高壓離心泵電機軸扭矩測試技術說明
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高壓離心泵是油田注水主要設備,電機容量1100~2200kW,輸出軸通過聯軸器與泵的輸入軸連接,運轉扭矩達到15000N·m。電機工況決定了運行中進行電機軸扭矩測試比較困難。通過設計一種聯軸器式傳感器,開發了油田注水高壓離心泵電機扭矩測試技術。
1測試技術基本原理
傳感器扭矩數值的測量應用應變電測原理,當應變軸受扭力影響產生微小變形后,粘貼在應變軸上的應變計阻值發生相應變化,將有相同應變特性的應變計組成測量電橋,應變電阻的變化即可轉變為電壓信號的變化進行測量。信號采用無線電發射方式進行傳輸,解決了旋轉狀態下扭矩數值的測量。
2電機軸扭矩測試的傳感器實現技術方案
1)將傳感器的鋼質彈性體做成聯軸器,軸套與彈性體之間以花鍵相聯接,構成聯軸器;在彈性體圓柱面上開出環槽,槽底粘貼應變片電橋,環槽內裝入信號變送處理電路板和發射模塊,三者以導線依次連通,由硅膠于環槽內封固,僅露出發射模塊的天線;在該環槽旁的彈性體圓柱面上安裝次級線圈,在聯軸器外的支座安裝初級線圈,構成動芯電源變壓器;該變壓器的初級線圈與外電源相連,以次級上產生的感應電流為傳感器的信號變送處理電路板供電。如圖1所示。
2)開動電機,電機上的負載使作為聯軸器的彈性體受扭而產生微小變形,應變片電橋隨之發生形變,產生阻值變化,向信號變送處理電路板輸出變化的交流信號;經該電路進行處理,輸出標準信號,由發射模塊經其天線發送,通過接收裝置,即得到電機在線的扭矩參數。
3聯軸器式扭矩傳感器的特點
1)傳感器以聯軸器的形式安裝在受測電機輸出軸上,傳遞負荷,所測結果直接、真實;傳感器外形及安裝尺寸與被測電機的原聯軸器相同,取代原聯軸器,被測電機負載設備不必作相應的結構和基座位置的改變,解決了在生產實地對大、中型電機扭矩的在線動態監測的難題。
2)作為傳感器的聯軸器,采取由軸套與彈性體以花鍵聯接組成的方式,可拆分,適應熱套工藝使聯軸器與電機軸過盈配合,得到大的聯接強度,避免實施熱套工藝時高溫對電子元件的損害;軸套與彈性體采取花鍵滑動聯接,方便裝配,便于維修。
3)采取動芯電源變壓器為傳感器提供工作電源,可實現不間斷供電,滿足對被測電機長期連續穩定正常的監測的需要。
4現場應用
勝四注水站是勝坨油田高壓注水站之一,有高壓離心泵4臺,分別為1臺300m3/h,3臺400m3/h,全部采用了高壓離心泵電機扭矩測試技術,安裝了聯軸器式傳感器4臺,實現了輸出扭矩的實時測試,配套同步測試電機輸入功率,簡單計算得到電機效率。根據測試數據,對電機效率明顯降低的1號泵電機實施大修,大修后電機效率提高2·2%,日節電720kW·h。
1測試技術基本原理
傳感器扭矩數值的測量應用應變電測原理,當應變軸受扭力影響產生微小變形后,粘貼在應變軸上的應變計阻值發生相應變化,將有相同應變特性的應變計組成測量電橋,應變電阻的變化即可轉變為電壓信號的變化進行測量。信號采用無線電發射方式進行傳輸,解決了旋轉狀態下扭矩數值的測量。
2電機軸扭矩測試的傳感器實現技術方案
1)將傳感器的鋼質彈性體做成聯軸器,軸套與彈性體之間以花鍵相聯接,構成聯軸器;在彈性體圓柱面上開出環槽,槽底粘貼應變片電橋,環槽內裝入信號變送處理電路板和發射模塊,三者以導線依次連通,由硅膠于環槽內封固,僅露出發射模塊的天線;在該環槽旁的彈性體圓柱面上安裝次級線圈,在聯軸器外的支座安裝初級線圈,構成動芯電源變壓器;該變壓器的初級線圈與外電源相連,以次級上產生的感應電流為傳感器的信號變送處理電路板供電。如圖1所示。
2)開動電機,電機上的負載使作為聯軸器的彈性體受扭而產生微小變形,應變片電橋隨之發生形變,產生阻值變化,向信號變送處理電路板輸出變化的交流信號;經該電路進行處理,輸出標準信號,由發射模塊經其天線發送,通過接收裝置,即得到電機在線的扭矩參數。
3聯軸器式扭矩傳感器的特點
1)傳感器以聯軸器的形式安裝在受測電機輸出軸上,傳遞負荷,所測結果直接、真實;傳感器外形及安裝尺寸與被測電機的原聯軸器相同,取代原聯軸器,被測電機負載設備不必作相應的結構和基座位置的改變,解決了在生產實地對大、中型電機扭矩的在線動態監測的難題。
2)作為傳感器的聯軸器,采取由軸套與彈性體以花鍵聯接組成的方式,可拆分,適應熱套工藝使聯軸器與電機軸過盈配合,得到大的聯接強度,避免實施熱套工藝時高溫對電子元件的損害;軸套與彈性體采取花鍵滑動聯接,方便裝配,便于維修。
3)采取動芯電源變壓器為傳感器提供工作電源,可實現不間斷供電,滿足對被測電機長期連續穩定正常的監測的需要。
4現場應用
勝四注水站是勝坨油田高壓注水站之一,有高壓離心泵4臺,分別為1臺300m3/h,3臺400m3/h,全部采用了高壓離心泵電機扭矩測試技術,安裝了聯軸器式傳感器4臺,實現了輸出扭矩的實時測試,配套同步測試電機輸入功率,簡單計算得到電機效率。根據測試數據,對電機效率明顯降低的1號泵電機實施大修,大修后電機效率提高2·2%,日節電720kW·h。
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