研究应变法测试轴功应变片贴片新方法.ppt

研究应变法测试轴功应变片贴片新方法研究应变法测试轴功应变片贴片新方法 检测校准中心船舶测量室检测校准中心船舶测量室QCQC小组小组 一、小组成员 小组概况表 表1 小组名称检测校准中心船测QC小组 课题名称研究应变法测试轴功应变片贴片新方法 注册时间2011年11月课题类型创新型 注册号成员人数10 活动时间2014年3月到12月活动次数10次 曾发表何种成果 和受过何种奖励 2007年省质量科技成果一等奖：探索船舶传感器校准报验新方法。 1989年省优秀科技成果奖：开展QC活动应用组合配套方法确保150吨轨道衡 安装工程全面完成。 船舶主机横向支撑断裂原因分析，辽宁造船 德制扭矩仪在船舶主机扭转振动测量中的应用，造船情报 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 检测校准中心船测室QC小组共有成员10人，其中研究员级高工1名，高工3名，工程师2名。本小组 全部由具有多年船舶现场测量实践和管理的人员组成，具备扎实的测量理论基础和丰富的实践经验，成 员中有多人主持和参加国家、海装和船舶重工集团科研项目，在各类刊物上发表多篇论文，制定13项企 业标准，具备一定的解决问题的能力。QC小组成立后，成员在完成本职工作的基础上，经过学习和培训 QC知识，已具备开展QC工作的能力。 一、小组成员 序号姓名性别年龄学历组内工作QC学习时间 1吕朝阳男46大学组长/发表人30 2朱启沈男27大学副组长5 3凌晨男42大学技术支持30 4马肖男44大学技术指导30 5叶丽霞女49大学技术指导30 6吕春燕女44大学发表人30 7朱全久女41大学技术支持28 8朱水桥男45大学发表人30 9刘旭男52大学技术指导30 10汤虎男29大学技术支持10 小组成员表 表2 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 一、小组成员 活动计划表 表3 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 阶段活动计划时间 2014.03-2014.12 3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月负责人 计划 （ plan） 实施 （Do ） 检查 （ Check） 处理 （Act ） P 选择课题吕朝阳 设定目标朱水桥 要因分析凌晨 制定对策表吕朝阳 D 按对策表实施朱水桥 对策目标是否完成朱启沈 C 确认效果朱水桥 是否达到目标凌晨 A 巩固措施朱启沈 总结及今后打算朱启沈 计划进度 实际进度 二、课题简介 1、船用柴油机轴功率的测试，不仅可以判柴油机的技术状况是 否良好，还可以判断整个船、机、浆的匹配情况，是实船实验 中的一项重要环节。 2、轴功率一般通过间接测量轴系的输出扭矩和转速来计算。 船用柴油机轴功率的测量不同于陆上柴油机功率测量，因为船 舶机舱中温度高，工作环境恶劣，风、浪及螺旋桨旋转引起的 轴系振动都会影响到轴功率的测量，因此船用柴油机轴功率测 量系统对稳定性和可靠性的要求更高。 二、课题简介 3、应变法测轴功率基本测试工作原理： 扭矩测量装置包括应变片、接线板、发射块、接受装置和电脑。应变片贴在中间轴上，接线板和 发射块与应变片连接安装在轴上。 应电片为电阻式敏感元件，当被测构件受到外力作用发生形变时，用粘结剂贴于构件上的电阻 应电片亦产生形变，从而引起电阻应电片电阻值的变化。轴功率测试系统由电池、发射块和接受装 置等组成。发射块在6m范围内传递数字信号，将其固定在轴上，随轴一同旋转，在为应变片全桥电 路提供桥压的同时，将测得的电压信号放大并转换为微波信号用天线发射出去。接收装置接收载波 信号，并对信号进行调解、还原处理后，以电压形式输出。输出电压Vout大小与被测轴的扭矩大小成 正比。 三、选题理由 现状： 公司轴功 率测量覆盖 率为50% 原因： 由于目前使用设 备体积大、安装繁 琐、规格固定单一 ，造成无法测试其 他50%船舶 影响： 使得公司船 舶试航支出额 外费用，进而 增加造船成本 三、选题背景 达成： 公司轴功 率测量覆盖 率为100% 新方法： 利用应 变片法测 试轴功率 产生问题： 应变片设备安装 精细。误差零容忍 。贴片过程尤其严 格，贴片情况直径 影响测量结果。 特点： 尺寸小，重 量轻，安装方 便、测量精度 高，环境适应 能力强。 降成本： 利用应变 片法测试轴功 率每艘船节省 1万元左右 四、目标设定 研究利用应变法测轴功率的粘贴应变片新方法，可以提高船舶的适用率从50%到98% 。 