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武汉理工大学创客大赛商业计划书项目类型:产品技术类项目名称:船用轴功率仪研发设计团队名称:申请人:联系电话:电子邮箱:指导教师:_________2017年10月20日1、、、,动力系统出现故障将直接影响着船舶的运行状态。因此,对船舶动力系统的运行状态进行实时的监测是很有必要的。船舶动力系统的运行状态涉及到众多的物理量,其中最直接反应其运行状态的参数是船舶的轴功率。通过对船舶轴功率的在线监测,能够实时了解到主机的运行状态,为提前发现潜在的故障提供依据,从而避免因故障而造成的重大船舶运行事故。目前国内外船舶轴功率测量方法众多,均是通过间接测量轴的输出扭矩和轴的转速来得到,其中转速测量技术已经十分成熟。扭矩测量应用较广泛的是采用应变片式扭矩仪和相位差式扭矩传感器。应变片技术越来越成熟,具有应用范围广、测量精度高、性能稳定等特点,但应变片的安装及环境因素对精度影响比较明显,而且将它用在舰船等大型船舶上做长期监测,电池电量还未得到有效的解决。相位差式扭矩测量仪属于非接触式测量,具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等特点,但不同类型的却也有各自的缺点,如钢弦测功仪不能测高速轴且精度低、磁弹式准确度底且易受外界电磁干扰等。由此可见扭矩测量技术有待进一步发展,以提高测量的精度。光电非接触式转动轴扭矩功率测量系统的设计,是针对船舶轴系系统转动的状态监测和故障诊断的需要而产生的。通过测量轴系发生扭转的程度大小,可以计算出轴系上的扭矩大小和轴系传递的功率的大小。采用光电技术来测量被测转动轴的扭转角度,根据该扭转角度能够由计算机计算被测转动轴的扭矩和功率。在实验室环境条件下能够较方便准确地测量动力装置的轴功率(或输出扭矩),而在船上现场测量轴功率并不容易,同时也很难对其进行精确测定。但是,在某些情况下,精确测量轴功率是监测机组工况及故障诊断必不可少的工作。近年来,扭矩仪为了满足测量发动机功率输出的需要已开发出来,进行监测的方法多样,各种检测仪器性能各异,结构形式繁多,它们在各种不同的场合及环境下各有一定的使用价值。但使用时都要做大量的准备工作,如:轴及传感器的反复安装、信号的传输等需要多次停机并反复进行信号修正等问题,因此提高轴功率测量的准确度、数据的可靠性尤为重要。提高轴功率测量的准确性是减少事故发生、保证主机正常运行的重要手段;提高轴功率测量的精度才能对船舶动力装置进行准确有效的在线监测。因此,对轴功率测量方法进行研究具有重要的现实意义和工程应用价值。所以,本课题从实际出发,研发一套基于相位差原理的光电非接触式轴功率测量系统,以提高轴功率测试的精度,从而发挥更好的功效。同时,本项目产品其成本较之前测量轴功率的仪器更低,并且可以达到更好的测量效果,其易拆装的特性也能适应各种船只的需求,达到更好的经济效应。:仪器测量功率的方法主要是去测量轴的扭矩和转速,功率与扭矩、转速之间存在已知的比例关系,通过测量轴系的输出扭矩和转速就能间接地获得功率的值。其中,传动轴转速的测量技术已经发展的相当完善了,而扭矩测量技术还存在一定的问题,需要进一步的研究与发展。传动轴的转速是很容易测量的,常采用的方法有:测频法和测周法等等。而传动轴上的输出扭矩测量方法主要是两种:吸收法和传递法。其中吸收法主要应用在实验室中测量扭矩,它让测功机给传动轴一个制动力矩,此时制动力矩与动力装置的输出扭矩大小相等,通过测量制动力矩就可以获得输出扭矩的值,常用到的是水力或者电力测功机。而传递法是通过间接测量传动轴上两个相对横截面上的相对扭转角,以此来计算扭矩值。实船上由于测量条件的限制,在扭矩测量中应用的是传递法,根据使用的测量方法和测量参数不同可分为应变式、相位差式和其他类别的轴功率测量方法。随着科技的发展,更多的新技术涌现不断,但扭矩传感器所依据的基本原理仍未有改变,应用最为广泛的传感器分为应变式和相位式。目前扭矩测量包括应变式、红外激光式、磁弹性式、电容式、磁电式、光电式、激光多普勒式、光纤光栅式等,这些扭矩测量仪原理为相位差式或者应变片式。通过对国内外研究现状的分析,目前的轴功率测量系统还存在诸多问题。在相位差式轴功率测量系统中:首先,相位差测量系统的设计缺乏对环境影响因素的考虑,通过对国内外有关的学术刊物、电子技术网站和国际国内有关学术会议的论文集进行分析,相位差测量系统的构建前提是在理想环境状态下设计的,缺乏现实性,而实际上,温度、环境等因素会引起相位差测量系统中的器件的稳定性,噪声的干扰使测量精度达不到预期要求的,而且噪声的出现不仅仅是环境因素,还有系统中芯片自己的噪声和芯片之间的噪声,噪声是在设计前期就应该考虑的问题,分析噪声产生