CN111811565A - 转矩转速测量装置动态校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转矩转速测量装置动态校准系统及方法，该系统包括依次设置且同轴安装的可控驱动装置、标准转矩转速测量装置、被校转矩转速测量装置和可变负载，所述的标准转矩转速测量装置和被校转矩转速测量装置之间，以及被校转矩转速测量装置和可变负载之间均装有绕性联轴器；所述可控驱动装置、标准转矩转速测量装置以及可变负载均与数据采集分析控制系统电性连接。本发明通过标准转矩转速测量装置和被校转矩转速测量装置的示值进行比较实现量值校准，实现了一次安装完成转矩、转速参数的动态同步校准，极大地缩短了校准时间，也解决了被校仪器的校准状态和实际使用状态不一致的问题，保证了转矩和转速参数量值的准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及计量领域，尤其是一种能够实现转矩转速测量装置量值的动态校准，解决量值溯源结果与实际使用状态不一致问题的动态校准系统。
背景技术
目前转矩转速测量装置在国内外已广泛应用于高速旋转的电机、气压马达、液压马达、内燃机等原动机的转矩、转速、功率等参数的测量中，测量结果的准确可靠对提高该类产品的产品性能有着十分重要的指导意义，但是实际开展转矩转速测量装置的参数校准存在以下问题：
1、转矩参数的静态校准与装置实际使用情况不一致；
2、转矩参数和转速参数分别用不同的标准装置进行量值校准，校准周期长，成本高；
3、被校准转矩转速测量装置拆装难度大，同轴度会发生变化，容易引入系统误差。
发明内容
本发明的目的是针对目前转矩转速测量装置只能送扭矩实验室进行静态扭矩溯源，检测环境与装置实际使用情况不一致的问题，提出一种转矩转速测量装置动态校准系统及方法，极大地降低量值溯源成本，大幅提高量值准确性；该装置通过对可控驱动装置和负载的闭环控制，使得轴系能够按照校准点要求进行可靠运转，实现对转矩转速参数的动态校准。
本发明的技术方案是：
一种转矩转速测量装置动态校准系统，该系统包括依次设置且同轴安装的可控驱动装置、标准转矩转速测量装置、被校转矩转速测量装置和可变负载，所述的标准转矩转速测量装置和被校转矩转速测量装置之间，以及被校转矩转速测量装置和可变负载之间均装有绕性联轴器；所述可控驱动装置、标准转矩转速测量装置以及可变负载均与数据采集分析控制系统电性连接。
进一步地，所述的标准转矩转速测量装置和被校转矩转速测量装置之间设有径向支撑机构，所述径向支撑机构采用静压轴承。
进一步地，所述径向支撑机构上装有动平衡检测装置，该动平衡检测装置包括两个动平衡调整盘、两个光电传感器和一个加速度传感器，所述的两个动平衡调整盘安装在径向支撑机构的两端，两个光电传感器安装在径向支撑机构的侧边，且分别与两个动平衡调整盘相对应设置，所述的加速度传感器安装在径向支撑机构上，前述两个动平衡调整盘、两个光电传感器和一个加速度传感器均与数据采集分析控制系统电性连接。
进一步地，所述可控驱动装置和标准转矩转速测量装置通过液压抱闸联接。
进一步地，所述可变负载的输出连接有能量转换装置，所述的能量转换装置将可变负载输出的机械能转换成电能，前述能量转换装置的电信号输出端与可控驱动装置的输入端相连。
进一步地，所述标准转矩转速测量装置的准确度等级高于被校转矩转速测量装置的准确度等级。
一种转矩转速测量装置动态校准方法，基于转矩转速测量装置动态校准系统，该方法具体包括以下步骤：
步骤一：按照可控驱动装置、标准转矩转速测量装置、被校转矩转速测量装置和可变负载依次进行同轴连接，所述的标准转矩转速测量装置和被校转矩转速测量装置之间，以及被校转矩转速测量装置和可变负载之间通过绕性联轴器联接；
步骤二：将被校转矩转速测量装置的参数信息输入数据采集分析控制系统中，按照校准规范的要求配置被校转矩转速测量装置的转矩和转速校准点；
步骤三：根据配置的被校转矩转速测量装置的转矩和转速校准点，数据采集分析控制系统控制可控驱动装置的运转和可变负载的输出载荷使得轴系逼近前述转矩和转速校准点；
采用标准转矩转速测量装置实时采集轴系的转矩和转速值，直到其达到转矩和转速校准点，此时，读取被校转矩转速测量装置的输出转矩和转速值并输入数据采集分析控制系统中；