提高船舶提高船舶 覆盖覆盖率率 50% 98% 课题前 课题后 五、目标可行性分析 人员素质高，较强的专业 知识、责任心 目标可以实现 经调查船舶测试公司可达 成覆盖率为90% 资金有保证， 领导重视 积累了丰富 的经验 六、提出方案并确定最佳方案 轴径打磨、檫净 连接电池发射块 设备调试 保证轴面光滑无异物 确保应变片粘贴精度高 应变片粘贴的精准度直接影响测量结果 正负极、接线正确 根据测试船舶正确输入测量参数 应变片测轴功操作流程 画线 贴应变片 六、提出方案并确定最佳方案 03 利用角铁在轴 上画的与中心 线平行的线粘 贴应变片 02 用坐标纸定位 应变片，按 45角贴在坐 标纸上上 01 利用激光固定 在轴上画线， 确保划线与中 心线平行，然 后贴片 1、提出以下方案： 六、提出方案并确定最佳方案 坐标纸定位 贴片法 角铁画线 贴片法 激光画线 贴片法 精 度 高 易 操 作 优点：精确度高 缺点：成本特别高 优点：精确度略高，成本略高，易操作 缺点：不可反复使用，一次性 特点：精确度高，成本低，易操作 可反复使用 2、三种方法特点对比 六、提出方案并确定最佳方案 3、三种方案评分 我们全体小组人员充分分析三种方案的优缺点，并结合以往经验对以上三种方案 进行了打分。 方案一评分： 方案名称 安 丽 君 吕 朝 阳 朱 水 桥 马 肖 凌 晨 朱 启 沈 吕 春 燕 朱 全 久 刘 旭 汤 虎 综 合 得 分 总得 分 是 否 采 用 激光画线 贴片法 难易度339 399 不 采 用 时间260 先进性136 预计 效果5180 可操作性484 表中：1分 2分 3分 4分 5分 项目 权数 成员 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 六、提出方案并确定最佳方案 3、三种方案评分 我们全体小组人员充分分析三种方案的优缺点，并结合以往经验对以上三种方案 进行了打分。 方案二评分： 方案名称 安 丽 君 吕 朝 阳 朱 水 桥 马 肖 凌 晨 朱 启 沈 吕 春 燕 朱 全 久 刘 旭 汤 虎 综 合 得 分 总得 分 是 否 采 用 坐标纸 定位法 难易度3129 551 不 采 用 时间256 先进性130 预计 效果5180 可操作性4156 表中：1分 2分 3分 4分 5分 项目 权数 成员 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 六、提出方案并确定最佳方案 3、三种方案评分 我们全体小组人员充分分析三种方案的优缺点，并结合以往经验对以上三种方案 进行了打分。 方案三评分： 方案名称 安 丽 君 吕 朝 阳 朱 水 桥 马 肖 凌 晨 朱 启 沈 吕 春 燕 朱 全 久 刘 旭 汤 虎 综 合 得 分 总得 分 是 否 采 用 角铁画线 贴片法 难易度3141 630 采 用 时间284 先进性130 预计 效果5195 可操作性4180 表中：1分 2分 3分 4分 5分 项目 权数 成员 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 六、提出方案并确定最佳方案 绘成柱状图 难 易 度 时 间 先 进 性 预计 效果 可操 作性 总分 方案 选择 方案139603618084399不选 方案21295630180156551不选 方案31418430195180630选择 4、我们将前面的打分结果中的得分情况汇成表 630 399 551 方案三方案一方案二 我们将表绘成图可见方案三得分最高，所以我们确定方案三为所选方案！ 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 七、制定对策表 QC小组通过对三个方案的对比分析，选择利用角铁划线粘贴应变 片法测试轴 功率。小组 通过对其进一步的了解和分析，制作了如下对策表： 方 案 对策目标措施负责人地点 完成日 期 1 角铁的 制作 适应轴系直径和环境 的复杂多变，使覆盖 率达到98% 1.测试轴颈 尺寸，确定 所需角铁尺寸 2.加工已定尺寸角铁 凌晨/朱 启沈 公司2014.10 2 确定精 准度 角铁划线法测试经度 符合试验标准，可用 于船测 1.在实验室通过实验机实 验测试对比 2.进行时船测试 朱水桥实验室2014.11 3 利用角 铁划线 确保实验 室人员都可 以进行操作，切确保 无误差 1.确定安装流程 2.测试 人员操作培训 3.确保测试 人员操作能 力 吕朝阳公司2014.12 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 八、按对策表实施 我们QC小组按照指定的对策，认真进行了以下试验、调查对比 1、角铁的制作确保角铁尺寸对轴颈覆盖率达到98% 利用角铁画线贴片法以其尺寸小，重量轻，操作方便，且测量精度高，环境适应 能力强等特点，可以在各种比较复杂或者恶劣的环境中进行测量。可以对任意直径的 轴径进行轴功率的测量。 