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4T振动台

4T振动台

4T振动台

(一)设备图片及产品优势

1、设备参考图片

1.1振动台体(LS437M/BT1200M 

3T+滑台


2084f9fd6ff504801.2、智能开关式功率放大器(IPA60H

img3




        


1.3风机(HP-3A

                PO 9033 HP-2


1.4 数字振动控制仪(VENZO880

  

1.5、垂直扩展台面(HE1200SQA)

方形垂直扩展台面









2、设备综合优势表

 当今国产电动振动台其技术指标、可靠性,与国外接近,而国内电动振动台的生产厂家目前水平相当,都是按照当前国际上最先进的技术和工艺制造,导向好、承载能力大,抗偏载能力大、低频特性好,耳轴隔振使振动台不需专用地基,台体的冷却风机采用先进的技术和消声技术,使冷却风机效果最佳,噪声更低。但是,由于引进的技术、生产工艺、制作材料不尽相同,其电动振动台系统的系统具体指标还是有区别的,以下是我公司电动振动台的优势,用户可以对比可以看出我公司产品的优势、特点。

序号

  

优势、特点

1

公司综合实力雄厚

北京航天希尔测试技术有限公司是由中国航天科技集团公司、苏州希尔电气科技有限公司和环境测试系统(中国)有限公司(ETS)联合组建的大型高新技术企业,隶属于中国航天科技集团公司。注册资金3000万元,科研生产面积近2万平方米,现有员工160人,其中中高级技术人员近50人。我公司拥有雄厚的经济实力,强大的科研力量,良好的财务状况,高品质的产品, 资格证明文件中。

2

额定激振力

额定振动推力为40kN额定冲击力更高达80kN

3

动圈上导向

采用的是滚轮组组成的动圈双悬挂系统,横向振动比小、波形失真小,耐磨损,耐寿命,可靠性高。国际水平。(图1

4

关键零部件

功率器件采用进口。(图8

5

功率模块

采用德国西门康IGBT功率器件,单个功率模块盒输出功率最大60KVA,结构简单,保护全面,可靠性高,采用先进的FPGA技术,替代传统的快速熔断丝保护功放单元模块;功放模块具备电流反馈环,具有均流及短路保护功能,在动圈短路的情况下,150ms内反应,保护功率模块不被击穿

6

真正的高电压功放

单个功率模块电压320V,,以高电压、小电流输出形式,减少了传输过程中的功率损耗,实现有效合理的阻抗匹配。

7

功率放大器的逻辑模块

逻辑模块采用PLC控制,触摸屏显示功能(触摸屏采用法国施耐德产品);可详细显示系统各种数据(功放输出真实RMS值,附加额外数据显示)及运行状态和故障判断。

8

功率放大器散热

吸收英国LDS、美国UD等公司的经验,采用底部进风,顶部抽风系统,散热高效,保证功放长时期运行时,箱内散热良好。(图5

9

功率放大器CE认证

功率放大器系列均有CE认证证书。

大功率功放是国内唯一满足CE/EMC电磁兼容性相关标准的产品,国内领先

功放已通过德国莱茵TUV的二项论证(附证书)

CE/LVD 低电压指令(安全)     CE/EMC 电磁兼容性指令     

电磁兼容性分为两块:

电网传导干扰的消除采用了专用二阶电源和滤波器(图7

辐射干扰采用全屏蔽的机柜设计。具有防电磁辐射屏蔽层,保护人体少受辐射伤害。国内领先

(符合相关标准的处理措施实物图片,图6

EMC电磁兼容性在欧洲、美国是强制性规范。在国内也已越来越被重视。

国内同行生产的功放在EMC上严重超标,大功率功放在运行中通过传导放射和辐射严重影响试验室其它仪器的使用。

10

防电磁辐射屏蔽层

功放装有CE要求的防电磁辐射屏蔽层,保护人体少受辐射伤害。(图6

11

功放保护功能齐全

整个功率放大器具有:电网过压、电网欠压、电网缺相、逻辑故障、功率模块保护 、功率模块温度、输出过流、输出过压、驱动电源、台体位移、台体温度、外部连锁等保护电路,任何故障发生时,关闭输出,同时声光报警。除以上保护外, 引进真有效值采样芯片,使正弦、随机通过真有效值(RMS值)控制,具有安全可靠等特点,技术成熟、目前国内同行无此技术。国内领先。