步骤四：重复步骤三，对被校转矩转速测量装置的所有校准点进行校准，数据采集分析控制系统根据校准数据进行校准结果运算。
进一步地，所述步骤二中，将被校转矩转速测量装置的参数信息包括名称、型号、编号和校准参数量程信息。
进一步地，标准转矩转速测量装置和被校转矩转速测量装置之间设有径向支撑机构，所述径向支撑机构上装有动平衡检测装置，前述动平衡检测装置包括两个动平衡调整盘、两个光电传感器和一个加速度传感器；
采用加速度传感器和光电传感器分别实时检测轴系振动量参数和对应动平衡调整盘不平衡位置，并且发送至数据采集分析控制系统；
当数据采集分析控制系统检测到振动量参数超过预设的阈值时，提醒用户关闭可控驱动装置，对光电传感器确定的不平衡位置进行调整。
进一步地，步骤四种校准结果运算为获取被校转矩转速测量装置的输出转矩和转速值，与转矩和转速校准点的示值误差。
本发明的有益效果：
在发明以可控驱动装置为动力源、标准转矩转速测量装置为信号源、采用闭环伺服控制方式确保标准转矩转速的恒定输出，实现对被校转矩转速测量装置测量参数的动态校准，从而确保被校仪器的量值溯源状态与实际使用状态一致，保证量值的准确可靠。
本发明完全改变了转矩转速测量装置的常规量值溯源方法，真正实现了一次安装完成转矩、转速参数的动态同步校准，极大地缩短了校准时间，也解决了被校仪器的校准状态和实际使用状态不一致的问题，保证了转矩和转速参数量值的准确可靠。
在发明中，采用径向支撑机构进行轴系支撑，最大程度消除侧向力和摩擦力等不良分力的影响，实现纯扭无损耗传递；采用挠性联轴器进行轴系连接，最大程度消除偏心影响，配合高速轴承确保系统高速运转时的可靠性；整个轴系采用动平衡检测装置调整和监测整个轴系由偏心带来的不平衡量，并且通过监测，及时调整不平衡问题，保障测量的准确性。
在发明通过在可变负载的后端加装能量转换装置，将机械能转换成电能，经整流后反馈给可控驱动装置，实现能量的转换、回收、再利用。
附图说明
图1是转矩转速测量装置动态校准系统结构示意图。
图2是转矩转速测量装置动态校准系统控制流程图。
图3是动平衡检测装置的结构示意图。
1、可控驱动装置；2、液压抱闸；3、标准转矩转速测量装置；4、动平衡检测装置；5、被校转矩转速测量装置；6、能量转换装置；7、数据采集分析控制系统；8、径向支撑机构；9、可变负载；10、绕性联轴器；4-1、动平衡调整盘；4-2、光电传感器；4-3、加速度传感器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。
如图1所示，一种转矩转速测量装置动态校准系统，该系统包括依次设置且同轴安装的可控驱动装置1、标准转矩转速测量装置3、被校转矩转速测量装置5和可变负载9，所述的标准转矩转速测量装置3和被校转矩转速测量装置5之间，以及被校转矩转速测量装置5和可变负载9之间均装有绕性联轴器10；所述可控驱动装置1、标准转矩转速测量装置3以及可变负载9均与数据采集分析控制系统7电性连接。
该系统的校准方法如下：
步骤一：按照可控驱动装置1、标准转矩转速测量装置3、被校转矩转速测量装置5和可变负载9依次进行同轴连接，所述的标准转矩转速测量装置3和被校转矩转速测量装置5之间，以及被校转矩转速测量装置5和可变负载9之间通过绕性联轴器10联接；
步骤二：将被校转矩转速测量装置5的参数信息输入数据采集分析控制系统7中，按照校准规范的要求配置被校转矩转速测量装置4的转矩和转速校准点；
步骤三：根据配置的被校转矩转速测量装置5的转矩和转速校准点，数据采集分析控制系统7控制可控驱动装置1的运转和可变负载9的输出载荷使得轴系逼近前述转矩和转速校准点；
采用标准转矩转速测量装置3实时采集轴系的转矩和转速值，直到其达到转矩和转速校准点，此时，读取被校转矩转速测量装置5的输出转矩和转速值并输入数据采集分析控制系统7中；
步骤四：重复步骤三，对被校转矩转速测量装置5的所有校准点进行校准，数据采集分析控制系统7根据校准数据进行校准结果运算。
在本实施例中，以可控驱动装置1为动力源(可采用高速电主轴)、标准转矩转速测量装置3为信号源、与可变负载9结合(采用磁滞测功装置或可控风冷制动器)，通过闭环伺服控制方式确保标准转矩转速的恒定输出，实现对被校转矩转速测量装置5测量参数的动态校准，从而确保被校仪器的量值溯源状态与实际使用状态一致，保证量值的准确可靠。
