YP系列水力测功器说明书解析.docx

1、YP系列水力测功器说明书解析YP系列水力测功器Ce Gong Qi使用说明书上海林瑶测控设备有限公司YP系列（压力式）水力测功器,国外在60、70年代已广泛使用。我们在85 年通过许可证贸易，引进了西德策尔纳（zoller）公司技术，开发生产该型号的 先进测功器。我们通过消化、吸收国外技术，进行全新优化设计、生产，可提 供全系列产品。YP系列水力测功器共有12个规格，均采用电动排水蝶阀控制。即通过改 变蝶阀的开度来改变吸收功率的大小。制动功率范围从20KW到5900KV，品种齐 全，国内外用户根据自己发动机功率范围选择合适的机型选购。该产品主要用来检测各种柴油机、汽油机、电动机等动力机的有效功

2、率。 是动力机特性试验、传动机械的效率试验中不可缺少的测试设备。该产品基本型为单方向测试，用户如需同时双向试验订货时请提出要求后， 我公司给予专门定制。二、技术规范1 主要特点体积小，安装容易；结构简单，操作维护方便；制动力矩大；测量精度高；工作稳定可靠；磁电式测速传感器实现高精度瞬时转速测量;电控蝶阀快速负载控制；响应速度快，适于动态试验。2 测量性能指标项目传感器类型测量范围准确度备注转速ZSB磁电式测速传感器300-7500r/min 1r/min大于 7500r/min 时,对测速 轮及控制 元件另行 外理.扭矩应变式拉压力传感器与测功器量程匹配 0.2%F.S水阀位 置精密电位器（D

3、PF,YZ60水门执行器）0-100%0.2%F.S油门位 置精密电位器（YZ60,YZ60A油门执行器）0-100%0.2%F.S3.技术参数水力测功 器型号YP60YP120YP250YP380YP520YP660YP880YP1200YP1900YP2500YP3300最大吸收 公率（KW601202503805206608801200190025003300扭矩测量士士士士精度0.2%士 0.2%士 0.2%0.2%0.2%0.2%0.2%士 0.2%士 0.2%士 0.2%士0.2%（F.S）测速精度（F.S）士0.5%o士0.5 %士0.5 %士0.5 %士0.5%士0.5%士0.

4、5%士 0.5 %士 0.5 %士 0.5 %士 0.5 %主轴旋转 方向单向单向单向单向单向单向单向单向单向单向单向制动力测0180130025033060定范围00550010000000000012000018000027000035000(N)最大制动力矩172525980124024503150570011760172002646033400(N.m)最大耗水104013901850120024005000800024000363005000066000量(Kg/h)000排水最高 温度C）7070707070707070707070主轴总长 度4485105005006006008

5、021296129614401440主轴圆锥 部分长及 锥度63,170,1:370,1:370,1:70,180,1100,192,1:3192,1:3170,1:3170,1:3:300030:30:301:300000主轴中心 至底座下 底面高255300300300350350650760760840840测功器外450655 X 530 X 430640 X 536 X 460640 X536 X46076076010781598 X .51310X11351598 X .51310X11351452 X 1558 X 1310145 X 21558 X 1330型尺寸（长x宽X 4

6、00 X370X 62 0X 543X 620X 543X 845 X 905X咼）底座外型 尺寸（长640 X40640X3640X4640X760X49760 X491060X821476X11476X11256X11256X194X1100X10400X200X26200X26559X26559X26X宽X0X9001000X10X10X30000高）0202010地脚螺孔5907007009901420X 1X34600 X3580X3580XX42X42X651350X11350X11421X1116位置35303300740741160000(X690)测功器净重（Kg）17018

7、02002004104359502800290032003300主轴最高转速90007500750050005000350030003000300030003000(r/min)转动惯量0.010.0410.0650.0740.480.510.723.646.87.1(Kg.M2)2011本表单位：mm4.特性曲线水力测功器的应用范围，可以从它的特性曲线上看出，见图一（ a）、（ b）、（c）、（d）、（e）、（f）、（g）、（h）。特性曲线表示了测功器在不同转速下所能吸 收的功率范围。OA曲线表示测功器在一定进水压力下，随着转速的变化所能吸收的最大功 率线。AB直线为保持测功器扭矩为最大值时

