磁場相互作用，從而產生與被試機反向的制動力矩，使電樞體擺動，通過電樞體上的力臂，將制動力傳給測量裝置。
渦電流使渦流環發熱，由進入渦流環的冷卻水把熱量帶走，實現功熱平衡的能量交換。
轉速測量采用非接觸式磁電轉速傳感器和裝于主軸的60齒牙盤，將轉速信號轉換成電信號輸出。
2．功率計算
（1）功率計算 （2）扭矩計算
功率P=N.n/10000(千瓦) M=N.L(牛.米)
式中N---負荷(牛頓) 式中N--- 負荷(牛頓)
n---轉速（轉/分） L---計算臂長為0.95493(米)
(注：為了迅速而方便地根據測功機測力指示值計算制動功率，取測功機砝碼臂長0.9738M或它的簡單倍值，靜校時1Kg砝碼顯示10N的數據或它的倍值，由此引出計算臂長為0.95493M)
五 測功機的安裝與調試
1.試驗臺應靠近有水源的一邊，混凝土基礎和墻壁距離不小于1.5米,基礎尺
寸由測功機底座決定,地腳螺栓的最小埋入深度一般為20d，（螺栓直徑d）地腳螺栓下的混凝土凈厚為不小于50mm。整個試驗室要求通風好，光線足，照明設備符合要求，測功機的基礎應足夠堅固，既能承受動載，也能承受靜載，并且能防止從原動力機傳來的振動，故其周圍應做成200毫米寬、800毫米深填木屑或爐渣、面上鋪有瀝青的防震槽。
測功機安裝在基礎上后，應在測功機底座上平面用水平儀校正，水平儀的
度為0.04/1000，校正測功機在兩個互相垂直方向的水平，其安裝精度為0.1/1000，以免影響測功機的精度和靈敏度，動力機應按動力機安裝要求進行，對一些常變換動力機型號的臺架，動力機最好安裝在三個自由度均可變位的附件支架上（本公司有此產品供貨），使安裝和調整更方便。
2．接線：按控制柜連線圖分別聯接好勵磁線圈、轉速傳感器、拉壓力傳感器、溫度控制器、水流量開關或電接點開關及潤滑泵的電纜線。
3．管路聯接及對水質、水壓的要求
冷卻水是電渦流測功機能否正常工作的關鍵，務請用戶予以重視。使用電渦流測功機應注意水壓、水流量，測功機冷卻水只能用淡水，如城市生活、生產用水，水壓在0.04~0.10Mpa。冷卻水量見表1。冷卻水的出水口溫度應小于65°C∽70℃。在安裝時一定要注意進出水口的管徑與所要求的一致性，并要求進出管道無泄漏。為防止電渦流測功機內冷圈水道積垢，可在循環水中加些除垢劑或在管道中加裝磁力除垢器，以化學或物理方法消除水垢，防止積垢。也可以采用清洗方法進行除垢，接上清洗軟管，用清洗泵把清洗液不斷地泵入測功機的循環水道，直至水垢被清洗干凈為止。由于清洗液具有一定的腐蝕性，故最后還要用清水將殘余清洗液清洗干凈，能用中和液進行中和處理更好。清洗泵可選用揚程10m、流量60l/m的泵。
判斷水垢是否形成，主要有兩個標志：
（1）冷卻水出水流速下降，流量減少；
（2）冷卻水出水溫度上升，手感比正常狀態時溫度高。
通常這兩種狀態是并存的。
4．測功機與動力機的連接應采用彈性連接或萬向軸連接。測功機主軸與被測動力機主軸的對中要求應在ф0.1范圍內。否則將引起附加振動，振動對軸與軸承產生的動負荷將嚴重影響使用壽命。為減小測功機軸伸受力，有時需考慮裝設輔助支承，以保護測功機。當采用萬向軸連接時，要求偏角在1°-1.5°以內。測功機與動力機的連接部位，特別強調應由用戶自行加裝或向測功機供應方訂購安全保護裝置，以確保人身安全。
