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MTS傳感器在船舶可調(diào)槳系統(tǒng)中的應(yīng)用

自從本世紀(jì)三十年代臺(tái)調(diào)距槳Controllable Pitch Propeller(CPP)問(wèn)世以來(lái)，它就一直以其*的優(yōu)異性能吸引著世界各國(guó)的目光。第二次大戰(zhàn)以后，可調(diào)槳系統(tǒng)以其所具備的特殊性能受到各國(guó)的高度重視，近年來(lái)我國(guó)艦船行業(yè)有了很大發(fā)展，調(diào)距槳作為船舶推進(jìn)的一種主要型式被廣泛應(yīng)用于各種拖船、漁船、工程船（布纜船、挖泥船等），調(diào)查船、科學(xué)考察船、油船、渡船、滾裝船、破冰船等。由于以調(diào)距槳作為動(dòng)力推進(jìn)的艦船在操縱性、機(jī)動(dòng)性、動(dòng)力性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、機(jī)槳匹配特性等方面有明顯優(yōu)勢(shì)，所以對(duì)調(diào)距槳控制系統(tǒng)的需求越來(lái)越大，性能要求也越來(lái)越高，對(duì)傳感器的性能要求也同步提高。

 

 

 

1．調(diào)距槳裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)

調(diào)距槳裝置由槳葉、槳轂機(jī)構(gòu)、軸系、配油器、液壓及電控系統(tǒng)等五大系統(tǒng)組成。

 

 

2．調(diào)距槳裝置基本原理

可調(diào)螺距螺旋槳的槳轂起到支持、連接槳葉與軸系、傳遞功率的作用。槳轂內(nèi)轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)一般是單曲柄--滑塊機(jī)構(gòu)，主要零件有活塞、槳?dú)んw、導(dǎo)架、槳葉盤根、滑塊、防轉(zhuǎn)條、螺栓等。當(dāng)圖中的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)被伺服管道中的高壓油驅(qū)動(dòng)是，，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)帶動(dòng)動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)。

簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)構(gòu)造如下圖：

 

依靠液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件變距油缸（Oil Distribution Box），高壓油通過(guò)中間空心油管（hydraulic pipe）驅(qū)動(dòng)固定在槳轂里面的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)槳葉螺距變化的目的。

液壓控制系統(tǒng)原理示意圖 

 

 從上面的圖紙上可以看出，我們可以通過(guò)檢測(cè)推拉桿的位置來(lái)計(jì)算槳葉的轉(zhuǎn)角，所以這也是MTS位移傳感器的應(yīng)用所在，隨著設(shè)備要求的越來(lái)越高，對(duì)控制精度的要求也原來(lái)原告，現(xiàn)在基本所有的調(diào)距槳控制系統(tǒng)都是是閉環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)手柄指令信號(hào)和推拉桿的位置信號(hào)經(jīng)過(guò)PID參數(shù)運(yùn)算輸出模擬電壓信號(hào)控制液壓系統(tǒng)的比例閥，液壓油經(jīng)比例閥通過(guò)配油機(jī)構(gòu)，將方向和油流量都受控制的高壓油傳動(dòng)到位于螺旋槳槳轂中的液壓傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置再帶動(dòng)槳葉法蘭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)這樣推拉桿在液壓油的作用一下向前或向后移動(dòng)，并通過(guò)轉(zhuǎn)葉機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)槳葉，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)螺距角。同時(shí)油缸的活塞運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)配油器旁的螺距反饋機(jī)構(gòu)使螺距反饋信號(hào)發(fā)生改變，當(dāng)螺距發(fā)訊器輸出的反饋信號(hào)與指令信號(hào)大小相等時(shí)，誤差信號(hào)為零，輸出控制比例閥的電壓信號(hào)為零，液壓系統(tǒng)的比例閥閥芯處于中間位置，液壓系統(tǒng)的高壓油路被切斷，調(diào)距油缸的活塞停止移動(dòng)，調(diào)距機(jī)構(gòu)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)的槳葉角就是指令信號(hào)所要求達(dá)到的螺距角。

MTS傳感器實(shí)際安裝圖片：

該應(yīng)用對(duì)傳感器的特殊要求：

1.  穩(wěn)定性要求，可調(diào)槳系統(tǒng)是和螺旋槳傳動(dòng)系統(tǒng)集成在一起，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便

2.  安全性要求，螺旋槳是船的動(dòng)力設(shè)備，有冗余要求

3.  高精度要求，因?yàn)闃~的角度是經(jīng)過(guò)傳感器換算得到的，高精度的傳感器才能保證高精度的控制

4.  材質(zhì)要求，工作環(huán)境要求傳感器必須使用316L不銹鋼材質(zhì)

 

 推薦傳感器型號(hào)：

特別推薦：GT2/GT3

 

1.      雙冗余或者三冗余傳感器（傳感器外管直徑10mm）-節(jié)省安裝空間 2.      高精度-重復(fù)精度0.001% 3.     EMC防護(hù)-雙層屏蔽，有效抵制伺服電機(jī)的干擾 4.      絕D輸出-無(wú)需校準(zhǔn) 5.      非接觸測(cè)量-壽命長(zhǎng)

其它可選：E系列經(jīng)濟(jì)型

1.  分辨率-G5μm,可滿足一般控制要求

2.  長(zhǎng)壽命-非接觸測(cè)量

3.  全部316L材質(zhì)-耐腐蝕

4.  穩(wěn)定可靠-EMC檢測(cè)和CE認(rèn)證

5.  絕D值輸出-無(wú)需校準(zhǔn)

其它可選：R系列高性能型

1.  分辨率-G0.5μm

2.  指示燈-直觀顯示傳感器狀態(tài)

3.  信號(hào)全-模擬量、數(shù)字量、總線、以太網(wǎng)

4.  穩(wěn)定可靠-EMC檢測(cè)和CE認(rèn)證

5.  絕D值輸出-無(wú)需校準(zhǔn)