12

远程控制

采用智能通讯接口,可选配远程控制达1000米,具有与功放逻辑控制单元相同的功放保护功能。

13

伺服控制器(OPCS

电动振动台动圈能自动对中,主要通过非接触传感器监测电动振动台动圈的中心位置,并通过自动调节电动振动台动圈的支撑空气弹簧的空气量,来保持电动振动台台面的中心位置,使系统在静态及动态状态下动圈自动对中。台体装有保护切断功放输出的应急开关保护功能。国内领先。(图4


3、技术优势图











1:悬挂动圈系统我司采用轮组导向,            有些厂家导向结构:橡胶导向(为易损件)

img7main







2CPU控制,液晶显示各项实时动态数据    3RMS真有效值控制

img9








img104台体上的符合CE安全认证的紧急停机按钮   5:吸收美国UD公司的经验,顶部抽风系统

img11







6:通过CE认证的闭口接线柱和防电磁辐射屏蔽  7:电源输入装有EMI 滤波器,符合CE要求                                             


8:功放关键部件均为进口元器件

                                        











 














img129:动态范围大于42dB ,超过国家A级标准




4、振动试验系统设备优势对比图

我公司电动台上导轮采用LDS最新设计U型簧+滚轮组导向,抗倾覆力矩大,使用寿命长,而且没有易损件 ,做大位移试验具有独特优势

img13         


                







橡胶结构抗倾覆力矩小

img14               






振动台体上设有紧急停机按钮,当有紧急意外发生时能够紧急停机,及时保护设备不受损害

img15






  

功率放大器防电磁辐射屏蔽措施



所有通风口都配有防电磁辐射铜网屏蔽层img16

img17


img18



机柜门及接缝处都有防辐射屏蔽条

img193         

8








电源输入装有EMI 滤波器,阻止供电电源、控制器及其他设备对振动台干扰

12      




(二)设备详细介绍

(一)设备总体介绍

1、设备名称:4T振动台

2、设备型号:IPA60H/LS437M/BT1200M/HE1200SQA/VENZO 880 

3、系统配置清单

序号

设备名称

设备型号

单位

数量

振动台部分

1

振动台台体

LS437M正弦推力4000kgf

01

2

智能功率放大器(进口IGBT模块,触摸屏操作)

IPA60H(输出功率60kVA

01

3

散热风机

HP-3A(风机功率7.5kW

01

4

自动对中系统

OPCS(对中精度±0.1mm

01

5

水平滑台(镁合金)

BT1200M1200mm*1200mm

01

6

垂直扩展台面合金)

HE1200SQA1200mm*1200mm

(含辅助支撑、辅助导向)

01

7

自动翻转

DH-2(自动转换垂直和水平方向) 无需手动二次倒台

01

振动控制仪

1

振动控制仪

正弦、随机、冲击、共振搜索与驻留功能、基本软件分析功能:FFT分析(随机),FRF分析(随机加正弦),历史信号分析,信号计算,瀑布图信号分析,离线浏览。

01

2

加速度传感器

C04A(含6/根传感器线)

04

3

计算机

DELL

01

4

打印机

HP

01

其他

1

振动台地基

非沉入式

01

2

风机地坪、防雨罩

配套

01

3

爬梯

高、低

02

4

包装试验配套

固定的架子、绑带

01

5

手动液压车

配套

01

6

龙门架吊车

2

01

7

称重

2

01

8

第三方计量

计量

01

9

备品备件、专用工具、空压机

详见备品备件及易损件、专用工具清单

01

10

随机附件及技术资料

说明书、维修手册、设备原理图、装箱单、合格证等

01

11

培训及技术服务

振动、应力等试验方面培训。提供专家技术支持等。

/

/

12

安装、调试、验收

质量保证期内的维修、安装及调试等

/

/


4、系统性能指标  

振动发生机(型号:LS437M

额定推力

4000kgf

冲击推力

8000kgf

频率范围

2-2700Hz

动圈一阶谐振频率

2200Hz

最大位移

80mm

振动最大速度

2m/s

最大加速度

80g

动圈直径

Φ370mm

容许偏心力矩

500N×m

运动部件等效质量

40kg

载荷连接点

16个连接点

台面螺钉尺寸(标准)

M12

台面螺钉布局(直径、圆周)

8个在Φ150mm,8个在Φ300mm

轴向隔振频率

3Hz

最大载荷

500kg

尺寸(无包装)(L×W×H

1339×865×1228mm

振动台重量

2800kg

自动对中装置

具备台面自动对中控制功能,保证振动台激振器在平衡位置往复运动,对中装置位置安装在方便实验人员操作的位置

保护功能:

