扭矩扳子检定仪装置的改造与实现

　　0　引言

　　当前在我国计量系统中,扭矩扳子检定装置大都处于手动加荷的状态。这种加载方式虽然可以实现平稳加力的要求但是对于利用大负荷的扭矩扳子检定仪装置来检定扭矩扳子来说,是一个即耗时又耗力的过程。通过实践工作经验总结,一把3000Nm的扭矩扳子检定时间大约在1到2小时左右。这样不但带来工作效率的低下而且很可能耽误用户的需求。现通过对加荷装置的改造,实现电动加载,即达到了扭矩检定装置的平稳加荷,又将工作效率提高了4 ~5倍之多,使单件检定用时只有20min左右。

　　1　装置改造方案的可行性分析

　　针对我室的3000Nm的扭矩扳子检定仪装置使用效率低下的问题,提出了将其加荷部分进行改造,将以前的手动加荷改造为电动加荷方式。

　　因为扭矩班子检定仪的加荷部分一定要稳,另外,由于利用电动加速控制,那么对检定中的两个检定点之间的运行速率有一定的要求,也就是说,在到达检定点时能否实现低速率乃至微速率加荷,并且在到达最大负荷检定点能否停止加荷是关键的问题所在。并且,在加荷加速过程中,能否实现平稳加速也是技术的关键。当前的现有的成熟变速技术主要有两种形式:一种是电气调速,一种是机械调速。对于机械调速的技术当前已经很成熟,但是成本造价很高,尤其是对装置改造过程中要求的无级变速的实现。所以最终考虑选用电气调速的方式来实现该装置的改造。电气调速的方式大的方向有两种,一种是直流调速,一种是交流调速。这两种方式各有优缺点,对于直流调速来说,电机控制平稳性好,精度更高,但是过程实现的成本相对来说要大的多,并且在扭矩扳手的检定过程中要频繁的启动电机,并且要求实现正反转,所以对直流电机的损耗很大。后期的维护成本相对过高。而对于交流调速方式来说整个项目的改造成本较低,并且更适合与工作状况的运行,所以最终选用了交流调速来实现整个装置的改造。

　　2　方案的设计和理论的分析l

　　传统的异步交流电机调速种类分为三类: (1)变极调速; (2)变频调速; (3)改变转差率调速。

　　异步交流电机转速的表达式如下:

　　式中:n₀—额定转速;f₁—电机频率;s—转差率;p—电机极对数。

　　由式(1)可以看出通过改变电机极对数来实现调速,由于电机的极对数是有限的,所以该方法只能实现几种固定转速的调速,不能实现无级调速。而通过改变电机转差率改变电机转速的确可以实现无级调速,可是由于在调速过程中将产生大量的转差功率,并且消耗在转子电路上使电机转子发热,调速的经济性较差,并且受到允许静差率的限制调速范围不是很宽,很难达到装置改造的要求。对于变频调速,如果=定值或=定值时分别可以实现恒功率或恒转矩调速,变频时通过u_x按不同规律变化可以实现恒功率或恒转矩调速,控制方便,并且可以得到较大的调速范围,平滑性较高,低速时特性的静转差率较高,电机呈现较硬的负载特性。很适合装置改造的要求。所以在方案的选择中选用了变频调速的方式,变频的实现手段采用现在市场上销售的普通变频控制器,随着变频控制技术的飞速发展,变频控制器可以轻松的实现频率的调节控制,而且可以对电机的加速、减速、过载停止保护、转差率补偿和频率设定增益等等诸多控制功能。很适合扭矩扳子检定仪在检定工作中的速度控制和进给平滑性的要求。