Introducing a Novel Method for Measurement of Stationary and Dynamic Torsion in Shafts With Application to Monitoring of Torsional Vibration

Transcription

1 طزی ه ذسی دریــا ) ( 95 تاتؿتا اض ت / 23 ق اض / اظز ؾا ز کاربرد ویژه در پایش ارتعاشات پیچشی - اندازهگیری پیچش استاتیکی و دینامیکی محورها Downloaded from marine-eng.ir at 4: on Thursday April 26th مهدی الوندی *4 مهدی بهساد 3 سید مهدی دربندی 2 مجید رجبی 1 محمد سماواتیان m.samavatian87@gmail.com دانشگاه صنعتی شریف سازه کشتی کارشناسی ارشد 1 majid_rajabi_iust@yahoo.com دانشگاه علم و صنعت ایران مهندسی مکانیک استادیار 2 s.m.darbandi@gmail.com دانشگاه صنعتی شریف مهندسی مکانیک دکتری 3 m_behzad@sharif.edu دانشگاه صنعتی شریف مهندسی مکانیک استاد 4 alvandi1365@yahoo.com ؼتی قطیف ص زا ك ا سؾی ىا یه زوتطی 5 چكيذ ضز ظط تا ض ی ح ایی تص تط ض ح اظ وط فؾ اؾتفاز ا ض یطی پیچف زض ح ا ساظ ای طؾ ـ یىی اظ ض زائ ی اضتؼاقات پیچكی ض پایف تطذظ ظ ـ ت اظ ای ض تطی ؼض اؾتفاز. ت یطی ؼی یتاقس خ ز آ س خ تاغ) ت ای (تغییطات ا س ا تما ؾی فطای اض ی ز ػ ض زض د ای تغییطات كتا یطی حظ یا ا ساظ ازی اظ ؾیا ی تا لات یت ی تط اؾتفاز ثت لات اخطا ػ ی ـ ؾاز یه ض زض ای ما. زض اثط پیچف یتاقس س ض اصالح فطای ظ ت ض ذاضخی یه اؾتات اض ض ز ح ض تص ت ت اتی یه ض ض قس حص خطیا ا ىتطیىی تط ثغ تغصی اتصا یاظی ت ـ زض ای ض. ی طزز اضائ ح تاغ) ایدازی زض وط فؾ ای (تغییطات ا ا تما ؾی یطی ا ا ساظ ؾی تاغ تغصی ز یطی ث یعات ا ساظ ضز یاظ تد ض تا ی خطیا ظ اض ت ض ز ی ح ض ػس ض ی ح تط ض ثغ تغصی اتصا ػس یاظ ت ؾاز ی زض عطاحی. تم ی طز س ازی اظ عطیك ؾیا قس یطی اضتؼاقات ـ اصالحی ضا تطای ا ساظ ای ض یع ا ت ز ؿثت ؾی تاال ت اضتؼاقات ذ كی حؿاؾیت ت ا یه (اضتؼاقات زی ) حا ت ایؿتا (تاض صاضی اؾتاتیىی زض ز از قس ـ پیك واضایی ض. پیچكی وا سیس ی ایس اض یع یع زض قطایظ ز ػ ىطز تد ی چ. اؾت الغ قس ضز اضظیاتی ی ی یه چیس ا آظ ایك ا تط ض ) آظاز. اؾت تطضؾی طزیس اطالػات هقال : ما تاضیرچ 1394/04/18 : تاضید زضیافت ما 1395/05/31 : تاضید پصیطـ ما : و ات و یسی یطی اضتؼاقات پیچكی ا ساظ یع ا ت ؿثت ؾی ا ا تما ؾی یع ا ىتط Introducing a Novel Method for Measurement of Stationary and Dynamic Torsion in Shafts With Application to Monitoring of Torsional Vibration Mohammad Samavatian1, Majid Rajabi2, Seied Mehdi Darbandi3, Mehdi Behzad4*, Mehdi Alvandi 1 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, m.samavatian87@gmail.com School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, majid_rajabi_iust@yahoo.com 3 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, s.m.darbandi@gmail.com 4 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, m_behzad@sharif.edu 5 Department of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, alvandi1365@yahoo.com 2 ARTICLE INFO ABSTRACT Article History: Received: 9 Jul Accepted: 21 Aug Strain gage mounted on the surface of the shafts with specified directions are one of the common methods for measurement of the torsion in shafts. The most critical problem in utilization of this method, particularly in the online monitoring of torsional vibration and instantaneous torque in rotary systems, is due to its signal transfer process. In this paper, a simple, practical and feasible method is introduced based on the usage of an unionized fluid medium with adequate electrical conductivity, encapsulated in a cylindrical connector aligned along the shaft, with a rotating chamber (rotor part) and a stationary one (stator part). In this method, there is no need for installation of the power supply on the shaft and both of the supply voltage and the generated electrical signals are transferred via the unionized fluid. Simplicity in design and high signal to noise ratio, may candidate this method for torsional vibration measurement. The efficiency of the measurement system is examined on a test setup, for static and dynamic (transient) torsions. Moreover, the applicability of the device is observed on a rotating shaft. Keywords: Measurement torsional vibration Signal to noise ratio Signal transmission Electrolysis 105

