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             為用戶提供的各類應用方案,整理歸納后羅列出來,希望有拋磚引玉的作用。

     

     

    轉速測量方案     返回主頁 

    作者 范家保

    轉速(速度)在線測量方案選擇時,一般要考慮的問題有以下幾點:

    1.被測物體運動的速度范圍;

      超低速(0.02~2.00r/min)

      低速(0.5~500r/min)

      中高速(10~20000r/min)

      高速(500~200000r/min)

      超高速(500~600000r/min)

      全速(0.020~600000r/min)

    2.被測物體可測點幾何形狀;

      軸(光軸/帶孔/帶槽/帶銷/葉片)

      傳動齒輪/皮帶

    3.環境條件;

    4.動態/靜態顯示、記錄、控制;

    5.誤差、響應時間、輸出控制形式等;

    測速范圍作為基本參數,直接關系到傳感器和測速儀的選擇;比如在20~20000r/min這一測速范圍,函蓋了低速、中高速,滿足這一測速范圍的傳感器和測速儀表品種比較多;如果測速范圍在20r/min以下,甚至0.1r/min以下,這就是超低轉速測量,不是普通的傳感器和測速儀表能滿足的了。

    被測物體可測點幾何狀況及環境條件,往往是傳感器和測速儀的最大制約因數。比如一種微型電機,被測旋轉軸直徑只有1.5mm,只有端面露在外面,且此軸沒有負載能力,如何檢測?再如被測物體轉速0.10~2.00r/min,要求測量儀表輸出4~20mA的標準信號,測量環境70攝氏度,這就要求傳感器和測速儀不光滿足測速范圍的要求,還要滿足環境溫度的要求。

    被測物體可測點幾何形狀,關系到適用傳感器的品種,可測點周邊空間關系到選用傳感器的可安裝性,可測點環境關系到傳感器和儀表的耐受特性。

    動態測量和靜態測量,關系到測量方法和瞬時轉速的概念,靜態測量一般選用的采樣時間為0.5秒到2秒,超低轉速時,可延時到60秒。動態測量一般采樣時間選擇小于0.1秒,高速采樣時,要求采樣時間不超過0.02秒。

    在線測量有時作為觀測手段,只需要顯示;有時作為反饋,用于系統調節,有時用于報警控制。

    誤差、響應時間、輸出控制形式,直接關系到測量目的能否達到。

    以上決定轉速(速度)在線測量方案選擇的幾點要素,主要針對安裝以及測速范圍與環境條件等方面的適用性;在線測量方案還要求簡單可靠,經濟有效。

    從傳感器的安裝方式來分,有接觸式和非接觸式兩種;按傳感器的類別來分,就有磁電、磁敏、光電(光纖)、霍爾等方式,下面先從這兩個側面來介紹轉速傳感器的選用方案:

    方案1:接觸式測量

    這種測量方式一般適用中、低轉速的測量。傳感器與被測旋轉軸,通過彈性聯軸器連接,傳感器安裝固定時,要求出軸與被測旋轉軸盡量保持同一條直線,在較高速時尤其嚴格。

    這種測速方式一般選用的傳感器有光電、磁電和霍爾等式樣,一般測速范圍在04000/分。測速時每周脈沖數在100以下(如SGB-4A光電轉速傳感器)。在轉速低于1/分時,可選用光電編碼器(如CHA-1光電編碼器),每周脈沖數可高達2000以上。這種接觸式測量在6000/分 ~幾十萬轉/分就不能滿足要求,我們一般可選用以下幾種非接觸式測量方式。 

    方案2:盤式磁性測量

    被測旋轉軸上固定一個發訊盤,發訊盤上一個同心圓上均勻分布若干個孔或凹槽,轉速傳感器可為磁電轉速傳感器(SM-16)或磁敏轉速傳感器(SMS-10/12)。

    發訊盤均勻分布1~100個孔或凹槽(發訊盤的材料為導磁材料如低碳鋼或電工鋼),傳感器的感應距離在0.5~2mm左右;發訊盤上均勻分布28個磁鋼時(發訊盤的材料可以是非導磁材料),傳感器的感應距離在26mm左右。

    在低轉速時,過去為滿足計數式轉速表的測量要求,一般發訊盤選用均勻分布60個孔或凹槽,現在也可以選用1100個孔或凹槽。如選用接近開關,感應距離可達46mm.;發訊盤只要選用導電材料就可以。這種方案中的發訊盤,往往可以借用系統本身就有的齒輪、皮帶輪等。

    如果發訊盤既不能選用導磁材料,也不能選用導電材料,還可以選用以下方案。 

    方案3:遮斷式光電測量

    遮斷式光電測量1

    遮斷式光電測量2

    發訊盤不管是什么材料,只要在遮光盤的同心圓上均勻分布若干個通光的孔或槽,槽形光電傳感器固定在遮光盤工作的位置上,這種方案,一般不能用在粉塵較多的場合。

    方案4:反射光電測量

    當被測軸上不能安裝發訊盤或遮光盤時,可以直接在被測軸上粘貼反光標簽(或在光潔的軸上涂黑),用光電傳感器(WO-DNPW2)或光纖傳感器來測量。測量距離在580mm。反光標簽容易污損的環境下,需即時更換,當然還可以用下面的方案。

    方案5:軸式磁性測量

     軸式磁性測量1

     

    軸式磁性測量2

    當被測軸上本身就有孔或凹槽,打一個凹坑擰一個螺釘或者鑲嵌磁鋼較容易時,如軸式磁性測量1,可以選用磁敏(SMS-16/22)磁電轉速傳感器(SM-16/22)來測量。如軸式磁性測量2,可以選用磁電轉速傳感器(SZMB-1)來測量;軸式磁性測量,要求軸或凸出的材料是導磁的鋼鐵。感應距離1mm左右。測量范圍:010萬轉/分。在高速軸上打凹坑擰螺釘鑲嵌磁鋼時一定要考慮動平衡。

