什么是不同类型的船用轴功率（扭距）仪？

船用轴功率仪通常分为两种不同的类别 – 用于海上试航期间短期测量的便携式仪器和用于持续监测扭矩和功率的长期安装仪器。便携式仪器通常由电池供电，能够快速安装在各种不同尺寸的轴上。 长期船用轴功率仪通常采用感应供电，无需更换电池即可连续运行。它们通常是根据轴的直径定制的，一些制造商已经开始引入通过链带的方式连接到轴上的模块化系统，从而允许不同轴尺寸之间的轻松互换。 尽管它们提供了这些优点，但在精度和节省燃料方面，船舶工业中最常用的轴功率仪还是长期安装的。

图 2. 便携式电池供电系统（左）和长期安装的感应供电系统（右）。

各种类型的长期安装轴功率仪之间的主要区别在于它们用于检测轴上的应变（扭矩或“扭曲”）的方法。 最常见的方法包括：光学、磁性和应变片。

光学

光学系统依赖于 2 个用螺栓固定在轴上并彼此相距很近且相互对齐的条。在两个条之间有一束被调制的光。当轴发生扭转时，光的强度会随之发生变化，这与轴上的扭转量直接相关。这个系统的优势在于它们通常能够检测多个方向的应变，这意味着它们可以相对容易地测量扭矩和推力。然而，这是以降低精度为代价的，因为测量点远离实际轴的表面。该系统还容易采集不需要的测量值（例如振动）并且可能很昂贵。

磁性

在这些系统中，磁带沿轴的表面绑扎。 当施加扭矩时，轴内磁性的力矩会重新定向，从而导致磁通量围绕轴的圆周延展。 磁通量的强度与轴上的应力（扭矩）成线性比例，磁场的极性表示扭矩的方向。 位于轴周围的磁场传感器根据磁通量确定扭矩的大小和方向。使用这种方法的系统往往相对便宜且易于安装。然而，让细带完美地粘附在轴上几乎是不可能的，这会导致测量结果存在一定程度的不确定性并降低整体精度。

应变片

基于应变片的传感器依赖于直接粘合在轴上的金属格栅。仪表，例如发射机，连接到仪表并通过施加激励电压到应变片。当轴在负载下扭曲时，格栅或元件被拉伸或压缩并改变电阻，从而改变发射机测量的电压。（有关应变片工作原理的更多信息，请访问我们的博客：“什么是应变片及其工作原理？”）

应变片非常精确，但在安装过程中需要更加小心，以确保应变片粘附在轴上并保护应变片。由于其高精度，应变片通常被认为是推进轴扭矩测量的黄金标准，在各种国际标准中普遍引用。

不同方法的汇总表如下所示：

图 3. 三种最常见的轴功率仪的比较。

使用船用轴功率（扭距）仪有什么好处？

轴功率仪体现的关键价值是，通过对于船舶推进轴的直接测量方式来准确实时地监测轴功率。功率的直接测量可以比发动机预估准确10-20%。

柴油发动机提供的燃料和功率测量源自发动机制造商开发的理论“基线”推进效率曲线。基线曲线是理论和间接的，这意味着这些值从其他测量值（例如电流）推断的。虽然最初测量可能稍微精确，但它们的精度会随着时间的推移而降低。他们没有考虑到随着时间的推移主机部件的磨损、不同的海况，或者船体附着物造成的效率降低。要准确地量化，您需要直接测量。（更多请查看我们博客的理论VS真正的机械扭距）。

根据不准确的数据做出船舶效率决策会使船舶效率增益变低。直接的功率测量避免了预估工作，并帮助船东和管理人员做出最大化效率的决策。

更准确的船舶马力和扭矩测量结果表明：

1、增加了50%维修间隔时长。通过准确测量实时马力和其他KPI指标（例如燃油消耗率），船东可以推迟对发动机的维护，直到真正需要。

2、将燃料成本降低 5% 或更多。 这可以通过多种方式实现。轴扭矩/推力测量可以帮助在开始时识别船体和螺旋桨附着物情况。未经检查的古着物已被证明会使燃料燃烧增加 5%。此外，将轴马力与制造商建立的理论基线效率曲线进行比较可以帮助确定何时存在低效率。

可以在本博客引用的 PDF 中的 Harbor Tug 案例研究中找到一个真实的示例。

使用船用轴功率（扭距）仪的常见应用有哪些？