热能动力工程1999年3月旋转机械的功率在线测试技术TIⅥq33IM9333TM9333中图分类号．’1引言旋转机械物理参数的测量和应用，无疑地将为新产品的设计提供可靠的动态设计参数，也可为故障分析提供实质性依据。早期的测量系统常用水银引电器或刷环引电器，由于汞中毒的危害和较大噪声，已逐渐被淘汰。70年代末，由于电子设备小型化，美国、日本等发达国家相继推出无线电遥测技术在旋转体上应用。某大型化工厂一为扩大生产能力，对原汽轮机机组进行扩容改造，要求测出改造后机组在运行状态下的实发功率值，并要求长期监测，以保障机组有序生产的安全运行。除此之外，研制的测试系统必须适应恶劣的大、小环境(大环境：易燃、易爆化工企业、环境：油气和油浸，高速旋转体和封闭壳体)，当然，绝不允许改变原机组结构和运行状态，其实质也就成为在运行机组上实施功率在线测量。从目前国内外技术水平来看，传输精度高、抗干扰能由强的遥测系统并不少见，但旋转遥测系统的电源受发射组件必须装在转子上，需视测试对象不同而专门作结构设计，因此国内外均是专题专做，而无成套设备可供直接采用。按照要求和现实条件，研制了感应供电无线电功率遥测系统，实施丁在线测量，投人运行已l0个多月，所有测试数据准确可靠，操作极为简便，工程误差小于1．5％。投人运行的初始阶段，就为机组发生意外故障提供了，判据，缩短了，检修周期，增加了，经济效益收稿[{期】998—0】一05收悔改稿1998—03—03文章犏号：1{1012O60t1999J020135—05(啥尔滨七0三研究所)徐军李春兰卢文发(大庆石油化工工程公司)顾喜春2基本原理的应用2．1功率与扭矩的关系N=M·n／974032(1j式中：Ⅳ一功率kW一旋转轴扭矩kg·cinn一旋转轴转速r／rain式(1)又可改写为：N=0．1047Mn(2)由式(1)、(2)可知，功率的测量实质上就是在一定转速下的扭矩测量。2．2扭矩与应变的关系汽轮机通过套齿联轴器与负载连接，在不改变套齿联轴器功能的前提下，将联轴器作为应变式扭矩传感器的弹性元件，在其适当部位粘贴电阻应变计并组成全桥，经标定后即成应变式扭矩传感器，其应变与扭矩的关系为：￡=(1+u)M／co·E(3)式中：￡一轴的扭转应变一轴材料泊桑系数一轴材料弹性模量一轴抗扭断面系数一扭矩由式(3)可知，测得旋转轴扭转应变即得该轴扭矩值。其它数据皆为常数，它取决于轴材料和其结构尺寸2．3输出电压与应变的关系根据应变计全桥线路的理论，其输出电压与应变的关系为：△U：UKe．(4)式中：du一输出电压一供桥电压一应变计灵敏系数￡．一应变值维普资讯http://www.cqvip.coml36热能动力工程1999由此亦可得出电桥输出灵敏度△／U=K·e．3遥测系统的构成弹陛元件，在其适当部位粘贴电阻应变计研制而成(5)现将其综合性能列表如下遥测系统的构成为图1框图所示，它包括感应供电设备、微型发射机、应变式扭矩传感器、耦台线圈、发射和接收天线以及接收机等。安装示意图见图2。现对各主要设备作一简要叔述。图1遥测系统框图[[l应变式扭矩传感器2遥测发射机3发射天线4转动耦音线圈及电舜线路5接收天线6静止耦音线圈接收机8．感应供电电源振荡嚣9汽辛龟机l0+压缩机1l联轴器图2遥测系统安装图3．1应变式扭矩传感器应变式扭矩传感器是将原机组中的联轴器作为序导特性名称单位值l输出灵敏度mV／V2非线性误差％／(FSj3不重复性误差％／(F·S)4蠕变h5零漂惦，h6热输出％／(F·S】7工作温度范围℃32感应供电系统感应供电原理如同一般变压器，基本结构如图3框图所示。由电源振荡器产生的160kHz的交变信号送到静止线圈并耦合到旋转的次级线圈。次级线圈上的感应电压经变压器变换成所需电压，然后再进行整流、滤波，最后经稳压输送至应变电桥和发射机图4为整流稳压电路图。耦台线圈图3感应供电原理框图图4整流、稳压电路多项性能测试表明，该系统耦合线圈问隙以1mm至30mm都能正常可靠地工作、负载电流从7mA至50mA，供电电压仍稳定不变，长时间测量无漂移现象，80℃温度范围内，系统正常工作高速转动试验表明，系统输出量增加了3mV，约占满量程的0．2％3．3遥测发射机遥测发射机系采用从美国Accu~x公司引进的维普资讯http://www.cqvip.com第2期徐军等．旋转机...
