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采用 HBM 高精度 T40MAR 扭矩傳感器 對船舶發(fā)動機進行性能優(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，雙燃料發(fā)動機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，當發(fā)動機在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)。
確保這一點的最重要的是負載信號的精確識別。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)動機的驅(qū)動工作點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)。
為了識別負載信號，需要根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩M和角速度ω的精確測量來計算驅(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)動機進行適當?shù)目刂芠1]。扭矩測量越精確，控制越準確。扭矩可以采用直接或間接測量方式進行。
如何測量負載?
間接測量
傳動軸上的間接負載測量需要通過測量轉(zhuǎn)矩相關參數(shù)并進行后續(xù)計算。 這些扭矩相關參數(shù)通常采用以下測定：
輸入軸表面的應變測量。 為此，將應變計直接膠合到軸上，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。
直接負載測量
直接負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)工廠采用校準機進行校準。 傳感器可以方便地安裝，拆卸，更換和重新校準。.
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: 應變片直接: 扭矩傳感器
楊氏模量2 … 5%~ 0%
應變系數(shù)~ 1%~ 0%
軸規(guī)格~ 1%~ 0%
應變片定位1 … 5%~ 0%
溫度影響2 … 5%~ 0,1%
校準和可追溯性
對于高扭矩測量來說，這種物理量的校準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)動機行業(yè)嚴格的環(huán)境規(guī)定至關重要[2]。 一般來說有三種扭矩校準方法：
杠桿臂系統(tǒng) - 當校準質(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，進行精確的扭矩校準[4]。
扭矩校準中的第二種技術，是參考力傳感器[3]替代砝碼來進行。
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 扭矩校準機
根據(jù)校準參考標準，這種新的校準機(見圖3)組合了用于扭矩校準的兩種方法：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準的參考文件進行不間斷比較來完成的。德國國家標準的 1.1 MN·m 最高測量不確定度，由 PTB “扭矩標準機”來進行。這臺新的400 kN·m校準機精度可追溯到0.08% 。
結(jié)論
T40MAR 扭矩傳感器是專門用于船舶推進系統(tǒng)的開發(fā)和認證。其測量精度使得比航運業(yè)當前的環(huán)境法規(guī)要求的精度高出10倍以上的載荷信號進行計算。
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