    磁敏、磁電、霍爾和部分接近開關同屬磁性傳感器,但它們也有適用性的差異,選用時注意以下比較。

    幾種磁性傳感器的性能比較:

    傳感器 典型型號 測數范圍(頻率范圍) 感應對象 檢測距離 應用場合
    磁敏傳感器 SMS-16 SMS-12 010kHz 鐵、電工鋼 0.5~1.5 速度、位移
      SMS-10 0~20kHz 鐵、電工鋼 0.5~4 速度、位移
    磁電傳感器 SM-16 50~5000Hz 電工鋼 0.5~1 速度
    霍爾傳感器 Hal-12 0~10kHz 磁鐵 1~5 速度、位移
    接近開關 LJ-12 0~200Hz 金屬 1~5 速度、位移

     

    以上僅列舉了幾種常見的轉速測量方法中傳感器的選擇。系統工程中還要根據測量的環境、轉速范圍,以及系統的現有條件和具體工程要求來綜合考慮傳感器的選用方案。比如在無刷直流馬達作驅動的系統中,轉速信號的來源可直接從直流馬達的反饋信號中取得。

     

    取得轉速信號后,信號送入二次儀表。二次儀表除簡單的數字顯示外,品類繁多,下表列出幾個常見的智能轉速數字顯示儀,并將它們的功能對比列出,以便取得完整的轉速測量方案。 關于轉速表的選擇,可以參見:《轉速表用戶選型指導意見書

    常用轉速表的功能比較:

        安裝方式:柜裝

    序號

    代碼

    名稱

    主要功能

    外形尺寸

    備注

    1

    RAS

    智能測速儀

    低速測量、繼電器輸出,4~20mA輸出

    160x80x130

    低速

    2

    SQY12-01

    車速里程表

    LCM液晶屏顯示,速度、里程、時間

    160x80x130

     

    3

    SZC-04KY

    智能轉速數字顯示儀

    測速、測工頻、報警、4~20mA輸出,RS232輸出

    160x80x260

     

    4

    SQY01T120

    智能測速儀

    測速、上限報警、下限報警

    160x80x130

     

    5

    SZC-04

    智能測速儀

    測速、兩路繼電器報警、4~20mA輸出

    160x80x130

     

    6

    SQY01T125-4

    智能測速儀

    測速、兩路繼電器報警、RS485通訊

    160x80x130

     

    7

    SKY06

    智能測速儀

    測速、報警、、4~20mA輸出 和RS485/232通訊

    160x80x75

    全速

    8

    SQY01TZD

    智能測速儀

    測速、測頻、測量最大值

    160x80x130

     

    9

    SQY01T100LX

    智能測速儀

    測量顯示離心開關動作速度

    160x80x130

     

    10

    XSV-01B

    轉速數字顯示儀

    測速、測工頻、上下限報警

    144x72x130

     

    11

    XJP-75

    轉速數字顯示儀

    測速、上、下限報警,4~20mA輸出

    144x72x130

     

    12

    XJP-42A

    轉速數字顯示儀

    測速

    144x72x130

     

    13

    XJP-48T100

    數字顯示儀

    測速

    160x80x130

     

    14

    XJP-48F105

    數字顯示儀

    測速、4~20mA輸出

    160x80x130

     

    15

    SKY-02

    透平膨脹機轉速數字顯示儀

    透平膨脹機測速、打印記錄、報警

    160x160x260

     

    16

    SKY-04

    轉速數字顯示儀

    透平膨脹機測速

    160x160x260

     

    17

    SQY01TPZ

    智能頻率電流轉換器

    測頻、測速、4~20mA輸出

    160x80x130

     

    18

    SQY03T125-4

    轉速數字顯示儀

    測速、雙路報警、電流輸出、485通訊

    96x48x110

     

    19

    SQY03T120-4

    轉速數字顯示儀

    測速、上限報警、下限報警

    96x48x110

     

    20

    SQY03T100-4

    轉速數字顯示儀

    測速、RS485輸出

    96x48x110

     

    21

    SQK05T105

    數字顯示儀

    測速、變送

    48x48x10035mm道規

    全速

    22

    SQY12-03

    速度累計儀

    速度、累計和RS232通訊

    160x80x130

     

    23

    SQY12-04

    雙路高精度智能測速儀

    雙路測速、差速、速比和RS232通訊

    160x80x130

     

    24

    SQY12-05

    轉矩轉速數字顯示儀

    扭力角、轉速、功率和RS232通訊

    160x80x130

     

    25

    SQY12-06

    雙點線速度測量儀

    雙點線速度測量和RS232通訊

    160x80x130

     

    26

    FA485

    頻率電流轉換器

    測頻、4~20mA輸出

    35mm道規

     

    27

    FV232-2V

    頻率電壓轉換器

    雙路測頻、1~5V輸出

    35mm道規

     

    28

    FV232

    頻率采集器

    測頻、1~5V輸出、RS232通訊

    35mm道規

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    上面對常見的轉速測量方法進行了羅列,很難面面俱到;工程師們在實際的系統設計工作中,往往要碰到一些復雜的困難,不管怎樣,但困難終究還是能解決的。一些特殊的情況,在此就不一一羅列了。如果哪位碰到了困難,不妨提出來,我們在轉速測量方面的經驗,可能有助于共同解決您所面對的困難。

    上海擎科儀表電子有限公司工程技術部

    2002.05.09 初稿 ; 2008.01.09 修改 

     

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