2 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / ا ساظ یطی پیچف اؾتاتیىی زی ا یىی ح ض ا - واضتطز یػ زض پایف اضتؼاقات پیچكی ل ع پیچف ػ ی ا رص ل ت ص ضت اضتؼاقات زض ح ض ای ز اض ت ػ ا یىی اظ ػ ا ا ا س ی زض ض ت ض خؼث ز س غیط زض ض ـ ی ت اؾی اظ وا ىت ض ایی حا ی ؾیا ی ضؾا ا اظ خ ؽ ف عات ایغ چ خی تط اتی ح ض اؾتات ض تؼثی قس ت اظات ح ض ز اض اؾتفاز ی طزز[.]5 ف ع ایغ ضؾا ا ت ق اذت ی ق ز. اضتؼاقات پیچكی زض اثط تغییط زض ؾطػت ز ضا ؾاز ی تا ؿثت تؿیاض تاالی ؾی ا ت یع ؾی ا ای یا تغییط زض تاض ( كتا ض) ضز تح ت ؾظ ح ض ت زالی ا ی چ ؾا ات فكاض اظ احتطاق یافت ی زض ؾی سض ا ىتطیىی ضا اظ وط ف ؾ ح ت پطزاظ س ی تیط ی ا تما ی ز س. -1 هقذه ؾا ات فكاض اظ تط ض ی پط های و پطؾ ض ػس یى اذتی ض زی ای و پطؾ ض ذطاتی خؼث ز س ا خ ز زضای ض ای فطوا ؽ تغییط غیط ایداز ی طزز[.]1 ا ساظ یطی اضتؼاقات پیچكی تط ذالف ؾایط ف ای اضتؼاقی چ ذ كی ح ضی یاظ س الحظات ت یسات تد یعات پیچیس تطی ی تاقس. زض ای تی اتاق زض فاظ ایغ ؿت س. خی تا ت خ ت حس زیت ای ظیازی و زاضز اظ خ عی تؿیاض تاالی آ چ ی ؾ ی ت ز ػ ال ا ىا اؾتفاز اظ آ خ ز ساضز. چ ی تط یع ت ز ی ؾ ی ت ز پایی ت ز ز ای خ ـ آ ( 58 زضخ ؾا تی طاز) تطای اؾتفاز اظ وط ف ؾ ح تص تط ض ی ح ض تطای ا ساظ یطی واضتطز ای ص ؼتی اؾة ی تاقس. وط ف تطقی چ ی اضتثاط آ تا كتا ض اضز ت ػ ا ض قی اضظا لات اتىا اع ی ا غطح یتاقس. ا ا آ چ اؾتفاز اظ ای ض ـ ضا تا حس زیت اخ ی ؾاظز ح ی ا تما زض ض ـ ای غیط ت اؾی ظات ط ىاضا [ ]6 ؾیؿت ا ساظ یطی كتا ض پیچكی ضا تطای ؾت فط ا ات ثی عطاحی ؾاذت س. زض ای ؾیؿت تطای ا ساظ یطی كتا ض پیچكی اظ وط فؾ ح اؾتفاز قس اؾت. چ ی تطای ا تما ؾی ا اظ ض ت ض ت اؾتات ض ا تما ت ا ا ىتطیىی اظ اؾتات ض ت ض ت ض اظ ض ـ ا مای تاغ زض ز ؾی پیچ خفت قس اؾتفاز وطز س. زاف ض ؾال [ ]7 ت ا ساظ یطی اضتؼاقات پیچكی ض ت ض ت ضتی تا خ ز تطن زض ضیك ی پط ای ت ضتی پطزاذت س. زض ای ما خ ت پایف ؾی ا ای ا ىتطیىی ت خ ز آ س زض وط فؾ ح ت ذص ل زض تد یعات ز اض ی تاقس. غا ؼات رت ف ا دا قس زض ظ ی ی ا ساظ یطی پیچف زض ح ض ا (ذ ا اظ ع زی ا یىی ذ ا اظ ع اؾتاتیىی) تا اؾتفاز اظ وط ف ؾ ح كا ط اؾتفاز اظ ؾ عطح و ی ت اؾی ی ت اؾی غیط ت اؾی ت ظ ض ا تما اضتؼاقات پیچكی ت ضتی اظ ثس ای غ اعیؿی طتثظ تا ن ز س چطخز س ا اؾتفاز قس اؾت. ی ىاضا [ ]8 اضتؼاقات پیچكی ت ضت - غ طات ض و ت ز ی ضطتات ا ىتطیىی قثى ت ظیغ تطق ایداز یق ز ضا ت ؾظ اضتؼاـؾ ح پیچكی یعضی ا ساظ یطی وطز ا س. چ ی كا زاز قس اؾت و ای ض ـ زض ػی آؾا ی اخطا لات یت وا یثط قس زض ا ح ا ساظ یطی ضا یع زاضز. اظ زی ط تى یه ای ضز اؾتفاز زض ای ح ظ ض ـ تطا ؿف ض ط ز اض ]3[2 ؾیؿت ا ساظ یطی اظ ضا ز ض ]10,9[3 پیچفؾ ح ]9[4 ؾ ؿ ض ای دا ضتی ]11[5 اضتؼاـؾ ح یعضی [ ]13,12 ا ساظ یطی اضتؼاقات پیچكی ا مایی ]14,7[6 ا ساظ یطی خطیا تاغ ت ض ای ز اض [ ]1 ضا ی ت ا ا تطز. زض ای تی اؾتفاز اظ ض ـ تطا ؿف ض ط ای ز اض تا حس ز ی ؾطػت ای تاالتطی زض لیاؼ تا ضی ای غعقی ا ىا پصیط اؾت زض ػی حا تؿیاض زلیكتط یع یتاقس. كى اؾاؾی ای ؾیؿت ا ظطفیت تح تؿیاض پایی آ ا زض مات تا تاض صاضی ای ذ كی ح ضی یتاقس. ت ػال ای ؾیؿت ا یاظ س تا ی خطیا ت ا ب یتاق س[.]3 ؾایط ض ـ ای غیط ت اؾی زی ط چ اؾتفاز اظ یعض یا ؾیؿت ای ت تطی اظ ضط ضیت اؾتفاز اظ تد یعات خا ثی ظیاز ؿثتا طا لی ت ض ح یتط س. چ ی حؿاؾیت تاثیطپصیطی اظ ؾی ا ای ا ساظ یطی قس ی تاقس. ػ س فؼا یت ای طتثظ تا ض ـ ای ت اؾی ثت ی تط اؾتفاز اظ ظغا یا خاض ته ی تاقس. ت ػ ا ثا فتا طیؽ [ ]2 ت ا ض زی یه ؾیؿت ز اض ضا تا ا ساظ یطی كتا ض پیچكی ت ؾظ ا ساظ یطی ز ض ت ؾظ تاو تط اؾترطاج ز س ت وط فؾ ح ع ضی و تطای ا تما ؾی ا اضتؼاقات پیچكی اظ ح ض ت اؾتات ض اظ ضی غعقی 1 و ثت ی تط ا تما خطیا ا