进一步地，如图3所示，标准转矩转速测量装置3和被校转矩转速测量装置5之间设有径向支撑机构8，所述径向支撑机构8采用静压轴承；所述径向支撑机构8上装有动平衡检测装置4，该动平衡检测装置4包括两个动平衡调整盘4-1、两个光电传感器4-2和一个加速度传感器4-3，所述的两个动平衡调整盘4-1安装在径向支撑机构8的两端，两个光电传感器4-2安装在径向支撑机构8的侧边，且分别与两个动平衡调整盘4-1相对应设置，所述的加速度传感器4-3安装在径向支撑机构8上，前述两个动平衡调整盘4-1、两个光电传感器4-2和一个加速度传感器4-3均与数据采集分析控制系统7电性连接。
该方法采用加速度传感器4-3和光电传感器4-2分别实时检测轴系振动量参数和对应动平衡调整盘4-1的不平衡位置，并且发送至数据采集分析控制系统7；
当数据采集分析控制系统7检测到振动量参数超过预设的阈值时，提醒用户关闭可控驱动装置1，对光电传感器4-2确定的动平衡调整盘4-2的不平衡位置进行调整。
在本实施例中，采用径向支撑机构进行轴系支撑，最大程度消除侧向力和摩擦力等不良分力的影响，实现纯扭无损耗传递；采用挠性联轴器进行轴系连接，最大程度消除偏心影响，配合高速轴承确保系统高速运转时的可靠性；整个轴系采用动平衡检测装置调整和监测整个轴系由偏心带来的不平衡量。
通过安装动平衡仪加速度传感器，主要目的是在装置开始运转前，利用动平衡检测装置对轴系的不平衡量进行测量和调整，直至整个轴系的平稳运转。在高速运行状态下，能够对整个轴系的运行情况进行实时监控，确保装置的安全运行。
进一步地，所述可控驱动装置1和标准转矩转速测量装置3通过液压抱闸2联接。
在本实施例中，通过液压抱闸2的可以实现可控驱动装置1和标准转矩转速测量装置3的快速安装，便于拆卸，能够进一步提高系统的稳定性。
进一步地，所述可变负载9的输出连接有能量转换装置6(当可变负载采用磁滞测功装置时，能量转换装置可采用发电机)，所述的能量转换装置6将可变负载9输出的机械能转换成电能，前述能量转换装置6的电信号输出端与可控驱动装置1的输入端相连；
在本实施例中，可以通过能量转换装置6将机械能转换成电能，经整流后反馈给可控驱动装置1，实现能量的转换、回收、再利用。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于该系统包括依次设置且同轴安装的可控驱动装置(1)、标准转矩转速测量装置(3)、被校转矩转速测量装置(5)和可变负载(9)，所述的标准转矩转速测量装置(3)和被校转矩转速测量装置(5)之间，以及被校转矩转速测量装置(5)和可变负载(9)之间均装有绕性联轴器(10)；所述可控驱动装置(1)、标准转矩转速测量装置(3)以及可变负载(9)均与数据采集分析控制系统(7)电性连接。
2.根据权利要求1所述的转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于所述的标准转矩转速测量装置(3)和被校转矩转速测量装置(5)之间设有径向支撑机构(8)，所述径向支撑机构(8)采用静压轴承。
3.根据权利要求2所述的转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于所述径向支撑机构(8)上装有动平衡检测装置(4)，该动平衡检测装置(4)包括两个动平衡调整盘(4-1)、两个光电传感器(4-2)和一个加速度传感器(4-3)，所述的两个动平衡调整盘(4-1)安装在径向支撑机构(8)的两端，两个光电传感器(4-2)安装在径向支撑机构(8)的侧边，且分别与两个动平衡调整盘(4-1)相对应设置，所述的加速度传感器(4-3)安装在径向支撑机构(8)上，前述两个动平衡调整盘(4-1)、两个光电传感器(4-2)和一个加速度传感器(4-3)均与数据采集分析控制系统(7)电性连接。
4.根据权利要求1所述的转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于所述可控驱动装置(1)和标准转矩转速测量装置(3)通过液压抱闸(2)联接。