8、，随着转速的变化，测功器所能吸收 的最大功率线。AC直线（YP20型）与BC直线为不超过测功器最大容许的排水温度时，测功 器所能吸收的最大功率限制线。CD直线为测功器最高转速限制线。0D曲线为测功器不充水时的制动功率线（空气磨擦阻力）。曲线图形OABCD所包围的区域表示了该型水力测功器所能吸收的功率范 围。这也是动力机性能试验时选用测功器的依据。凡动力机的特性在曲线图形 所包围的范围内，一般均能在该型水力测功器上进行特性试验。*用户在选用测功器时，必须注意动力机的测试点是否在该型测功器的特性 曲线范围内，并尽量避开曲线边缘。*充水情况下最佳控制时的最小吸收功率线 （蝶阀全开位置）略高于OD线,

9、 选型时应尽量不要太靠近 OD线。三、测功器的结构YP型水力测功器主要由机体部件、测力机构部件、进排水部件、校正部件、电动排水阀部件、自动调节装置部件和润滑部件等组成。见图二（ a）、（b）。1.机体部件机体部件是测功器利用水来吸收动力机有效转矩的主要部件。见图三（a）、（b）。动力机输出的机械能在这里转化为热能，并由进入壳体中的水吸收而 排出带走，极少部分则由测功器外壳壁散热给空气。其简单构造由一架于滚动轴承上的可摆动的外壳和架于主轴上的转 子所组成。测功器转子安装于主轴中间，左右侧壳及左右轴承外壳分别对 称安装于转子两侧，转子凹坑与左右侧壳凹坑形成工作腔。外壳与左右轴 承外壳连接的双金属轴

10、套既起到轴衬作用，还起到了封水作用。 YP880Y12O0 YP19O0 YP2500 YP33O0 YP5900型测功器为防止水渗漏，由间 隙密封，不让水进入轴承，保证了轴承的使用寿命。外壳上开有排水孔，左右轴承外壳开有进水孔，以保证低温水的进入 与高温水的排出。左右轴承外壳都有一溢水管，甩水圈甩出的水经溢水管 进入底座后排出。主轴两端锥部安装有联轴节，其中一侧装有测速齿轮，通过测速传感 器，主轴转速可在数字显示表显示出来。图二（b） YP880 YP1200 YP19O0 YP2500 YP3300水力测功器外形示意图1、机体部件2、测力部件 3、润滑部件4、进排水部件5、校正部件6、自动

11、调节装置部件图三（a） YP20YP60 YP120 YP250 YP380 YP520 YP660机体部件结构示意图1、底座2、左右轴承座 3、主轴部件 4、联轴节5、轴承压板 6、骨架油封7、轴套8.9、双金属轴套10、左右轴承外壳11、左右侧壳12、螺塞13、转子14、外壳15、封水圈16、测速齿轮17、转速传感器18、溢水管19、旋塞5 E 7 螺塞 8 g (0图三（b） YP88Q YP12O0 YP190Q YP250Q YP3300机体部件结构示意图1、底座2、轴承座3、联轴节4、主轴部件5、轴承壳6、外壳7、侧壳8、转子9、转速传感器 10、测速齿轮2.测力机构部件测力机构部

12、件用于测定制动力，见图四（a）、（b）。主要由制动臂、拉压力传感器和活节螺栓等组成。机体部件所产生的制动 力矩与制动臂上拉压力传感器的反力矩相平衡，由电子数字显示仪器显示 制动力的大小。工作过程中为保护传感器，在一端活节螺栓处加装有尼龙 圈或橡胶圈，起到缓冲作用，同时为防止运输中传感器受振动后损坏，设 有支撑固定保护装置，在使用中须松开固定传感器的螺栓，把活动板拉向 一边，无活动板的只要旋去螺栓即可。图四（a）YP20 YP60 YP120 YP25Q YP38Q YP520 YP660测力机构部件示意图1、制动臂7、螺栓2、拉压力传感器 3、活节螺栓 4、支承座5、保护罩6、活动板图四（b）