ىتطیؿیت اظ عطیك ظغا اؾت اؾتفاز ز س. ای ض ـ یه ض ـ وا ال التصازی تطای واضتطز ای ص ؼتی زض ؾطػت ای ت ؾظ (حساوثط 6000 ز ض تط زلیم )]3[ حؿ ب ی طزز. ا ا زض ؾطػت ای تاالتط ت قست ؿثت ؾی ا ت یع وا ف ی یاتس و زض تید ی ذ ضز ی ظغا تغییطات ما ت آ ا زض حی ا تما اعالػات یتاقس[.]4 ؾایف ضی ا غثاض ای ت یسی ت ؾظ ظغا ا یت ا س ت ؾطػت خ ی ا تما ؾی ا ضا ت یط س ای ؿت ع ای اؾت و ت ص ضت ظ یك ی ضی ا ظغا ا ضا ت یع ز[.]3 چ ی ط ای ت خ ز آ س زض ح ؾایف اتصا ضی غعقی ظغا ا تاثیط لات ت خ ی زض مازیط ا ساظ یطی قس زاض س. 106 تطی حس زیت اقی اظ ؾ ی ت ز چ ا ی تاال ز ای خ ـ پایی آ ا ی تاقس. زض تی ف عات ضؾا ا ت ا خی تط زض ز ای

3 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / كطی سؾی زضیا ؾا ز اظز )23( ت اض تاتؿتا ) ( 95-2 تزرسی قاتليت ا تقال سيگ ال الكتزیكی ت سط سيال جذ ل - 1 اک ص الكتز ليش اسيذ س لف ریک ی يش ضذ ی د ار -1-2 ی يشاسي ى سيال اسط ا غ ضی و تیا طزیس ایس اص ی ا تما ؾی ا ای ا ىتطیىی ایداز قس تط ض ی ساض وط فؾ ح اؾتفاز اظ یه ؾیا اؾظ ی یع قس یتاقس و زض یه حفظ ی اؾت ا ای لطاض ی یطز. ؾیا ی یع قس ت ز ی خ ز فطا ا ی ای ا ىتطیىی آظاز لات یت ا تما ؾی ا ا ىتطیىی ضا ذ ا س زاقت. ا یت ؾیا ی از ی اؾظ خثات ػس تط ظ ت ف تطقی زض تید ػس تط ظ ؾایف ی طزز. چ ی لی ت تؿیاض پایی ؾیاالت ا ىتط یت ضؾا ایی لات ت خ تیذغطی تؿیاضی اظ آ ا تطای ؾال تی واضتطا تد یعات تط عیت ای آ ا یافعایس. زض پػ ف حاضط اظ اؾیس ؾ ف ضیه ت ز ی لات یت سایت ا ىتطیىی تؿیاض تاال [ ]15 اظ عطفی ا ىا ضلیك ؾاظی آ تطای افعایف ای ی صطف اؾتفاز ی طزز. او ف ا ىتط یع ص ضت طفت قس زض آ س واتس حص الت ی ی ایدازی زض اخ تا آب غاتك خس 1 یتاقس. كرصات او ف فط قی یایی ا ىتط یت ) H2SO4(aq حص واتس فی H2 او ف زض ا ىتط ز فی ) 2H+(aq) + 2e => H2(g حص آ س ثثت ) O2(g 4OH (aq) => 2H2O(l) + O2(g) + 4e او ف زض ا ىتط ز ثثت درب هخشى هسيز ػث ر سين ا ست ى گ ذار ذ هخشى حا ی سيال رسا ا هخشى ه ت ر پای گ ذار ذ ه ت ر ضكل - 1 طزح ضواتيک تزرسی قاتليت ػث ر سيگ ال الكتزیكی اس سيال در حالت د ار اهكاى س جی ا تقال سيگ ال ای الكتزیكی در حالت د ار اتتسا ؾیؿت ی خ ت تطضؾی ح ویفیت ا تما ؾی ا ای ا ىتطیىی اظ حیظ ؾیا ی یع قس زض حا ت ز اض عطاحی ؾاذت قس اؾت. زض ای تد یع آظ ایك ا ی ؾیا زض یه حفظ اؾت ا ای لطاض ی یطز. حفظ 7 صو ض زاضای ز ض ی ی زض ی تیط ی یتاقس و ض ی ی زض ی اظ خ ؽ PTFE تا ضكل - 2 هجو ػ ی کا كت ر حا ی سيال سين ای ا تقال جزیاى 107 ؾایط ف ای اضتؼاقی (اضتؼاقات ذ كی ح ضی) یع تؼضی اظ ض ـ ای ف ق ا صوط ضا چ ا ساظ یطی خطیا تاغ ت ض یا ض ـ اضتؼاقات پیچكی ا مایی تا حس زیت ض تط یؾاظز. صا زض ای پػ ف یه ض ـ اتتىاضی ثت ی تط اؾتفاز اظ یه ؾیا اؾظ ی یع قس ( ا ىتط یت) تطای ا تما ؾی ا ای ا ىتطیىی ت خ ز آ س تط ض ی وط فؾ ح تص تط ض ی ح ض ز اض ت ظ ض اؾترطاج ضفتاض اضتؼاقی پیچكی ح ض ز اض ؼطفی ی طزز تا ػال تط ػس یاظ ت خ ز ثغ تغصی تط ض ی ؾیؿت ز اض اظ ایداز یع اقی اظ صطف از ی اؾظ ا تما ؾی ا خ یطی ق ز. تطای تطضؾی واضایی ض ـ عطاحی قس یه ؾیؿت آظ ایك ا ی عطاحی ؾاذت قس اؾت تا ا دا د ػ ای اظ تؿت ای اؾتاتیىی زی ا یىی ػ ىطز ؾیؿت عطاحی قس ضز ؾ دف الغ قس اؾت. ؾیؿت پیك ازی ػال تط تطضؾی ح ی تغییطات وط ف تطقی یت ا س ت ػ ا ؾیؿت ا ساظ یطی پایف كتا ض اضز تط ح ض اؾتفاز طزز. پایساضی حطاضتی تا ز ای 260 C ز ای ش ب 340 C یتاقس طا تا ح ض ز اض یچطذس. ض ی تیط ی اظ خ ؽ تف 8 ا تراب طزیس اؾت. ا تراب تف ت ؾثة ػس او ف تا ؾیا ا ىتط یت ص ضت طفت قس اؾت. ض ی تیط ی ثاتت طزیس مف یه اؾتات ض ضا ایفا ی ایس. ط ز ض ی زض حمیمت وا ىت ض 9 ت ص ضت طوع 10 تا ح ض ز اض عطاحی ی طز س. ح ض ز اض ت یه ت ض ا ىتطیىی 20 ات تص یتاقس. حفظ ف قا صوط زاضای ز قیاض آبت س قس ت ظ ض ػث ض ؾی ای ػث ض خطیا ا ىتطیىی ض زی ذط خی یتاقس. قیاض ا ت ای تؼثی قس ا س تا ؾی ای ا تما ز س ی ؾی ا ا ىتطیىی زضیافت و س ی آ ت ص ضت ؼ ك ض تط ی زض ؾیا لطاض یط س. ت ظ ض خ یطی اظ او ف قی یایی ؾی ا تا ح ا ىتط یت اظ یه ض وف طافیتی اؾتفاز یق ز. قى 1 تص یطی ق اتیه ضا اظ چیس ا ایف یز س. د ػ آظ ایكی ایی زض قى 2 الحظ ی طزز.

