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hbm的T40MAR 扭矩傳感器對船舶發(fā)動機進行性能優(yōu)化
閱讀：1232 發(fā)布時間：2018-7-7采用 HBM 高精度hbm的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，確保其符合規(guī)范降低排放的要求。
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(dāng)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）。
確保這一點的重要的是負(fù)載信號的識別。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jia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)動機轉(zhuǎn)矩M和角速度ω的測量來計算驅(qū)動功率P并將其傳輸?shù)街醒腚娮訂卧小?br />P = ω*M (1)
只有負(fù)載測量具有足夠高的精度才能在jia工作窗口中對這些船舶發(fā)動機進行適當(dāng)?shù)目刂芠1]。扭矩測量越，控制越準(zhǔn)確。扭矩可以采用直接或間接測量方式進行。
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)并進行后續(xù)計算。 這些扭矩相關(guān)參數(shù)通常采用以下測定：
1.輸入軸表面的應(yīng)變測量。 為此，將應(yīng)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。
2.測量軸的扭轉(zhuǎn)角度。
圖2
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)機進行校準(zhǔn)。 傳感器可以方便地安裝，拆卸，更換和重新校準(zhǔn)。
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)機進行校準(zhǔn)。 傳感器可以方便地安裝，拆卸，更換和重新校準(zhǔn)。
| 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% |
| 整體 | 5 … 7% , 不確定性 | ~ 0,2 … 0,3%, 不確定性 |
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，進行的扭矩校準(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。
圖3：HBM 達姆施塔特校準(zhǔn)實驗室中的 400 kN·m 校準(zhǔn)機
HBM 扭矩校準(zhǔn)機
根據(jù)校準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)，這種新的校準(zhǔn)機（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)的參考文件進行不間斷比較來完成的。德國國家標(biāo)準(zhǔn)的 1.1 MN·m gao測量不確定度，由 PTB “扭矩標(biāo)準(zhǔn)機”來進行。這臺新的400 kN·m校準(zhǔn)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(rèn)證。其測量精度使得比航運業(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行計算。