5．為了不致使測功機和原動機的軸受到較大的彎矩，在材料和機械強度允許的條件下，應盡量采用較輕的聯軸器，測功機側的聯軸器與主軸部件出廠時經過嚴格的動平衡，原動機側的半聯軸器也應動平衡為好。
六 電渦流測功機的校正
電渦流測功機應先與動力機脫開，以靜態校正為依據，新安裝的測功機使用前應進行嚴格校正，以保證測量精確度，以后視使用情況定期進行校正檢查。一般為半年左右，特殊情況隨時可以進行校正。
校正步驟：首先檢查與測功機配套的二次儀表（如功率、油耗、扭矩顯示儀），預熱30分鐘，加配重調節調零電位器，使儀表的扭矩顯示（實際為力值）為零。若不為零可參見電氣說明書調整。在測功機殼體裝上校正臂并擰緊固定螺栓。電渦流測功機可正反方向吸收功率，兩側均可加砝碼標定，實際工作時傳感器一般為受拉狀態，應在與被測動力機旋轉方向一致的側面加砝碼標定，前面提到的加配重是為了讓傳感器有一個預拉（壓）力。
校正臂有效長度設計值為973.8毫米（或是它的簡單倍值），此時砝碼盤上放1Kg砝碼，相應顯示值為10牛頓，2Kg顯示值為20牛頓……（或是相應的倍值）
在砝碼盤上加標準砝碼，一次性加到滿量程的80%左右進行比例標定（參見電氣說明書），使負荷顯示值與所加砝碼的重量相對應，卸下所加的砝碼，負荷表應為零（誤差應在許可范圍內）。
按次序進行加減載試驗（逐漸加至滿量程，再依次減砝碼到零）使砝碼值與數顯值對應呈線性關系，反復調整直至達到規定精度，否則應檢查測功機的機械裝配質量，是否發生機械器件的卡阻現象。扭矩傳感器的安裝是否正確，傳感器是否損壞，電線、電纜、水管、油管是否影響扭矩顯示，如果加減砝碼時的滯后較大，有的結構可以考慮更換進排水擺動管的“O”形圈，或在“O”形圈上涂些黃油或清洗、更換擺動軸承，排除后再重復以上操作。其它進排水結構，參照同樣原理予以排除阻力。當測試范圍較小時為了提高測試精度可以僅在此測試范圍內校正。
新安裝好的測功機第一次調試使用、測功機修理或長期擱置后的第一次使用、在試驗中測得的負荷值有疑問或有異常現象、測功機正常的檢定周期使用半年至一年后、被試機測試比較重要時，都需進行測功機的負荷校正。測功機校正時所用的砝碼精度為國家標準四等精度。本產品砝碼以力值單位N為計量單位，采用標準重力加速度進行標定。由于各地重力加速度不盡相同，但一般情況下重力加速度引起誤差極小，可忽略不計。若用戶需要更精確標定，可對砝碼按用戶所在地的重力加速度進行修正。
還需說明，由于測功機在運轉時不免有微小振動產生，正是由于這個“振動現象”克服了系統的靜摩擦，因而靜態校正是能夠正確反映測功機的“動態”測試結果的。用戶完全沒有必要為所謂的“動校”而產生疑慮。
七 測功機的使用與操作
測功機上試驗臺架后，即可將運輸過程中用于保護拉壓力傳感器的固定支架拆除。
1. 測功機開始使用前半小時，可先開動泵油潤滑裝置，具體調節要求見潤滑章節。油脂潤滑無須提前潤滑。
2. 在起動被測機械前應使測功機控制單元處于恒電流控制，把設定值設置為0，此時電渦流測功機的勵磁電流為零，這樣被測機械在接近于零負荷下啟動。
3. 打開進水閥門，冷卻水通過流量開關進入測功機的冷卻通道，由底座排水口經循環水管流回水箱，或由放水管直接把水放掉。（注意：電渦流測功機必須在有冷卻水狀態下才能加負載，否則將會燒毀測功機。）