4 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / ا ساظ یطی پیچف اؾتاتیىی زی ا یىی ح ض ا - واضتطز یػ زض پایف اضتؼاقات پیچكی تطای ت یس ؾی ا طخغ ( ض زی) تا تاغ پایی ویفیت تاال (تس یع) اظ زؾت ا س ؾی ا 11 ؾاذت قطوت ا ىتط یه افعاض آظ ا اؾتفاز قس اؾت. یه زؾت ا ثغ تغصی تطای تا ی ت ا ضز یاظ ت ض تطای ایف ؾی ا ػث ضی اظ ؾیا اظ زؾت ا اؾی ؾى ج 12 اؾتفاز قس اؾت. تطای شذیط ایف ؾی ا ػث ضی اظ زؾت ا پطتات زاز تطزاضی 13 ؾاذت قطوت ؾی ا ز اض ؾی ا ض زی تاغ ( ت) ظ ا (ثا ی ) ضكل - 4 تاتؼيت سها ی سيگ ال ر دی خز جی حالت د ار یتاقس. تاغ ( ت) ؾی ا ض زی ؾی ا ایؿتا پاؾد ظ ا ی ؾی ا ض زی ؾی ا ضز ا ساظ یطی زض ز حا ت ؾیا ؾاو ز اض ت تطتیة زض قى ای 4 3 كا س یق ز. اذتالف فاظ كا س قس زض ای ؾی ا ا ت ز ی اذتالف زض قط ع ظ ا ا ساظ یطی ؾی ا آ ا ي تاغ اؾت. چ ی پاؾد ای فطوا ؿی ضز ظط یع ت تطتیة زض قى ای فطوا ؽ ( طتع) ضكل - 5 طيف فزکا سی سيگ ال خز جی اس سيال سيگ ال اصلی 6 5 ایف زاز قس ا س. ا و الحظ یق ز تثؼیت ت ليذ ضذ اس دستگا ه لذ سيگ ال حالت ایستا لات لث ی اتی ؾی ا ای ا ىتطیىی ض زی ذط خی خ ز زاضز. ت ػال تا ت خ ت ا ىا اتالف ا طغی ؾی ا مازیط خصض یا ی طتغ ای 16 ؾی ا ای صو ض و كا ز س ا طغی ؾی ا یتاقس حاؾث طزیس زض خس 2 آ ضز قس ا س. اتالف تؿیاض اچیع زض فطای س ػث ض ؾی ا ا یع خا ة ت خ ت ز یس ترف لات یت اخطایی ؾاظی ایس ضز ظط زض ای پػ ف یتاقس. چ ی مساض ( SNR ؿثت ؾی ا ت یع) تطای زاض قى 4 تطاتط db تسؾت آ س و كا ز س یع پایی تطا ؿف ض ط ز اض تا زا 1.5 mv تا ؾیا ا ىتط یت یتاقس ( لسضت حس ز 100 تطاتطی RMS ؾی ا ؿثت ت RMS یع ؾی ا زض زا تاغ.)1.5 mv ؾی ا ض زی تاغ ( ت) ؾی ا ض زی ؾی ا ز اض فطوا ؽ ( طتع) ضكل - 6 طيف فزکا سی سيگ ال خز جی اس سيال سيگ ال اصلی ت ليذ ضذ اس دستگا ه لذ سيگ ال حالت د ار ؾی ا ایؿتا وط فؾ د تاغ ( ت) جذ ل - 2 هقادیز rms فزکا س سيگ ال اصلی سيگ ال ای ر دی ت سيال خز جی اس سيال در د حالت ساکي د ار ؾی ا اص ی ظ ا (ثا ی ) ضكل -3 تاتؼيت سها ی سيگ ال ر دی خز جی - حالت ایستا 108 خصض یا ی طتغ ا ؾی ا حا ت ایؿتا ؾی ا حا ت ز اض خصض یا ی طتغ ا 0/ / / زضصس ذغا خصض یا ی طتغ ا ( )% /445 0/107 از ته 14 اؾتفاز قس اؾت. پطزاظـ ؾی ا اؾترطاج پاؾد فطوا ؿی 15 یع زض ط افعاض ت ة ا دا طفت قس اؾت. ؾیا ضز اؾتفاز اؾیس ؾ ف ضیه ضلیك قس یتاقس. ا ساظ یطی ا زض ز حا ت ایؿتا ز اض ا دا قس اؾت. ؾی ا ض زی خی ؾی ؾی تا فطوا ؽ طتع تاغ حس ز 1.5 ی ی ت

5 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / كطی سؾی زضیا ؾا ز اظز )23( ت اض تاتؿتا ) ( 95-3 پيكزت ذی هجو ػ کز صس ج کا كت ر ا تقال د ذ سيگ ال سيستن داد تزداری ( )3 17 زض ضاتغ )3( ؿثت ت اؾة ) -1-3 ا تخاب ع کز صس ج ح ی آرایص تز ر ی هح ر زض ظط طفت ( )1 ( )5 ( )6-3-3 هذار الكتز يكی کز صس ج : لتاص تغذی ی هزجغ 23 یك اخت ک ذ 22 تق یت ک ذ ت ظ ض تا ی تحطیه پ تؿ ؼ ال اظ یه تاغ ثاتت اؾتفاز یق ز. اؾتا ساضزی تطای ؾغح تاغی ضز اؾتفاز زض واضتطز ای رت ف خ ز ساضز ی تاغ تحطیه ؼ ال تی 3 تا 10 ت ضایح اؾت[.]18 تاغ ظیاز تاػث ایداز ط ای ظیاز زض ساض یق ز اؾة یؿت. زض پػ ف حاضط تاغ طخغ ت یعا 5 ت ا تراب طزیس اؾت. تا ت خ ت خ ز یع ای حیغی اؾتفاز اظ یه یى اذت و س تطای یه پ تؿ وا ؿثت تغییطات تاغ ز ؾط ساض ت تاغ طخغ ( غاتك قى )7 تط اؾاؼ ضاتغ )1( ت صیف ی طزز [ ]16 تطای ت ظی تاغ تغصی پایساضی آ ضط ضی یتاقس. صا اظ یه یى اذت و س تاغ 24 غاتك قى 8 اؾتفاز قس اؾت [ ]19 ذط خی تاغ وط فؾ ح ا ذی ی و ا ا و تط اظ 10 mv/v ( 10 ی ی ت ت اظای 1 ت تحطیه پ ) یتاقس. ت اتطای اظ عطفی تطای كتا ض وط ف تطقی تیكی اػ ا ی تط ؾغح ح ض ض اتظ ( )6( )5 اؾترطاج ی طزز گطتا ر اػوالی کز ص تزضی لتاص ایجادی ( )4 وط ف ای اص ی اضتثاط آ ا تا وط ف پیچكی ت ص ضت 1 خفت ز تایی ت ص ضت پكت ض تا ظ ایای 45 زضخ ؿثت ت ا تساز ح ض تط اؾاؼ ساض پ تؿ 20 عطاحی طزیس اؾت. ای چیس ا ت پ وا 21 ق طت زاضز. قى 7 ق اتیىی اظ ح چیس ا ضا ایف یز س. ای ع چیس ا خة حصف اثط تغییط قى ای ذ كی ح ضی یع تاثیط تغییطات ز ای حیظ تط ض ی تاغ ذط خی وط فؾ ح ی طزز. ح ی اتصا وط فؾ ح تط ض ی ح ض یع تا اؾتفاز اظ چؿة اؾتا ساضز رص ل اتصا وط فؾ ح تط ض ی ف ع ص ضت یپصیطز. تطای واضتطز ای ص ؼتی اتصاالت زائ ی ضط ضت ییاتس. ت ػ ا یه ثاتت از ت ػ ا ثاتت پ اؾ اؾترطاج ی طزز. صا تا تطویة ض اتظ ( )3( )2 ؿثت تغییطات تاغ وط فؾ ح ت وط ف ایدازی زض آ ت ص ضت ضاتغ 4 ذالص ی طزز. ح ی اؾتمطاض وط فؾ ح تط ض ی ح ض یع ت ظ ض ا ساظ یطی تطای حا ت ضز اؾتفاز زض ای پػ ف و ت ا ی ما ت ا یىؿا یتاقس ای ضاتغ ت ص ضت ضاتغ )2( ؾاز ی طزز اؾتفاز اظ یه آ پ ی فایط تطای تم یت ز ؾی ا ای ذط خی ( )2 زض ساض وط فؾ ح ضط ضی یتاقس[.]18 تسی ظ ض اظ یه تم یت و س ی و یع 25 اؾتفاز طزیس. ای لغؼ زاضای زلت تاال ت ط ی لات ت ظی اؾت. ای IC زاضای 8 پای اؾت ت ا صطفی آ یع پایی اؾت. كرصات پای ای IC زض قى 9 كا زاز قس اؾت[.]20 زض ضاتغ k 2 ثی ثاتت پ یتاقس و تطای پ تؿ ضز اؾتفاز تطاتط تا 4 یتاقس. اظ عطفی اتی تغییطات ما ت ا ىتطیىی ت خ ز آ س تا وط ف اص ی اػ ا ی ت ط ا ا وط فؾ ح ضاتغ ی ( )3 تطلطاض اؾت [ ]17,16 ضكل - 8 یك اخت ک ذ لتاص ]18[LM7805 پ تؿ ضكل - 7 تص یز ضواتيک چيذهاى کز صس ج تز ر ی هح ر ت ص رت پل کاهل 109 وط فؾ ح ا تراتی یاظ س حؿاؾیت تاال پایساضی ساض ا ىتط یىی ضفتاض ذغی پؿ ا س و یتاقس. چ ی حؿاؾیت پایی ت ز ا ا ساظ فیعیىی خط و چه اظ خ ضط ضیات 18 یتاقس. تسی ظ ض وط فؾ ح ضز اؾتفاز اظ ع تا ف ی از ی تكىی ز س ی آ یع اظ ع پ ی یس ( 19 ت ز ی تیكتطی مساض حؿاؾیت ى ت وط ف اػ ا ی) ا تراب طزیس. تا

6 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / ا ساظ یطی پیچف اؾتاتیىی زی ا یىی ح ض ا - واضتطز یػ زض پایف اضتؼاقات پیچكی ما ت ما ت لغة ثثت ثغ تغصی لغة فی ض زی پ زیتا ذط خی لغة ثثت ض زی پ تاغ صفط لغة فی ثغ تغصی ضكل - 9 وای ضواتيک پای ای ]19[AD620 ضكل - 12 تص یز ضواتيک ح ی قزار گيزی آب ت ذ اهاتيي -4-3 کا كت ر ا تقال سيگ ال الكتزیكی وا ىت ض ا تما ؾی ا قا یه ض ی ذاضخی اظ خ ؽ تف یه ض ی زاذ ی اظ خ ؽ PTFE یتاقس. د ػ ای حفظ زاضای 4 ترف دعا یتاقس و ت ؾظ آب ت س ا اقط ایی اؾة اظ یىسی ط خسا ی طز س. ای حفظ ا تطای ا تما ؾی ا ای تاغ طخغ تاغ ذط خی وط فؾ ح تاغ ثثت فی IC اؾتفاز ی طزز. ط یه اظ ای حفظ ا اظ ح ا ىتط یت قا اؾیس ؾ ف ضیه ضلیك قس اقثاع قس اؾت. ض ی زاذ ی ت ظ ض خ یطی اظ ت اؼ ؿتمی ؾیا ا ىتط یت تا ح ض ز اض یتاقس تا اظ تط ظ یع اضافی ا ؼت طزز. اضتثاط ؾی ا تا ح ا ىتط یت ت اؾغ ی ضل ای ؿی تؼثی قس تط ض ی ض ی ای زاذ ی ذاضخی ا دا ی یطز. قى 10 ض ی زاذ ی لطاض طفت قس تط ض ی ح ض ز اض ضز تؿت ضا ت طا ضل ای ؿی اتصا ز س كا یز س. ت ی تطتیة قى 11 یع ض ی ذاضخی ضا ایف یز س. ضكل - 13 ح ی قزار گيزی آب ت ذ ا تز ر ی هح ر د ار -6-3 سيستن داد تزداری قى 14 تص یط ق اتیه د ػ ی وط فؾ ح وا ىت ض ؾیؿت زاز تطزاضی ضا ایف یز س. اتتسا تحطیه تاغ اظ عطیك حفظ ا تما ؾی ا ت ض ی قافت پؽ اظ یى اذت قس ت ؾظ ض التط ت ز ؾط پ ا تما ییاتس. اذتالف تاغ ز ؾط پ و زض تید ی تط ظ پیچف زض ح ض