SG系列水涡流测功机
型号:SG400-SG12600
额定吸收功率:400-12600kW
转速测量精度:±1r/min
扭矩测量精度:±0.2%FS
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- 产品描述
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产品概述
水力测功机作为一种负载，是用来测量动力机械各种特性的试验设备，适用于内燃机、中、小型功率电机、汽车传动部件、燃气轮机、水轮机、工程机械、林业、矿山、石油钻采等机械的性能试验，也可作为其它动力设备的吸功装置。
作为一家多年来专业从事动力检测仪器行业的高新技术企业，湖南湘仪动力测试仪器有限公司在水力测功机的设计、生产、销售、安装、售后方面积累了丰富的经验，得到了国内用户的认可，并向国外出口。目前我公司生产的水力测功机产品系列完善，测试范围宽，额定测试功率：400kW～12,600kW，额定扭矩：25N.m～180,000N.m;额定转速：1500rpm～10000rpm。
我公司设计生产的测功机型号命名方法如下：
主要特点
- 分中速和中高速(双转子)设计，更适合用于中速柴油机;
- 体积小(单位质量吸功能力大)、安装容易;
- 结构简单、操作维护方便;
- 设计富裕量大，制动力矩高，许用转速高;
- 高精度拉压力传感测量精度高，工作稳定可靠;
- 转动惯量小，动态响应速度快;
- 磁电式测速传感器实现高精度瞬时转速测量;
- 可选配电动伺服控制阀实现瞬态控制(满行程0.2s);
- 集成进出水温度、轴承温度实时监控;
- 与测控系统配套，可实现自动化操作。
水力测功机产品介绍
水力测功机的结构
水力测功机的工作原理
水力测功机的转子由被试电机(发动机)驱动，测功机的转子搅动工作腔的冷却水、将电机(发动机)的机械能(转速、转矩)转化为水的热能。工作腔中的冷却水既是吸收机械能的工作介质，也是散热的冷却介质。测试过程中水力测功机所提供的阻力力矩大小由工作腔中储水量大小决定。
水力测功机在工作过程中对主轴上转矩和转速进行测量。
SG 系列水力测功机主要包括以下功能部件：
1、测功机主机：沿轴向悬浮支撑在主机摆动轴承(件11)上，由固定在底座(件1)上的拉压力传感器(件20)限定旋转自由度;用于产生制动力矩，并将机械能转化为冷却水的热能;
2、出水控制阀(件18)：通过调整蝶阀开度控制工作腔内储水量、调整制动力距;
3、进水管接口(件19)：连接冷却水供水系统，为测功机持续提供冷却水;
4、测功机底座(件1)：是测功机主机、及所有附件的安装基础，底部中间部位设置储水槽，可以汇集主机泄水管(件14)、通气管(件16)排出的冷却水并由管道排出。
被试电机、发动机(以下统称被试动力机)通过联轴器法兰(件12)联接到转子主轴(件4)上，从而将被试动力机的扭矩传递到测功机转子主轴(件4)上;测功机转子主轴由一对脂润滑轴承(件5)支撑，轴承由非接触式密封装置与工作腔内的冷却水分开，轴承设置专门的温度检测传感器(件13)，用于异常温升报警;测功机主轴上装有转子(件7)，转子带有叶片，转子旋转时叶片可以对冷却水加速，加速后的冷却水向定子(件9)流动，随后被定子叶片减速或改变方向，此搅动过程冷却水温度升高。冷却水在工作腔内的转子区域被加速、定子区域内被减速。
制动力矩的大小由工作腔内的充水量决定。冷却水先由进水管流入进环形水腔(件6)，然后由环形水腔侧壁上的进水孔流入工作腔，特定工况下，单位时间的进水量基本保持恒定(主要由测功机所需吸收功率确定)。
工作腔内的冷却水通过转子(件7)、定子(件9)之间的间隙与出水腔(件8)相连，在水压作用下，冷却水流向出水控制阀(件18)，出水控制阀由水门控制器控制开度，由此控制测功机工作腔内的充水量，进而控制测功机的制动力矩。出水阀与冷却水排出水管相连，最终将高温冷却水排至冷却水池。