5.根据权利要求1所述的转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于所述可变负载(9)的输出连接有能量转换装置(6)，所述的能量转换装置(6)将可变负载(9)输出的机械能转换成电能，前述能量转换装置(6)的电信号输出端与可控驱动装置(1)的输入端相连。
6.根据权利要求1所述的转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于所述标准转矩转速测量装置(3)的准确度等级高于被校转矩转速测量装置(5)的准确度等级。
7.一种转矩转速测量装置动态校准方法，基于权利要求1-6之一所述的转矩转速测量装置动态校准系统，其特征在于该方法具体包括以下步骤：
步骤一：按照可控驱动装置(1)、标准转矩转速测量装置(3)、被校转矩转速测量装置(5)和可变负载(9)依次进行同轴连接，所述的标准转矩转速测量装置(3)和被校转矩转速测量装置(5)之间，以及被校转矩转速测量装置(5)和可变负载(9)之间通过绕性联轴器(10)联接；
步骤二：将被校转矩转速测量装置(5)的参数信息输入数据采集分析控制系统(7)中，按照校准规范的要求配置被校转矩转速测量装置(4)的转矩和转速校准点；
步骤三：根据配置的被校转矩转速测量装置(5)的转矩和转速校准点，数据采集分析控制系统(7)控制可控驱动装置(1)的运转和可变负载(9)的输出载荷使得轴系逼近前述转矩和转速校准点；
采用标准转矩转速测量装置(3)实时采集轴系的转矩和转速值，直到其达到转矩和转速校准点，此时，读取被校转矩转速测量装置(5)的输出转矩和转速值并输入数据采集分析控制系统(7)中；
步骤四：重复步骤三，对被校转矩转速测量装置(5)的所有校准点进行校准，数据采集分析控制系统(7)根据校准数据进行校准结果运算。
8.根据权利要求7所述的转矩转速测量装置动态校准方法，其特征在于所述步骤二中，将被校转矩转速测量装置(5)的参数信息包括名称、型号、编号和校准参数量程信息。
9.根据权利要求7所述的转矩转速测量装置动态校准方法，其特征在于标准转矩转速测量装置(3)和被校转矩转速测量装置(5)之间设有径向支撑机构(8)，所述径向支撑机构(8)上装有动平衡检测装置(4)，前述动平衡检测装置(4)包括两个动平衡调整盘(4-1)、两个光电传感器(4-2)和一个加速度传感器(4-3)；
采用加速度传感器(4-3)和光电传感器(4-2)分别实时检测轴系振动量参数和对应动平衡调整盘(4-1)不平衡位置，并且发送至数据采集分析控制系统(7)；
当数据采集分析控制系统(7)检测到振动量参数超过预设的阈值时，提醒用户关闭可控驱动装置(1)，对光电传感器(4-2)确定的不平衡位置进行调整。
10.根据权利要求7所述的转矩转速测量装置动态校准方法，其特征在于，步骤四种校准结果运算为获取被校转矩转速测量装置(5)的输出转矩和转速值，与转矩和转速校准点的示值误差。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112729369A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统 |
| CN114459673A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-10 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 一种轴系扭矩测量装置验证平台及方法 |
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2020
- 2020-08-14 CN CN202010815189.5A patent/CN111811565A/zh active Pending
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| CN112729369A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-30 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种结构动力学参数虚拟动态校准方法与系统 |
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