ز اض ایداز ی طزز اظ تم یت و س ػث ض زاز قس ت ؾظ حفظ ا تما ؾی ا ت واضت زاز تطزاضی ثس ؾی ا آ ا ي ت زیدیتا آظ ایف لث ی تا آب ت ذی کا كت ر تطای آب ت سی ىا یىی د ػ وا ىت ض اظ واؾ س ع و یپط اؾتفاز قس اؾت[.]21 خ ؽ ای ع آبت س ا خثات تط ظ اصغىان پایی تح حطاضتی تاال ضا فطا یو س. ح ی لطاض یطی ای ع آب ت س تط ض ی ح ض ت ص ضت ق اتیه زض قى طخ زاز تطزاضی 20 وی طتع ا تما ییاتس. ؾپؽ ؾی ا زیدیتا ایدازی زض ط افعاض ة ی ضز پطزاظـ لطاض ی یطز. ایی اظ تط ا ی پطزاظقی قت قس ت ظ ض آ ا یع فطوا ؿی تا ط افعاض ة ی زض قى 15 كا زاز قس اؾت. 12 كا زاز قس اؾت. د ػ الؼی ض ی ذاضخی وا ىت ض زض قى 13 كا زاز قس اؾت. -4 تزرسی ػولكزد هجو ػ ی ا ذاس گيزی -1-4 ػولكزد استاتيكی کاليثزاسي ى ت ظ ض وا یثطاؾی اؾتاتیىی د ػ ی ا ساظ یطی پیچكی اظ یه ؾیؿت ىا یىی قا ز زیؿه یه ػسز ی اؾظ اؾتفاز ی طزز و ت ؾظ یه ت ض ا ىتطیىی لازض ت چطذف یتاقس. قى 16 ح چیس ا د ػ ضا كا یز س. ا غ ضی و زیس یق ز د ػ وا ىت ض ت ؾظ ز ػسز ف ط اظ ز عطف تط ض ی لاب تثثیت طزیس اؾت. ضكل -11 ر ی ی داخلی هج ش ت رق ای هسی ضكل - 11 ر ی ی خارجی هج ش ضذ ت رق ای هسی 110 هحفظ ای تفكيک ضذ ی تز ر ی هح ر د ار

7 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / كطی سؾی زضیا ؾا ز اظز )23( ت اض تاتؿتا ) ( 95 وا ىت ض ا تما ؾی ا ا ساظ یطیكس اظ ضت ض ت اؾتات ض آ پ ی فایط تا ا تما اعالػات اظ عطیك زض ا usb ت ضایا یع و AD620 پ تؿ وط ف ؾ ح تص قس تط ض ی ح ض Advant تحطیه پ ایف اعالػات پطزاظـ ؾی ا ا ساظ یطی قس تاغ ض زی ضكل - 14 هجو ػ ی کز صس ج یك اخت ک ذ تق یت ک ذ کا كت ر تثذیل آ ال گ ت دیجيتال پزداس ذ ت ظ ض وا یثطاؾی اؾتاتیىی یىی اظ ز زیؿه ضا ثاتت وطز مازیط رت فی اظ كتا ض پیچكی ضا تا لطاض زاز ظ ایی تط ض ی تاظ ی كتا ض تؼثی قس تط ض ی زیؿه غیط ثاتت غاتك قى 17 تط د ػ اػ ا ی طزز. قى 18 زاض تغییطات تاغ وط فؾ ح كتا ض اػ ا ی ضا ایف یز س. ا و الحظ ی طزز ضفتاض وط فؾ ح فطای س ا تما ؾی ا ا ىتطیىی یه ضفتاض ذغی تا ثاتت وا یثطاؾی 51/3107 یتاقس و كا ز س ػ ىطز لات لث د ػ ی ا ساظ یطی پیچف زض حا ت اؾتاتیىی یتاقس. ضكل - 15 زمافشار پزداسش سيگ ال دیجيتال داد تزداری LABVIEW وط فؾ ح ت طا تطز ا ىتط یىی ماط ا ساظ یطی Strain وا ىت ض كتا ض ( ی ت تط) ذظ تطاظـ قس تط ماط ا ساظ یطی ضكل - 16 چيذهاى کا كت ر تز ر ی سيستن کاليثزاسي ى استاتيكی - دی اهيكی تاغ یا ی ( ت) ضكل - 18 و دار لتاص ایجادی گطتا ر اػوالی -2-4 ػولكزد دی اهيكی گذرا ت ظ ض تطضؾی لات یت ای د ػ ا ساظ یطی زض حا ت زی ا یه (غیط ایؿتا) اضتؼاقات صضای د ػ زیؿه ح ض ضكل - 17 تارگذاری استاتيكی ت ه ظ ر کاليثزاسي ى استاتيكی 111 واضت زاز تطزاضی تم یت ذ ا ف ؾی ا

8 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / ا ساظ یطی پیچف اؾتاتیىی زی ا یىی ح ض ا - واضتطز یػ زض پایف اضتؼاقات پیچكی ص ضت اؾی تط زیؿه اػ ا ی طزز. تا ت خ ت ا یت پیچكی د ػ ا تظاض ظ ض فطوا ؽ عثیؼی پیچكی د ػ زض عیف فطوا ؿی ا ساظ یطی قس ت ؾظ ؾیؿت ا ساظ یطی عطاحی قس خ ز زاضز. قى 19 پاؾد ظ ا ی ؾی ا ا ىتطیىی صضا قى 20 عیف فطوا ؿی اؾترطاخی ضا ایف یز س. ا و الحظ ی طزز پاؾد ظ ا ی صضای ثثت قس زاضای یه ف فطوا ؿی غا ة زض فطوا ؽ 23/32 طتع یتاقس. تطای د ػ زیؿه اظ خ ؽ ف الز ؾرت 26 لغط 250 ی ی تط ع 50 ی ی تط ح ض اظ خ ؽ ف الز ؾاذت ا ی لغط 20 ی ی تط ع 838 ی ی تط ی ت ا كا زاز و فطوا ؽ ؾیؿت ا ساظ یطی عطاحی قس تط د ػ ی زیؿه ح ض عثیؼتا زض حا ت ز اض تا ز ض ثاتت ت ذ تی فطوا ؽ ز ضا ت ض ضا ضصس ی ایس