4. 啟動被測機械帶動測動器主軸以同一轉速旋轉，再次檢查潤滑油、冷卻水是否暢通，待動力機運轉后，即可進行加載試驗。（未打開水閥門、流量開關觸點會使勵磁電流加不上。）
5. 根據被測機械的試驗范圍改變控制單元的控制和設定值，電渦流測功機會自動地跟隨勵磁電流的大小改變負荷起到吸功和測功的作用。整個調節控制電路是一個完整的閉環自動調節系統。將測功機的轉速（或扭矩）實際值與可調的設定值（電壓）進行比較，比較后的差值經PID（比例、積分、微分）放大后，按選定的控制方式自動調節線圈的勵磁電流，改變測功機的轉速（或扭矩）值，使其等于設定值，達到所要求的控制特性。詳見控制儀使用說明書。
6. 當負荷增大時，應注意檢查測功機出水口溫度，若溫度超過65～70℃則容易燒壞勵磁線圈，同時過高的水溫更易生水垢，反過來又影響冷卻效果，因此應適當加大進水量或增大進水壓力，這樣出水口的溫度就會降低。當管道水流量突然降低，流量開關發出信號，勵磁電流迅速降為零，起安全保護作用。在側殼安裝有二個溫度控制器，控制電樞本體溫度一般調到65℃，如超過65℃，同樣會發出信號，中斷測功機勵磁電流，起安全保護作用。小機型無溫度調節旋鈕。
7.當轉速增加，一般超過3500～4000轉/分以上時，應密切注意檢查主軸軸承處溫升，若軸承外殼處溫度過高，應適當增大進油量，
8、試驗完畢應使勵磁電流為零，卸去負荷后停轉被測機械；再關閉進水閥門，停止供水系統的循環。
9、切斷與電控儀相連的電源。
使用中請務必記住開車前先泵油潤滑正常，通水冷卻正常，后開機；停車時先減載為零，關機，再停水，同時停止泵油潤滑。
10、對脂潤滑機型按每200小時加脂量約50亳升要求進行定期加脂潤滑。
八 潤滑
電渦流測功機潤滑主要是主軸上旋轉軸承和外殼擺動軸承處。
擺動軸承潤滑油可在機油中加入少量潤滑脂加熱調勻，一般每一年加注一次潤滑油。卸下軸承架外側蓋板，即可加注。
主軸軸承處潤滑方式一般有三種，一種是脂潤滑，另一種是滴油形式進行的潤滑，再則是油霧潤滑。脂潤滑一般累積轉運200小時加注ZL45-2航空潤滑脂約50毫升，以達到油脂的及時更換，否則油脂可能被氧化而變硬。而油潤滑性能優于脂潤滑，但需要較復雜的密封技術，而油霧潤滑需要一些配套器械才能實施。
根據機型及用戶需求轉速比較高時，脂潤滑不能滿足要求時，采用滴油潤滑方式。把潤滑油滴入測功機兩端主軸承內，潤滑油量每分鐘20滴左右。潤滑油應選用粘度指數高，運動粘度小，酸度低的潤滑油，例如5號或7號高速機械油（HJ-5，HJ-7），但不能混。一般一年更換一次潤滑油，如發現有變質情況可隨時更換。
中等轉速4000—5000轉/分左右一般調節為每分鐘15—20滴左右，高轉速滴油數可適當加快；更高轉速時一般應考驗采用油霧潤滑方式，此種潤滑方式是需要配備油水分離裝置以及壓縮空氣源進行油霧噴射技術的結合。當軸承溫度不高于60-70時，潤滑油量不宜過多。左右兩端的進油量也視軸承溫升情況不一定要求一致。總之，潤滑的調節需要關注軸承溫升以及滿足潤滑要求為原則。
九 電渦流測功機的維護和保養
1、 檢查指導
2、維修保養指導
十 常見故障及排除方法
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