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摘要：电涡流测功机和其他的测量设备不同的是，它即是测量设备 又是发动机的负载，发动机的功率完全消耗在侧功机上，通过改变测功机的励磁电流，测功机可以改变发动机的负荷，检测发动机在各种负载下的运行情况。
关键词：DAE，PMVE，SSTE，FBES，FBE，FVE
一：概述
原油是工业的血液.怎么更好地应用它是当今世界炼油工业的主题。油的技术含量的提高，给测量技术提出更高的要求。就油的实验而言，它服务的主要对象就是内然发电机。在提高发电机性能，节约能源，废气净化，测试机术配合内然机的研究 将能发挥巨大作用。随着汽车工业的发展，汽车已将成为社会生活的必需品，人门对它的依赖也越来越明显。因此，对汽车发动机的研究与测试也日益趋向多点，高精毒，自动化，数字化，已及数据 自动处理与自动调解等。
石化院评审中心，主要是从事油品实验后期的评审工作。多年来引进了很大一部分国内外的汽车发动机实验台架系统。测功机以及控制系统就是这些评定台架的“心脏”部分。作为维护维修部门，怎样保证测功机的工作正常？懂得测功机的工作原理，结构以及各控制部分的常见故障分析是非常重要的。
二：电窝流测功机的结构和工作原理
电涡流测功机和其他的测量设备不同的是，它即是测量设备 又是发动机的负载，发动机的功率完全消耗在侧功机上，通过改变测功机的励磁电流，测功机可以改变发动机的负荷，检测发动机在各种负载下的运行情况。
南峰航空精密机电有限责任公司生产的CW系列电涡流测功机的结构组成为：主机（电涡流制动器）。其中包括扭矩显示简称DAE：测量调节简称PMVE；伺服控制简称SSTE；遥控操作盒FBES；油门 操作盒FBE；油门执行器FVE等，如后图（一）。
它采用间接冷却的干隙结构。电涡流制动主要由转子，摆动部分和固定部分组成。如后图（二）。
工作原理：电涡流测功机是利用电涡流制动原理工作的，在励磁线圈中通以直流电流，当转子转动时引起电涡流产生。涡电流在二次磁场中受力，其结果使摆动体向旋转方向摆动，根据作用力与反作用力的关系，在摆动体外部测的扭矩力。
磁通密度根据转子盘的齿和槽位置，疏密相间分布：在励磁线圈中通过直流电流时，就有磁通通过摆动体，转子盘和它们之间的空气隙形成闭和通路，由于转子盘和摆动体都是由磁材料制成，磁阻很小，所以磁通密度主要取决于空气隙的大小，转子齿顶离摆动体近，空气隙小，所以磁通密度大；转子齿槽处空气隙大，磁通密度小。由于转子的齿顶和齿槽相间分布，就造成了磁通密度的相间分布。当发动机带动转子盘转动时，由于转子盘齿顶位置的移动，疏密相间的磁力线和转子盘同步旋转。对于涡流环（内表面）上的任意一个固定点，穿过它的磁力线发生周期变化，所以在这一点周围就产生涡电流。电涡流的方向由楞词定理确定：它总是试图阻碍原磁通得变化，电流的大小由转子盘的转速n即磁通变化的快慢和涡流环的导电性能决定。
产生涡流的摆动体在励磁电流磁场中受力，使摆动体涡流向转子转动方向偏转。根据左手定则，涡流环上一个点的受力方向。即在齿顶处的受力向转动方向，齿槽处受力方向与转动方向相反。根据磁场中通电导体所受得力：F=ILBsinQ。公式中B为磁通密度，除B不同外，其他条件都相同。由于齿顶气隙小的多（哟20~~40倍）所以合力作用的结果使摆动体向转子转动方向偏转。转子施加一个作用力使摆动体偏转的同时，也受到一个大小相等的反作用力，它是摆动体作用给转子，方向与转子的转动方向相反，对转子产生制转矩，达到给发动机加载的目的。这就是电涡流测功机的工作原理。
以上是测功机主机的工作原理和结构。下面对控制柜即PMVE的电路组成做以下说明：
测功机在评定台架中应用时，它根据汽车及车用油品的实验要求分别设置了以下几种控制方式：KL1自然属性控制；KL6转速比例控制；KL7转速平方M=K+An2 控制方式（船用柴油发动机用）；KL8恒速度控制；KL9恒扭矩控制。
电路组成：1号板（电源板）；2号板超速控制；4号板是速度行程板；5号即5.1号板是PID控制板；4.3号板变齿用；6号板是曲线6即KL6，曲线7即KL7，比例平方控制；7号8号9号板为特性选择转换板；10号板为报警板；11号12号板为继电器转换板；13号板为触发板；14号板为阻容保护板；15号板为面板开关接线转换板；即XP板为主板组成。
三：DAE扭矩测量部分常见故障分析
DAE原理方框图如附图（三）：