و زاض ای اؾترطاخی زض ای دا ایف زاز كس اؾت. ا ا تا ت خ ت ع تؿت ػ ىطز د ػ زض ز ض ای رت ف اؾتفاز اظ یه ت ض ز ض تغیط ضط ضی ت ظط یضؾس. تطای ای سف د ػ ؾیؿت ا ساظ یطی تط ض ی یه ؾیؿت الؼی قا ح ض تؼثی قس تط ض ی یه زؾت ا اقی تطاـ ص ؼتی غاتك قى 21 صة طزیس اؾت. فطای س ا ساظ یطی زض ز ض ای, 250, 355, 500, 1120 rpm ا دا یپصیطز. قى ای ت تطتیة عیف ای ظ ا ی فطوا ؿی ا ساظ عثیؼی پیچكی ا تطاتط تا 23/10 طتع اؾترطاج ی طزز. صا ف فطوا ؿی غا ة ا ساظ یطی قس زض تغاتك لات لث ی تا فطوا ؽ ا ؾا ات پیچكی ت ز زض تید ؾیؿت ا ساظ یطی زض حا ت زی ا یىی یع ػ ىطز لات لث ضا اضائ ی ایس. یطی قس زض ز ض ا تراتی 1120 rpm ضا كا یز س. ا غ ضی و الحظ ی طزز اض یه ای ؾطػت ز ضا ی د ػ ت ذ تی لات ق اؾایی یتاق س. فطوا ؽ ای 1x, 2x, 3x ت ذ تی زض ؾی ا لات كا س اؾت زض ز ض ای پایی تط (قى )24 یع ای فطوا ؽ ا ت ػ ا غا ة تطی فطوا ؽ ا غطح ت ز س. تا ت خ ت ثغ [ ]23,22 ظا ط قس ط ؾ ای فطوا ؽ ا كا ز س ػیة ا حطاف زض اتصا چطخ ز س ا یتاقس و ای ػیة ا ت ض ح زض ؾی ا اضتؼاقات پیچكی كا زاز قس اؾت. صا ػ ىطز ؾیؿت ا ساظ یطی عطاحی قس زض حا ت ز اض یع ضز تاییس الغ ی یطز. تاظ ظ ا ی 0.5 تا 1 ثا ی تاغ ( ت) ظ ا (ثا ی ) ضكل - 19 تغييزات سها ی گطتا ر پيچطی ارد تز هح ر در حالت ارتؼاضات گذرای هجو ػ ضكل - 21 صة سيستن ا ذاس گيزی تز هح ر تؼثي ضذ تز ر ی دستگا هاضيي تزاش TN40 میاؼ اضیت ی عیف فطوا ؿی فطوا ؽ ( طتع) ضكل - 21 طيف فزکا سی گطتا ر پيچطی ارد تز هح ر در حالت ارتؼاضات گذرای هجو ػ 112 ا ساظ یطی یق ز. تحطیه اضتؼاقات صضا ت ؾظ ضطت چىف ت -3-4 ػولكزد دی اهيكی پایا

9 ح س ؾ ا اتیا ىاضا / كطی سؾی زضیا ؾا ز اظز )23( ت اض تاتؿتا ) ( 95 1X كتا ض ( ی ت تط) فطوا ؽ ( طتع) ظ ا (ثا ی ) ضكل - 24 طيف فزکا سی گطتا ر پيچطی ا ذاس گيزی ضذ در سزػت.355 RPM ضكل - 22 تغييزات سها ی گطتا ر پيچطی ا ذاس گيزی ضذ در سزػت 1120 RPM کليذ اصگاى 1- Slip Ring 2- Rotating Transformer 3- Telemetry 4- Torsion Graph 5- Rotary Shaft Encoder 6- Inductive Torque Measurement 7- Chamber 8- Teflon 9- Connector 10- Concentric 11- Signal generator type JFG-3MD 12- Oscilloscope type GDS-840c 13- Data acquisition card type USB 4711-A 14- Advantech 15- Frequency Spectrum ) 16- RMS-(Root Mean Square 17- Data Acquisition System 18- Metal Foil 19- Polyimide 20- Wheatstone Bridge 21.Full Bridge 22- Regulator 23.Amplifier 24. Voltage regulator LM Low noise amplifier AD CK45-5 جوغ ت ذی زض پػ ف اضائ قس ض قی ؾاز ػ ی لات اع ی ا ت ظ ض ا تما ؾی ا ای ا ساظ یطی قس چ ی تحطیه ساض پ تؿ وط فؾ ح تؼثی قس تط ض ی ح ضی ز اض ثت ی تط اؾتفاز اظ ؾیا ی یع قس ؼطفی طزیس. تطای اثثات واضایی ض ـ اضائ قس د ػ ای اظ ؾیؿت ا ساظ یطی پیچف قا وط فؾ ح ساض ا ىتط یىی تغصی ساض ا ىتط یىی ا تما ؾی ا وا ىت ض قا ض ی ای ایؿتا ز اض حفظ تؼثی قس تطای لطاض یطی ؾیا حا ؾی ا ا ىتطیىی ؾیؿت تثسی ؾی ا آ ا ي ت زیدیتا پطزاظق ط ای ؾی ا عطاحی ؾاذت قس. ػ ىطز د ػ تا ا دا تؿت ای اؾتاتیىی ز ی ا یىی صضا زی ا یىی پایا تط ض ی ح ضی ز اض ص ضت پصیطفت. تایح حاص كا ز س ػ ىطز فك د ػ وا ىت ض اتساػی ت ظ ض ا تما ؾی ا زاضز. ؾاز ی زض عطاحی ػس یاظ ت اتصا ثغ تغصی تط ض ی ح ض ػس حؿاؾیت ت اضتؼاقات ذ كی تاال ت ز ؿثت ؾی ا ت یع ای ض ـ اصالحی ضا تطای ا ساظ یطی اضتؼاقات پیچكی وا سیس ی ایس. 1X 3X 4X كتا ض ( ی ت تط) 2X ف زست ػالئن ددس االؾتیؿددیت ) (pa س تطقی ) (pa ددددا ای طؾددددی پیچكی ) ( E تاغ ) (v G ثاتت پ اؾ J وط ف تطقی ثاتت پ تؿ قؼاع ح ض ) (m فطوا ؽ ( طتع) كتا ض ) (N.m ضكل - 23 طيف فزکا سی گطتا ر پيچطی ا ذاس گيزی ضذ در سزػت.1120 RPM 113 ثاتت از r T ما ت ( ) 3X كتا ض ( ی ت تط) 2X