13、 YP88Q YP120Q YP1900 YP25O0 YP3300测力机机构示意图1、制动臂 2 、固定螺栓 3 、活节螺栓 4 、拉压力传感器3、进排水部件进排水部件由进水部件与排水部件组成。主要用于测功器工作时低温水 的进入与高温水的排出，见图五（a）、（b）。YP60 YP120 YP250 YP380 YP520 YP660型水力测功器的进水部件由 支架、管道、弯管组成，弯管与机体部件左右轴承外壳连接形成测功器的进水 管路。排水部件由支架、管道、弯头组成。弯头与外壳连接形成测功器的排水管 路。机体部件中甩水圈甩出的水经溢水管流入底座后排出。YP880 YP1200 YP1900 YP

14、2500 YP3300 YP5900型 测功器的进水部件 由进水阀部件、进水管等组成。排水部件由排水蝶阀、排水弯管、排水执行器 等组成。图五（a） YP20 YP60 YP120 YP25Q YP380 YP52Q YP660进排水部件示意图1、溢水管2、透气管3、进水部件（5、弯管6、管道7、支架）4、排水部件（8、支架9、管道10、弯头）4、 校正部件(静校部件)校正部件用来作为测功器静校之用，见图六 。它主要由校正臂、吊勾部件、吊杆、托盘及砝码等组成。测功器主轴中心到静校臂三角刀口距离 L值及砝码总重量W见下表。L及W值型号臂长 L(mm)土 0.125砝码总重W(kg)YP60973.

15、818YP120973.855YP250468.9200YP380486.9260YP520973.8250YP660973.8330YP880973.8600YP12001947.5 0.30600YP19001947.5 0.30900YP25001947.5 0.301350YP33001947.5 0.301750主轴中心图六校正部件示意图1、校正臂 2、吊勾部件 3、吊杆 4、托盘 5、砝码5、 电动排水阀部件DPF电动排水阀部件用来自动控制排水阀的阀片开度位置，调正测 功器内腔压力，使水环厚度随之产生变化而改变工况，即改变吸收负荷 的大小，见图七。主要由壳体、力矩电机、行星齿轮副、

16、蝶阀、电位器等组成。与电 控柜配套，可实现隔室操纵阀门开度。YP60 YP120 YP250 YP380 YP520 YP660 型水力测功器均采用 此种形式来控制排水蝶阀。图七DPF电动排水阀部件示意力图1、电位器 2 、力矩电机 3、行星副 4 、壳体 5、蝶阀6、 自动调节装置部件自动调节装置部件是通过排水执行器来控制排水蝶阀的阀片开度 位置，调节测功器内腔压力来改变负荷的大小，见图八。图八自动调节装置部件示意图1、排水执行器 2.3、齿轮副（同步齿形带） 4、角铁5、排水蝶阀6、支承板主要由排水执行器、排水蝶阀、支承板、齿轮副等组成。YP88Q YP1200 YP1900 YP2500

17、 YP3300 YP5900 型水力测功器 均采用此种形式来控制排水蝶阀。YP880 YP1200 YP1900型测功器配我厂生产的 YZ60A排水执行器, YP2500 YP3300 YP5900型测功器配 YZ20排水执行器。7、 润滑部件润滑部件主要用于测功器滚动轴承润滑。YP60 YP120 YP250 YP38Q YP520 YP660型水力测功器润滑部件 均采用脂润滑，其位置见图二（a）。可用压力加油器（油轮）直接加注 ZL45-2锂基润滑脂，具体要求见附表4。YP880 YP1200 YP1900 YP2500 YP3300 YP5900型 水力测功器润 滑部件见图二（b），根据

