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采用 HBM 高精度 T40MAR 扭矩傳感器 對船舶發(fā)動機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化，可以節(jié)省大量燃料，確保其符合國際規(guī)范降低排放的要求。
國際 MARPOL 公約要求船舶逐步減少污染物排放，能夠開發(fā)結(jié)合各種燃料(如經(jīng)典船用燃料和液化天然氣)的新發(fā)動機(jī)，雙燃料發(fā)動機(jī)可以大幅降低廢氣排放，但從一種燃料快速切換到另一種燃料時，確保不會喪失功率。此外，當(dāng)發(fā)動機(jī)在LNG模式下使用時，必須可靠地防止爆震，失火或過載(見圖1)等臨界操作模式(氣缸壓力)。
確保這一點(diǎn)的最重要的是負(fù)載信號的精確識別。這適用于經(jīng)典船用燃料和液化天然氣之間的切換，并且不能有任何功率損失，并確保發(fā)動機(jī)的驅(qū)動工作點(diǎn)處在最佳操作窗口中，且無需考慮駕駛情況[1]。因此可以顯著降低燃油消耗，提高驅(qū)動效率(見圖1)。
為了識別負(fù)載信號，需要根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩M和角速度ω的精確測量來計(jì)算驅(qū)動功率P并將其傳輸?shù)街醒腚娮訂卧小?span style="display:none">sMJ廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
P = ω*M (1)
只有負(fù)載測量具有足夠高的精度才能在最佳工作窗口中對這些船舶發(fā)動機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂芠1]。扭矩測量越精確，控制越準(zhǔn)確。扭矩可以采用直接或間接測量方式進(jìn)行。
如何測量負(fù)載?
間接測量
傳動軸上的間接負(fù)載測量需要通過測量轉(zhuǎn)矩相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。 這些扭矩相關(guān)參數(shù)通常采用以下測定：
輸入軸表面的應(yīng)變測量。 為此，將應(yīng)變計(jì)直接膠合到軸上，然后連接到測量橋路中。 測量橋的激勵電壓和測量信號的傳輸都是需要是非接觸式的。
測量軸的扭轉(zhuǎn)角度。
直接負(fù)載測量
直接負(fù)載測量將扭矩傳感器集成到驅(qū)動軸中(見圖2)。 扭矩傳感器已經(jīng)工廠采用校準(zhǔn)機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)。 傳感器可以方便地安裝，拆卸，更換和重新校準(zhǔn)。.
表 1: 直接和間接方法之間的容差比較整體5 … 7% , 不確定性~ 0,2 … 0,3%, 不確定性
輸入量間接: 應(yīng)變片直接: 扭矩傳感器
楊氏模量2 … 5%~ 0%
應(yīng)變系數(shù)~ 1%~ 0%
軸規(guī)格~ 1%~ 0%
應(yīng)變片定位1 … 5%~ 0%
溫度影響2 … 5%~ 0,1%
校準(zhǔn)和可追溯性
對于高扭矩測量來說，這種物理量的校準(zhǔn)和可追溯性越來越重要，以確保驅(qū)動功率的精度或效率，這對于滿足船用發(fā)動機(jī)行業(yè)嚴(yán)格的環(huán)境規(guī)定至關(guān)重要[2]。 一般來說有三種扭矩校準(zhǔn)方法：
杠桿臂系統(tǒng) - 當(dāng)校準(zhǔn)質(zhì)量塊(砝碼)的重力通過已知長度的杠桿臂作用在試樣上時，進(jìn)行精確的扭矩校準(zhǔn)[4]。
扭矩校準(zhǔn)中的第二種技術(shù)，是參考力傳感器[3]替代砝碼來進(jìn)行。
第三個原理是采用參考扭矩傳感器。
采用參考扭矩傳感器的系統(tǒng)可以使用任何機(jī)構(gòu)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，然后用轉(zhuǎn)矩參考傳感器[2] [3]測量。
HBM 扭矩校準(zhǔn)機(jī)
根據(jù)校準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)，這種新的校準(zhǔn)機(jī)(見圖3)組合了用于扭矩校準(zhǔn)的兩種方法：杠桿臂質(zhì)量系統(tǒng)和參考扭矩傳感器法。采用專門用于校準(zhǔn)的 T10FH / 150 kN·m 和T10FH / 400 kN·m 傳感器作為參考傳感器。這兩個精密參考傳感器，可以實(shí)現(xiàn)0.1%的測量不確定度。
這是通過將扭矩傳感器追溯到德國國家標(biāo)準(zhǔn)的參考文件進(jìn)行不間斷比較來完成的。德國國家標(biāo)準(zhǔn)的 1.1 MN·m 最高測量不確定度，由 PTB “扭矩標(biāo)準(zhǔn)機(jī)”來進(jìn)行。這臺新的400 kN·m校準(zhǔn)機(jī)精度可追溯到0.08% 。
結(jié)論
T40MAR 扭矩傳感器是專門用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)的開發(fā)和認(rèn)證。其測量精度使得比航運(yùn)業(yè)當(dāng)前的環(huán)境法規(guī)要求的精度高出10倍以上的載荷信號進(jìn)行計(jì)算。
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