10 Downloaded from marine-eng.ir at 4: on Thursday April 26th 2018 زض پایف اضتؼاقات پیچكی یػ واضتطز - ا ض ا یىی ح زی یطی پیچف اؾتاتیىی ا ساظ / ىاضا اتیا ح س ؾ ا Noise-measurement Prediction and Control; Preprints of Papers,p X. Ling. L. Shudongand C. Wei, (2012), Measurement and analysis of torsional vibration signal for rotating shaft system, Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (FSKD), 9th International Conference,p T. Feese and D. Smith, (2009), Critical Equipment Measured in the Field, journal of Polytec InFocus. 13- Fraunhofer Institute, (2007), A Contactless Torque Sensor for Online Monitoring of Torsional Oscillations. 14- The Dow Chemical Company, (2011), FILMTEC Membranes Addendum: Conductivity of Solution, report number: C. W. De Silva, (2005), Vibration and shock handbook, CRC Press. 16- P. W. Bridgman, (1931), Dimensional analysis, Yale University Press. 17- Natinal instrument company, (2014), Measuring Strain with Strain Gages, Available: Fairchild Semiconductor company, LM7805 Data Sheet, (2008) 19- Analog company, (2014), Product Details AD620, Available: Parker company, Rotary Seals catalogue, (2006). 21- C. M. Harris and A. G. Piersol, (2002), Harris' Shock and Vibration Handbook, McGraw-Hill. 22- N. F. Rieger, (2014), Rotordynamics 2: Problems in Turbomachinery, Springer Vienna. هزاجغ T. Feese and R. Maxfield), Torsional Vibration Problem With Motor/id Fan System Due To PWM Variable Frequency Driver, in 37th Turbomachinery Symposium, Texas A&M Universitypp M. H. Muftah and S. M. Haris, (2011), A strain gauge based system for measuring dynamic loading on a rotating shaft, International Journal of Mechanics, vol. 5, pp J. G. Webster, (1999), The Measurement, Instrumentation, and Sensors, Handbook, CRC Press. 4- E. Hong. D. Aand A. Krishnamurthy, (2007), Optoelectronics based wireless slip ring system, Journal of Engineering computing and architecture, vol. 2, 5- Mercotac, (2014), Brushless slipring, Available: 6- E. Zabler. A. Dukart. F. Heintzand R. Krott, (1994), A non-contact strain-gage torque sensor for automotive servo-driven steering systems, Journal of Sensors and Actuators, vol. 41, pp , 4/1/. 7- L. S. Dorfman and M. Trubelja, (1999), Torsional monitoring of turbine-generators for incipient failure detection, 6th EPRI Steam Turbine/Generator, t. Louis, Mo, USApp T. Feese and C. Hill, (2009), Prevention of Torsional Vibration Problems in Reciprocating Machinery, Thirty-Eight Turbomachinery Symposiumpp, p W. F. Eckert and B. C. Howes, (2001), A Case Study Of A Flow-Induced Torsional Resonance, 19th Proceedings on Machinery Vibration, Edmonton AB. 10- R. Randall and D. Luo, (1990), Hilbert transform techniques for torsional vibration analysis, Australian Vibration and Noise Conference : Vibration and 114