DAE电路主要功能：一是为扭矩传感器提供一个稳定的温度漂移很小的供桥电压。其次是把扭矩传感器测量到的信号，经过高倍数，低漂移的精密放大器放大后，在DAE面板上用数字和指针式模拟表显示出来。与此同时把从零到扭矩表量程变化的扭矩值转换成0~10V的变化值，送到PMVE进行调节控制使用。如图（四）是它的电路组成 拉压传感器输出信号放大电路，由ICL7650集成块和OP07（n5）组成的两极放大组成；电源电路，有三种电压型，15V. 5V和+10V电源，它们都是用三端稳压器来实现（CW723.CW7805.CW7815.CW7905.CW7915）；扭矩传感器供桥电压电路，该电路的稳定电压性能由F723来保证。温度性能由2DW232来保证；粗细调零电路，它是消除扭矩初始信号的影响，使得扭矩值真实地反映出载荷值；绝对值放大电路，当测功机正向或反向两方面加载时，绝对值放大电路保证了输给指针模拟扭矩表和PMVE的0——10V电压永远是正值；短路保护输出电路，该电路能在输出出现短路的情况电流增大时，保护输出管不受损坏，电路中V28是输出管，V29是保护管。正常工作时，V29不起作用，V28输出一定的电流，当因输出短路而使输出电流增大时，由于输出电流流过小电阻R33.R34上的电压增加，当电压增加到足以使V29的BE结导通时，V29由
图（三）DAE电路原理框图
截止变为导通。V29的导通电压VCE使V28的BE结的偏压很快减小，V28的电流很快减小，V28很快脱离大电流导通状态，从而使V28得到保护而不止损坏。输出电路输出的电流约20MA左右；扭矩极限值得调节与报警指示，扭矩极限设定植（0——10V）输出到N16的9脚与转矩实际值（0——10V）输出到N16的 10脚信号电压进行比较，当扭矩实际值大于限设定值时，V26导通，使继电器K1工作。K1的触电闭和后，极限指示灯亮并自锁。在扭矩实际值小于设定极限值时，按一下报警指示灯报警方能解除；扭矩极限值调节电路；面板操作电路。
DAE电路常见故障分析：
《1》无载时扭矩显示满载：
由电路图（四）分析可知，造成无载时显示满载的原因有以下几个方面的可能：
1.与传感器接线没有接通或发生断线；
2.接口线路没有接好；
3.自动稳零放大器ICL7605没有插好或损坏；
4.吸收功率偏大，许重新校准；
5.传感器内部输出断线，如R8；
《2》无扭矩显示：
1.传感器损坏，（压力.扭矩）；
2.DAE放大器集成块损坏；
3.吸收功率偏小；
4.续流二极管有问题；
5.主机的励磁线圈有问题；
6.转速传感器有问题等。
《3》电源有问题：
1.0.5A保险丝有问题损坏；
2.滤波电源损坏等。
四： PMVE测量调节电路及常见故障分析，如后图（五）
图（五）中圆圈标数是指相关的继电器在相关的特性曲线即实验工况下的通断情况。
电路组成有：电源电路控制箱1号板；超速和运行监控电路2号板；转速实际形成电路4号板；PID伺服放大电路5号和5.1号板；特性曲线6电路6号板；特性曲线7电路6号板；特性曲线选择电路7号板；特性曲线转换和紧停止电路8号板；继电器一转换电路9号板；继电器二转换电路11号板；继电器三转换电路12号板；相位控制器和功率输出电路13号和14号电路板；报警电路10号板。
PMVE电路的主要功能是控制调节涡流制动器，同时兼有转速信号的处理，显示和报警。
当涡流测功机工作时，安装在主机主轴上的转素传感器将测得的转速信号送到PMVE上，该信号经4号板放大器，频率电压转换器后，变换成与转速成正比的0——10V直流电压。从而形成可用调节控制的转速实际值。转速设定值以高稳定的电压0——10V形成给出，通过设定值调节器进行调节。
总而言之PMVE电路是一个完整的闭环自动调节系统。将测功机的转速和扭矩实际值与可调的设定值电压进行比较，比较后的差值经PLI放大器放大后，按选定的控制方式自动调节制动器的励磁电流，改变测功机的转度或扭矩值，使其等于设定值，达到所要求的控制特性。
PMVE电路常见故障分析：
〈1〉电源板无电，0.5A或2A保险管损坏；
〈2〉跳闸：滤波器损坏；可控硅组件损坏。
〈3〉水压报警：水压报警电缆没有接好或断线；水源压力和流量不够；报警电路有问题，10号板集成块坏或继电器有问题。
〈4〉油泵不抽油：油路组塞或漏油；油泵电源没有接通；油泵坏。
〈5〉油泵报警：油泵电机离心开关失灵；报警电缆没有接好或断线。