测功机主轴一端装有测速齿轮(件3)，通过转速传感器(件2)可以读到主轴转速。测功机主机通过主机摆动轴承(件11)支撑在底座上，测功机主机绕回转中心的旋转自由度由其外壳上铰接的拉压力传感器(件20)限制，仅有微小角度转动(摩擦力矩很小，忽略不计)，此时，拉压力传感器读数与力臂长度相乘得到测功机上的制动力距。
特殊设计
１、双向旋转的测功机设计
一般情况下，SG 系列水力测功机的转子、定子叶片为倾斜设计，用于单向旋转工况。当用户对水力测功机有双向旋转工况需求时，我们可以将转子、定子叶片设计为直板形式;此时，水力测功机可以双向旋转使用，最大吸收功率、额定制动力矩与单向旋转测功机一致，但特性曲线略有不同。
2、双转子的测功机设计
在对高转速、大功率的动力机测试时(例如，涡轮发动机测试)，可以两个转子串联设计在一个测功机之内，此时双转子测功机的最高转速与同型号单转子测功机一样，但最大吸收功率和制动力矩可以达到后者的2 倍。双转子水力测功机结构示意图如下所示：
控制和监测单元
1 制动监控
SG 系列水力测功机的控制系统中设置有制动监控单元，用于监控测功机的运行。在标准配置下，测功机制动监控系统实时监测测功机的运行时间、最高转速、轴承温度。当轴承温度超过系统允许的最大值时，制动监控系统发出“故障”消息、并关闭测试系统。此操作可以避免后续损失(例如烧毁轴承)。设备维护时，轴承补充润滑脂后的试机过程中，轴承的温度也会被制动监控系统实时检测，并将温度显示在控制系统中。
2 冷却水监控(选配)
SG 水力测功机可配备冷却水监控系统，用来监控冷却水的进水压力以及出水温度，如果测功机在工作过程中出现压力、温度监测值超出系统允许的安全值，则控制系统发出“故障”消息、并关闭测试系统。
进水压力检测传感器必须布置在测功机进水口附近的水平直管段，如果配有进水控制阀，则测压传感器需布置在进水控制阀之前。压力检测传感器与测功机进水口高度差过大会造成测量值无效，并导致不安全的监控。出水口温度传感器安装在排水阀出口处。
测功机进水口之前的零部件安装顺序(沿水流方向)：压力控制器(选配);水压监控及信号传送(选配，靠近并安装在进水控制阀之前);进水控制阀(选配)。
3 振动监控(选配)
SG 水力测功机可配备振动监控系统，用来监控测功机壳体三维方向的振动，一般配置六只振动速度传感器，如果测功机在工作过程中出现振动监测值超出系统允许的安全值，则控制系统发出“故障”消息、并关闭测试系统。
主要技术指标
水力测功机的主要技术指标参数见表1，其余如下：
1) 使用环境温度：0℃～45℃
2) 环境相对湿度不超过 85%
3) 冷却介质：不含杂质、杂物的清洁淡水，详见 7.1 节
4) 冷却水压：不允许超过 0.06MPa，详见表5
5) 测功机出水温度：低于50℃(可根据出水温度调节水压，当出水温度升高时，可适当调高进水压以增大流量、使出水温度降低)。
6) 冷却水流量：冷却水流量取决于进水、出水的温差和吸收功率的大小。可根据下式计算，当进水温度为20℃时，测功机用水量可按40~50L/kW·h 估算。
具体用水量详见图3，且不得小于最小冷却水量。
7) 最小冷却水量(详见表1)：考虑到测功机允许的最高出水温度与夏天可能的最高进水温度，考虑到测功机内部的水流阻力和不均匀性，无论测功机吸收被测原动机输出功率的大小，都不得小于其最小进水流量;而且水流应该恒稳，流量波动不得>10%，更不允许间歇式断流。冷却循环水系统设计时，应该留有不少于15%富裕量。
8) 工作方向：左旋或右旋，连续工作
9) 扭矩测量精度：±0.2%FS
10)转速测量精度：±1r/min
11)扭矩测量传感器：应变式拉压力传感器
12)转速测量传感器：60 脉冲磁电式转速传感器(部分型号为120 个脉冲)
13)测功机特性曲线见图3
14)测功机的功率计算：
原动机的输出功率由测得的扭矩和转速大小决定。
表1 SG 系列水力测功机主要技术参数
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