18、用户要求及不同工况可分别采用油雾润滑、滴 油润滑及泵油润滑。（1） 油雾润滑当测功器在中高速工作时，可采用油雾润滑。油雾润滑主要由气源、 减压阀、油雾器、气管等组成。单台测功器可采用 V-01/10压缩机作为气源。测功器在开动之前，必 须首先保证油雾系统正常工作。油雾润滑详见油雾润滑装置使用说明书。（2） 滴油润滑当测功器在偏低速工作时，可采用滴油润滑方式，而不采用油雾润滑或泵 油润滑。如YP1900型水力测功器的工作转速在 2200r/min以下；YP3300型水力测 功器的工作转速在1800r/min以下时，均可采用滴油润滑。（3） 泵油润滑当测功器在偏高转速工况下，为了不使轴承温度上升过

19、高，可采用泵油润 滑。泵油润滑主要由泵站与进出油路系统组成。泵油润滑必须先起动泵站，使测功器的轴承得到润滑，才能开动测功器主 机，加水进行试验。泵油进油压力可通过LI-10节流阀调节，压力控制在0.01 0.05Mpa范围内。建议只要满足工况，压力尽可能偏低些，以减小泄漏。四、测功器的工作原理和功率计算1、工作原理动力机通过联轴节带动测功器主轴上的转子组件同步旋转，搅动了工作腔 中的水。由于转子旋转所产生离心力及转子凹坑的作用，水在侧壳与转子凹坑 之间产生强烈的水涡流，它给外壳一转动力矩，使动力机的转矩由转子传给外 壳，装在外壳壳体上的制动臂将随着转动一角度，从而将制动力传给与制动臂 连接的拉

20、压力传感器，通过电子数显装置显示其制动力的大小。测功器通过电动排水阀控制蝶阀开度，或通过自动调节装置控制排水执行 器，由排水执行器控制蝶阀的开度，以改变测功器工作腔内水的压力来改变吸 收功率的大小。同时测功器的转速可由测速传感器测得，在电子显示仪器上显 示出来。由于是压力控制式水力测功器，又是通过改变蝶阀开度来调整工作腔压力 的，整个过程必须是自动闭环控制系统，故压力式 YP型测功器必须配备具有自动控制功能的电控柜才能运行工作2、计算（1）功率计算由结构设计保证，当静校臂长为 973.8mm时，测功器的有效功率可用下列 简易公式来计算：P= F n/ 10000（千瓦）式中：F-负荷（牛顿）n

21、- 转速（转/分）（2）扭矩计算M=F L （牛.米）式中：F-L-负荷（牛顿）计算臂长为0.9549（米）五、测功器的供水系统测功器的供水可用循环供水系统。采用高位稳压水箱供水或低位稳压水箱 加管道泵增压供水。一般北方室内水箱即采用低位稳压水箱加管道泵的形式（见图八）。测功器进水口处进水压力可大于等于 0.05MPQ 般为0.050.15MPa,当 测功器在满水线上工作时，要求供水压力高些；低于满水线工作时，水压可低 些。供水压力应保持稳定，压力波动的范围为土 5KPa测功器工作时，供水压 力的高低，直接影响测功器侧壳与转子凹坑工作腔的气蚀程度。测功器工作过程中，进水不能间断。进水量大约在每

22、千瓦小时 20公升左右，排水温度不能超过70C, 般经济排水温度在5560C之间。循环供水系统主要由散热水池、水泵、稳压水箱、进排水连接管路、水压 表、阀门等组成。水池的容积应考虑散热和测量最大功率的耗水量，并有一定 的富余量以补偿循环过程中水的耗散， 在条件许可的情况下，建议尽量加大水 池容积。水箱的容积应考虑最大耗水量时的稳压供水（耗水量见技术参数表） 。在水泵供水大于测功器的最大功率的耗水量时，稳压水箱的容积可推荐为25 M左右，耗水量小的可取较小值，耗水量大的可取较大值。水池的容积一般为 水箱容积的5倍左右。有条件的话，可尽量大一些。进、排水管口径应适应测功器进排水口口径的要求。进水管