台体有紧急停机按钮,具有动圈保护、过位移保护电路、输出过电流保护电路、输出过电压保护电路、输出过电压保电路、台体过热保护电路、电网欠压保护、电网欠电流保护、电网缺相保护电路、励磁电源供电异常保护、台体漏水保护、零信号输入保护等各项保护、报警措施。

智能开关式功率放大器(型号:IPA60H)

功放输出

60kVA

信噪比

70dB(振动台开机状态下,不能干扰其他精密仪器);

模块类型

最新一代大功率IGBT模块(采用德国进口IGBT功率器件)

模块最大输出电压

320V

模块最大输出电流

190A

模块数

1

单组模块功率

60kVA

电磁屏蔽: 

具备EMI屏蔽措施,防止白噪声干扰(详见图片);

功放效率

92%

控制方式

采用FPGA技术,前置逻辑模块采用PLC计算机控制,实现无按键操作,触摸屏操作(触摸屏采用法国施耐德产品);其调节电压、电流、增益、启动、停止、复位均在触摸屏内操作,各项保护、故障、报警等功能均可在触摸屏内查询记录。

PWM控制板,标准网线接口,可配远程控制。

自检功能:功率放大器开机时有自检功能,检查:功放输出电压 、电流 、励磁电流、功放直流输入、三相交流电压 、台体温度是否正常;开机:功率放大器自检结果合格,方可开机。

增益设置

通过触摸屏进行设置,非采用旋钮式机关,增益数值能够数值化实时显示;

功放的显示

触摸屏显示:工作时的输出电流电压、输出电流、电网电流电压、台体温度等重要参数,具有完善的警告及保护措施.有正弦、随机真有效值(RMS)电流电压保护。

功放具有故障记忆存储功能

功放具有故障记忆存储功能,以便随时查询故障原因。能查询累计试验总时间,并可以查询最后一次设备故障前试验时间。

尺寸(无包装)(L×W×H

550mm×800mm×2060mm

功放重量(无包装)

780kg

系统保护

功率放大器设置了电网过压、电网欠压、电网缺相、漏电保护、逻辑故障、功率模块保护 、功率模块温度、输出过流、输出过压、驱动电源、台体位移、台体温度、零信号启动、冷却系统、外部连锁等保护电路,任何故障发生时,关闭输出,同时声光报警。除以上保护外,还具有RMS值超差保护、紧急停机装置等完善运行的保护功能;对应故障保护显示准确即时,便于查找故障原因。

其他保护功能

用先进的FPGA技术,替代传统的快速熔断丝保护功放单元模块;功放模块具备电流反馈环,具有均流及短路保护功能,在动圈短路的情况下,150ms内反应,保护功率模块不被击穿具有人为停机、系统自动停机检测分辨功能;当系统出现故障或其他突发事件需要终止试验时,配有应急断电开关功能;

符合电磁兼容要求

符合国际CE要求;安全性能好:多重抑制 EMI 设计,电源输入装有EMI 滤波器;功放机柜全屏蔽设计,电磁干扰低;

风机(型号:HP-3A

风机功率

7.5kW

风量

0.68m3/s

风管直径

200mm

风压

0.026kgf/cm2

尺寸(无包装)(L×W×H

700mm×950mm×1500mm

重量(无包装)

180kg

风管长度

按照贵方现场实际情况配置。

水平滑台(型号:BT1200M

台面有效尺寸

1200mm×1200mm

台面重量

165kg

使用频率

2 Hz -2000 Hz

台面材料

镁合金

最大负载

1000kg

孔位问题

螺孔M12,螺孔间距100mm,整面布。

垂直扩展台面(型号:HE1200SQA

台面尺寸

1200mm×1200mm

使用频率

5-1000Hz

重量

280kg

材质

铝合金

最大承载

1000kg

辅助支撑

1

辅助导向

1

振动控制仪(型号:VENZO 880

控制输入通道

4个输入通道(通过增加独立的控制器硬件箱可扩展至16通道);

控制输出通道

1个输出通道

分辨率

24AD/DA

操作系统

Windows 7

软件

正弦、随机、冲击、共振搜索与驻留功能基本软件分析功能:FFT分析(随机),FRF分析(随机加正弦),历史信号分析,信号计算,瀑布图信号分析,离线浏览。

随机谱线数

6400线

通道采样频率

102kHZ

报表

控制仪可自动生成word文档报告,试验后可对曲线进行编辑处理。

操作

控制器正面具有手动急停按钮; 设备具有接地端子;

