發動機轉速測量裝置現場校準方法研究
2014-10-13 來源:數控機床市場網 作者:海軍工程大學船舶與動力學院張永祥
摘要:本文 從理論上分析了 由于發動機工作時轉速存在波動,運用現行的轉速計量校準方法對發動機的 轉速測量裝置進行計量不能正確反映轉速測量裝置的誤差。 通過建立發動機的轉速模型,并進行仿真計算,發現采用固定測量圏數和固定測量時間間隔方法在一定條件下能有效地校準發動機 的平均轉速 。經進一步的實驗研究,證實了理論分析和仿真研究的正確性。
關鍵詞:發動機 轉速現場 檢定
1 引言
發動機轉速是反映發動機運行狀態、標志發動機性能以 及進行發動機控制和保護的 重要物理量,其轉速測量裝置的精準程度對發動機有著重要影響。目前對發動機轉速測量裝置的檢定是按照國家 JJG105-2000 轉速表計量檢定規程進行的,它要求將轉速測量裝置放置在實驗室進行。然而,對一部分發動機的 轉速測量裝置拿到實驗室或在現場進行計量都是比較困難的:一是發動機轉速測量裝置一般不宜拆卸,如艦船發動機轉速測量裝置,它嵌入于整個發動機監控系統中,難以將轉速測量部分單獨拿到實驗室進行計量檢定
;二是對于象艦船、車輛等控制用轉速測量裝置,即便在現場能將傳感器從機器上拆下放到檢定臺上,由于該信號和相關控制信號聯鎖,也難以進行計量檢定。較為合理的方法是采用現場比對方法,由準確度高的轉速測量系統對運行的發動機進行轉速測量,并與發動機本身的測量結果進行比對,從而進行現場計量。然而,該方法遇到一些實際問題,由于發動機的固有特點,即使是發動機處于穩定工況下,其轉速也存在一定的波動—般轉速波動可達。從而利用現有的轉速測量方法就難以進行檢定。本文擬探討一種適合現場對發動機轉速測量裝置進行計量的比對方法。
2 發動機的轉速模型及仿真
2.1 發動機的轉速信號模型
發動機(如船用柴油機、車用汽油機)由于本身結構和工作特性,它靠各缸輪流燃燒作功推動其旋轉的,其指示扭矩是周期性波動變化的。這樣,即使發動機的負荷恒定,其轉速也存在周期性波動對發電用發動機,轉速波動小于1% 而對艦船、車輛的主動力發動機,轉速波動要大一些。
假設發動機轉速可用如下方程表示,即

式中 no—發動機平均轉速(r/min),Δn-發動機轉速波動量(r/min),z—發動機缸數,fr=no/60 發動機平均轉頻(Hz) 則發動機的瞬時角速度為






4 結論
本文從理論上探討了發動機瞬時轉速周期性波動的原因,運用仿真技術,研究了采用測量發動機轉過一定圈數所花時間或在定時間間隔內發動機轉過的圈數來計算發動機平均轉速,仿真結果表明,在一定條件下,多次測量轉速的平均值可以逼近真值,經進一步的實驗研究,驗證了上述理論分析和所提測量方法的正確性和有效性。該方法為開展動機轉速現場校準提供了新的思路,但尚有一些問題需要研究解決。
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