〈6〉报警后复不了位：报警电路板10号板上，IS触发器4044损坏。
〈7〉加不上励磁电流：空气开关跳闸；电路系统有问题，报警电路动作；12号板或2号板有问题；主机上的续流二极管坏；接线有问题即没接或断线。
〈8〉无转速显示：转速传感器固定松动间隙太大；转速形成电路即4号板有问题。
〈9〉数字显示于模拟表指示差距太大：应引线接触不好；模拟表调节电压改变。
〈10〉励磁模拟表摆动过大：电网电路波形严重失真；PID电路P值和I值过大，PID失调。
五：SSTE发动机油门开度控制电路及常见故障，如图（六）
SSTE电路主要用于发动机油门开度进行高精度的快速调节控制，有 调位和调节两种控制方式。如图（六）调位方式是通过操作盒（FBE或FSTE）上的旋纽来控制油门开度大小，使油门保持在所调定的位置上不变。调节方式是使油门开度的控制参与测功机控制方式的调节，PMVE通过自动调节励磁电流来满足特性曲线要求，而SSTE通过自动调节油门开度来达到控制目的。
SSTE电路组成：电源板SSTE1号板；继电器一转换电路SSTE的0号板；继电器二转换电路SSTE的0.1号板；延迟电路SSTE的2号板；PID伺服放大器SSTE的3号4号板；位置显示和上下限位设定电路SSTE的5号板；电流极限控制电路SSTE的7号板；相位控制器和功率输出电路SSTE的8号9号板；继电器三转换电路SSTE的10号板；继电器四转换电路SSTE的11号板；继电器五转换电路SSTE的12号板，等组成。
SSTE电路常见故障：
〈1〉油门不受控：FBE中的电位器损坏；油门控制连杆出故障；相位控制和功率输出电路8号板出故障；上下限位设定电路中5号板调节电位器出故障。
〈2〉开度指示指示不稳定：电网电压的波形失真；SSTE的6号板PID不稳定；油门空载；按装不适。
〈3〉油门显示最大：SSTE的5号板上下限位设定电路有问题；SSTE的7号板电流极限控制有问题。
六：电涡流测功机的正确操作
电涡流测功机由于操作比较复杂，所以正确操作是非常必要的，从而避免不正确操作给测功机带来的伤害。
〈1〉操作前的检查：检查主轴转动是否灵活，传感器是否处在正确位置上，安装螺钉是否松动；控制柜与制动器之间的电缆连接是否正确，面板上的旋纽是否处在起始位置；原动机与测功机的对接是否正确。
〈2〉打开进水开关，使冷却水流入测功机。
〈3〉按下PMVE电源开关，电源指示灯亮，油泵开始泵油，按下检查按纽，PMVE面板上的指示灯亮。按下复位按键所有故障指示灯应不亮。
〈4〉按下DAE，SSTE电源开关，电源指示灯亮。按下SSTE的灯检查按纽，SSTE面板上所有指示灯亮。测功机开始预热。
〈5〉检查系统是否漏水漏油。
〈6〉根据原动机的情况，按刻度大致调定DAE面板的扭矩极限调节器。
〈7〉预热30分钟后，可按选定的控制方式进行工作。调节DAE面板上的调零电位器，使扭矩表显示为零，锁紧调零电位器。
〈8〉予调PMVE面板上的设定值调节器，对于特性曲线8调到中间位置“2”处，对于其他特性曲线调到起点“0”处。
〈9〉按下PMVE面板上的励磁接通按纽灯亮，启动被测原动机，使其达到所需要的转速。
〈10〉工作完毕后，设定值调节器调回初始位置。关闭发动机，按励磁断按纽，关闭冷却水开关。断掉DAE，SSTE，PMVE电源，拧下回水螺帽，放净水后在上好。
〈11〉测功机一般每半年应静校一次以防精度下降，当测功机进行拆除修理安装后也要进行静校，认为有必要时也可随时进行静校，静校时用五等标准砝码或精度更高的砝码进行。
七： 后论
测功机是实验台架评定不可少的测量工具，石化院过去台架评定，引用的水利测功机，直流测功机和后来引进美国的一套评定台架上用的电涡流测功机和1135引进的洛阳南峰电涡流测功机。从实用效果来说是不言而语的，电涡流测功机性能全面，使用效果好，石化院也逐步用它来取代水利和直流测功机。
参考文献：
[1]CW系列电涡流测功机说明书....中国航空工业总公司南峰机械厂。
[2]测功机原理讲义本....赵洪武。
[3]CW系列电涡流测功机图册...中国航空工业第一集团。
附图：
图（一）电涡流测功机（原理框图）
图（四）：控制板电路图：
论文作者:张进权
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/2
标签：电路论文; 涡流论文; 扭矩论文; 测功机论文; 转子论文; 电流论文; 转速论文; 《基层建设》2017年第34期论文;