23、路上应串接一只闸阀和一只水压表。 闸阀用于调节进水压力，对于 固定的发动机型，一般一次调定后就不再动了，故该闸阀可装在任何方便的位 置，而测功器进水管上的球阀则用于启闭供水。排水管路一般取比进水管路更大的通径。 排水管可用陶土管通向水池，使 之循环。若用户水源丰富亦可排入下水道。排水管路应注意两个问题，一是排 水不能与溢水管相串通，以防排水压力过高向溢水管反向灌水； 二是排水管道 如不通畅，会造成背压过大，影响测功器正常测试。因此，管路安排应尽可能短且弯头要少。循环水经除垢器后作为测功器进水， 将减少测功器内水垢的形成。如无水 质处理设备，允许用自来水或清洁的河水，但不得有泥沙等杂质混入。不宜

24、使 用海水。可根据不同地区的水的 PH值是否偏高而考虑是否需要安装除垢器。图九 供水系统示意图六、测功器的安装1、台架基础试验台台架基础用于安装测功器和发动机。基础设计好坏将对试验质量产 生很大影响，在台架基础设计时，应注意考虑以下几个方面。（1） 试验台应靠近有水源的一边，基础与墙壁距离不少于 1.5米，并应注 意使测功器离开墙壁距离留有校正臂的安放位置。整个试验室要求通风好，光 线足，照明设备符合规定要求。（2） 台架基础应有足够的质量，以使试验台的振动降至最低限度。地基基 础用高于90号混凝土浇注，配料按体积为1份水泥：2.5份黄沙：4份石子。 基础的浇注应考虑到被测对象，使安装好的测功

25、器能试验各种型号的动力机。基础上的地脚螺栓位置可按图十施工。（图十为水力测功器安装地基图）（3） 应采取有效的隔振措施，减少试验台振动能量向外界传递。简单的办法是在混凝土基础下面垫一层黄沙，并在基础四周开200mrt宽、800mn深的防震 槽，用木屑或炉渣充填，沥青盖顶。（4） 地下埋线管应在浇注混凝土前进行，动力机排气管如安装在地下时， 则应和线管相距0.5米以上。2、测功器的安装在紧固地脚螺栓前需用水平仪校正测功器在两个互相垂直方向的水平，其 安装精度为1/1000,以保证测功器测试的灵敏度和正确性。3、动力机的安装动力机应按动力机安装要求进行。对一些常变换动力机型号的台架，动力 机最好安

26、装在三个自由度均可变位的附件支架上（我厂有此产品供应） ，使安装和调整更方便。发动机安装油门执行器时，要确保发动机调速手柄行程在油门 执行器行程之内。4、联接测功器与动力机连接，应采用万向联轴器或弹性联轴器。当使用刚性联轴 接时，应特别注意二轴安装的同轴度，一般要求同轴度在 0.05mm以内。无论哪种连接方式，都要尽可能减少作用于测功器上的附加力矩和轴向力, 以免引起发热或发生设备、人生事故，从而无法正常测试。建议在靠近测功器 端加装一辅助支座，为一种较好的方法。在出厂试验中，测功器作为负载，不考虑功率的损失，或者说，测试精度 要求不太高的情况下，小型动力机与测功器的连接，采用皮带柔性传动或胎

27、型 弹性联轴器也是可行的。績功器排忒置劇功鑫It水位宜底禺持水口归置理功器幵检皆图十水力测功器安装地基图安装地基尺寸、进排水口径及位置见表。YP型水力测功器安装地基尺寸及测功器底座溢排水口位置一览表型号ABCDEFGHJKNSzx LMWgYP60150014005002575090064039034059025904-M16X 520335无无YP120160015005003075090064039433560022.51104-M16X 540350YP250、YP3801600150050030750900640400330580281004-M16X 540340YP520YP66017501600600308501050760490420700351204-M20X 570400YP88020001800120035116014001060820650990853104-M22X 800/