八、按对策表实施 环境直径 由于应变仪尺寸小，重量轻，安 装方便，且测量精度高，环境适 应能力强等特点，可以克服一切 复杂，恶劣的环境 安装设备主要考虑可以贴片 安装发射块，由于应变片和 发射块小巧，可以轻松安装 在各种轴径上 可以测试公司所有船舶，覆盖率达98% 八、按对策表实施 2、确定利用应变法测轴功率满足1%误差标准 在实验室利用已知输出功率进行 比较： 实验室轴功率试验台的布局 为一台6135型柴油机、两台2:1 减速比的齿轮箱和一台D350型水 力测功器，柴油机的额定转速为 1500r/min，额定功率为110kW， 缸径135mm，活塞行程150mm。 试验将在柴油机输出轴上同时安 装钢弦测功仪和应变法测功率的 设备，用水力测功器对柴油机的 负荷进行调节，对柴油机25%、 50%、75%、以及100%负荷四中 工况进行测试，实验结果将对比 两者测试方法所测数据。 测试设备柴油机转速25%负荷50%负荷75%负荷100%负荷 扭力环测 功率1500r/min28.49kW57.68 kW84.63 kW112.86 kW 误差1500r/min1.6%2.6%1.9%2.1 % 应变 法测功率1500r/min27.93 kW56.60 kW83.51 kW111.454kW 误差1500r/min0.41%0.50%0.45%0.39% 不排除安装位置不同，中间轴运转时轴系自身的扭矩损耗 制表人：朱启沈 时间：2014年10月 从实验所得的数据对比来看，利用应变法 测试轴功率所得的数据更为精确，相对误差小。 在实船上进行安装测试对比，将钢弦式测功率和角铁画线贴片法安装的测功数 据进行比较 应用钢弦式测振仪与应 变法测功仪两套测试系统对 C9200箱集装箱船试航是的 轴功率就行测试。该主机型 号是MAN B&W 9S90ME- C9.2T，试航测试期间在 黄海海域，海况为2级，风 级是3级，水深54米，海水 密度为11.2。对住进负载 在50%、75%、90%和100% 的四种工况下进行了轴功率 的测量，每一个海况各往返 一次，实测结果如下表： 主机负载测量系统扭矩/Nm转速/rmin-1轴功率/kW轴功相对误 差/% 50% 钢弦式3366090 64.1 22595 0.6% 应变 法338918122750 75% 钢弦式4657048 73.0 35601 0.4% 应变 法463716535449 90% 钢弦式5034418 78.3 41280 0.3% 应变 法504783441390 100% 钢弦式5159467 80.5 43494 0.4% 应变 法514036943333 注：转速、扭矩和轴功率均为两次往复测量的平均值。 经试航测试可得两套测试系统测试结果的相对误差在0.6%以内，证明应变 法侧轴功测试系统的测量精度满足船用柴油机轴功率测量的技术要求。 八、按对策表实施 八、按对策表实施 3.1利用角铁划线的实际操作 在角铁划线的实际操作过程中可以产生误差的因素有多种多样，在此对其流程 进行分析，使测试过程中尽量降低误差。 角铁自身误差 尺寸不匹配 轴面空间小 操作有误 画线工具 操作有误 测试结果 有误差 应变片损坏 没有对齐 粘贴不牢靠 八、按对策表实施 由于现在船舶的多样化。轴系与轴系 环境也多种多样，有的轴系比较细，需 要小尺寸角铁；有的周经过粗，需要大 尺寸角铁；有的轴系暴露在外可操作空 间狭小，需要较窄的角铁等等。因此针 对于此，角铁尺寸大小宽窄的可选性要 强。 角铁 a 八、按对策表实施 画线 b 画线是安装设备中最为关键的一步 ，贴片式根据所画的线进行校准粘贴。 在画线时用手按压住角铁，使其完 全靠近在轴上，左右摇摆角铁，当其稳 定不摇摆时可以确认角铁和中心轴平行 ，可以用壁纸刀沿角铁外延画线。 八、按对策表实施 贴片 c 在贴片的过程中有很多因素会影响到测量结 果的精度，如粘贴应变片的地方打磨的是否光滑 ，胶水涂抹是否均匀，粘贴是否牢固，应变片与 轴线是否成 45 夹角，都会对测量结果产生影响 。 应变片于轴线的角度按照角铁画好的线便可 以正确安装。 八、按对策表实施 3.1测试人员操作培训、考核 进行测试人员的操 作培训，确保每一个人 都可以进行划线贴片。 并且要进行考核，确保 测试人员的操作能力。 最大程度的降低测试误 差。 九、效果确认 1、课题实施之后公司试航船舶98%都用角铁画线贴片法进行安装设备、 测试数据。 因此目标达成。 十、巩固措施 为固化成果，规范工作程序和方法，我们编制了轴功率测 量作业指导书、船舶测量室管理规定 十一、效益分析 避免因轴系环境复杂不能安装测量，保证公司传播测量覆盖的98% 为公司船舶的顺利交验提供了可靠的技术保障 每一艘船可以节省1万元，每年可节省数十万 为后续舰的设计与科研提供了准确可靠的测量数据 为集团今后的民船生产交验打下了坚实的技术基础 十二、总结打算