水泵检测中二种转速测量方法的探讨

价值工程0引言在水泵的检测过程中，转速是除流量、扬程、功率等性能参数外另一个重要的性能指标，水泵的工作状态和工作能力都与它存在紧密的联系，因此准确测量水泵的转速具有十分重要的意义[1]。测量转速的方法很多，常用的有数字法、闪光法、测频法、测周期法等[2]。在多年从事水泵测试的过程中，依据闭式试验台和开式试验台，分别采取的不同方法，霍尔传感器测速法和感应线圈测速法。1霍尔传感器测速法1.1测量原理霍尔传感器一种磁传感器，其机械结构简单，能检测到磁场及其变化，获得脉冲信号，适用于所有对旋转物体进行检测的转速测量系统。它具有霍尔传感器结构牢固，精度高，体积小，重量轻，线性度好，功耗小，寿命长，安装方便，耐震动等优点。本测速法的工作原理是靠磁场的变化引起电流的变化，它的必须具备条件是：有磁铁和引起磁变化的铁，而且必须有变化的磁场存在。所以，内部有磁钢，外部有具备引起磁场变化的铁就构成了霍尔传感器[3]。受磁钢所产生的磁场影响，霍尔传感器输出脉冲信号，其频率和转速成正比，关系式如下：n=60PT，其中：n—电动机转速；P—电动机转一圈的脉冲数；T—输出信号周期。霍尔传感器测速法工作示意图见图1。1.2霍尔转速传感器霍尔传感器是利用霍尔效应进行工作的，它的核心部分是根据霍尔效应原理由半导体材料制成的霍尔元件。霍尔效应是磁电效应的一种，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这个电势差称为霍尔电势U，其表达式为U=K·I·B/d。其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场的磁感应强度，d是薄片的厚度。所以霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。霍尔转速传感器的结构原理图见图2。传感器的定子上有2个粘有霍尔片绕组，霍尔片位于每个绕组的中心线上，2个绕组一定要互相垂直摆放。传感器的转子为永久磁钢，霍尔元件HA和HB的激励电机分别与绕组相连，它们的霍尔电极串联后作为传感器的输出。1.3测速中注意事项①霍尔转速传感器只适用于闭式水泵试验台或开式水泵试验台上用陆用电机托动水泵进行测试的情况，不能潜入水里。②磁铁应安放在泵驱动轴上，为了保证测试的准确性，霍尔传感器要与磁铁近距离水平放置，但不能贴上。③霍尔传感器分单极接近型和双极锁存型。因为购买的成品单极型霍尔传感器没有统一的芯片封装标准，用磁体的S极触发或N极触发具有不确定性，所以当磁体是嵌入固定时，用户在维护和更换时需要对磁体极性做出判别，应用极不便。而双极型霍尔传感器无须判别磁体极性，具有更大的灵活性和方便性。实际应用中，常采用NJK5002型霍尔传感器，它属于NPN型，直径为12毫米，固定时只要在设备外壳上打一个12毫米的园孔就能轻松固定，长度约30毫米，背后有工作指示灯，当检测到物体时红色LED点亮，平时处于熄灭状态，非常直观，引线长度为100毫米。它具有寿命长，响应快无磨损的特点。2感应线圈测速法2.1测量原理在电动机转轴附近，放置一个匝数较多的带铁心的线圈，线圈与灵敏的磁电式检流计连接。由于检流计对微电量敏感，电机转子在旋转时的漏磁通在线圈中感应的电势，就会使检流讲指针发生明显摆[4]。用秒表或计时器测取指针摆动若干次的时间，从而求出一分钟内指针摆的次数N。若电动机的极对数为P，则转差Δn=2NP。求出转差后，就可确定电动机实际转速n，n=n0-Δn。线圈还可以与数字转差仪相接，通过仪表直接显示电动机的转速、转差和电源频率。2.2制作过程①感应线圈可以采用自绕的方式来制作，通常线圈的匝数应大于8000匝。更简便的方式是采用CJ10－10（380V）交流接触器里面自带的线圈，该线圈匝数为8750匝。②感应线圈必须密封，不透水。因为感应线圈要潜入水下，所以密封尤为关键，可用环氧树脂胶或普通的蜡密封。用蜡的方法简便宜行：首先把感应线圈悬空放入一方形容器里，然后将加热至熔化的蜡倒入容器中，常温冷却48小时即可。在密封过程中，应注意将屏蔽电缆与感应线圈的接线头和感应线圈密封成一个整体。2.3测速中注意事项①为了提高测量的精确度，感应线圈应紧贴在被试水泵电动机机壳的上部或下部。②在测速的过程中，会出现电机额定功率小于550W或电机所带负载较小的情况，这样会产生转差较低，电流偏小，轴端漏磁通也较小的现象，从而导致二次仪表将由于感应电势较小，信号较弱，无法取得准确的测量结果。这时，可采用两个或两个以上的感应线圈紧贴在潜水电机机壳的上部或下部进行检测，但必须保证各个感应线圈的引线串联连接。③这种方法也可以测试带到离心泵的电动机进行测速，但仅适用于转子电流频率为0.5～4Hz的交流异步电动机，超出这个范围测试将不准。3结束语这二种测试方法都具有成本低、体积小、构造容易、性能好、使用寿命长的特点，所以不仅在水泵测试中普遍应用，在其它测量转速