自动对中系统(型号:OPCS

对中精度

±0.1mm

响应时间

<2s



(二)设备分项介绍 

M437A垂直台1、振动台台体(型号:LS437M 

1.1概述

我司生产的电动振动台充分消化吸收了国内外在电动振动台研究、设计和制造上成熟的和发展中的先进技术,使得我公司在电动振动台技术上处于国内外先进水平。

l                      双磁路结构使磁场强度高,漏磁小;特殊的消磁结构能把台面漏磁降到1mT以下。

l                      采取动力学优化设计的无骨架动圈在减轻运动部件质量的同时提高了一阶谐振频率,展宽了电动振动台的上限工作频率。

l                      滚轮组组成悬挂系统与直线轴承导向,具有较高的抗偏载能力。

l                      内置支撑气囊承载、承载力大,低频特性好。

l                      耳轴采用空气弹簧隔振,直线轴承导向;大负载工作时,台体运动平稳;在垂直振动时配合专用地基。

l                      系统具有台体过热、过载、过电流、过电压、过位移等保护。电网过压、欠压、缺相等保护。驱动电源保护、限流保护、软启动设置、温度保护、励磁开路、短路保护、模块故障保护等保护功能。

l                      与数字式振动控制仪配套可实现正弦、随机、经典冲击、冲击响应谱、随机+正弦振动、随机+随机振动等各种环境适应性试验。

l                      系统对电网电压波动要求低(≤±10%)。

l                      系统对接地电阻要求低(≤4Ω)。

l                      系统可靠性高,特别适宜长时间运行的工作环境。

1.2特点

l                      引进国外技术,关键部件和材料进口(空气弹簧、环氧树脂、不锈钢板、减震橡胶等),产品出口欧美等海外国家;

l                      内置支撑空气弹簧承载、承载力大;

l                      利用有限元分析制造的无骨架动圈,更有效地提高动圈的共振频率的同时减轻运动部件质量;

l                      台体上装有应急停机开关及空气弹簧气压调节阀、气压表,方便用户试验;

l                      台体采用汽车烤漆技术(金属漆)喷漆。具有长期防磨防锈作用



1.3 振动台运动部分(动圈)

运动部分包含驱动线圈和动圈骨架,它是振动台的关键部件,冷却方式采用风冷;动圈骨架一般采用铝合金铸造而成,由于动圈骨架的结构对振动台的指标影响很大,我们借鉴其他振动台动圈设计经验,在进行动圈骨架设计的时候充分考虑焊接等问题,保证实际生产中的一致性。

动圈装配           10t_dqasm

动圈设计图                              动圈三维图

Ø                      动圈组件是振动台的核心部分,它的性能参数直接影响电动振动台的性能指标,动圈的一阶谐振频率是动圈的重要参数,直接影响动圈的使用频率,而动圈的一阶谐振频率与动圈的材料、尺寸、结构、重量等多方面因素相关,在设计过程中如何优化动圈结构以提高动圈的一阶谐振频率是振动台设计的关键问题。

Ø                      在设计振动台动圈部分的过程中,我们通过比较国外同类产品动圈的外形尺寸,确定了动圈的大致外形尺寸及结构针对设计的动圈结构,分别采用经验计算方法及有限元分析方法计算动圈的一阶谐振频率,分析不同的材料、结构的变化对动圈一阶谐振频率及其它参数的影响,通过反复的计算、分析及完善,并多次集中设计人员进行方案审核,最后确定了最优方案。下图分别是采用经验计算方法和有限元分析方法计算动圈的一阶谐振频率的截图。

最后结果谐振频率2

经典公式计算动圈谐振频率图

111

Ansys分析动圈谐振频率图

Ø                      圈结构采用无骨架动圈:由于省去动圈骨架,活动系统重量轻,空载加速度大,动圈一阶共振频率高,从而使全频带波形畸变小,动圈散热好。

Ø                      驱动线圈采用英国进口的高强度环氧粘接,并采用硬模定型、真空固化的新工艺,大大增强了动圈的强度,增加了动圈的可靠性与使用寿命,提高了动圈的一阶轴向共振频率。

1.4励磁系统(静圈)

励磁系统有单磁场方式装置和双磁场方式装置,单磁场结构简单,台体重,效率低,双磁场结构复杂,台体轻,效率高,本套设备励磁将采用双磁场励磁,同时考虑台面杂散磁场,采用上下励磁绕组不同匝数的结构方式,这样既可以减小台面杂散磁场,又可以减小消磁线圈的功耗,励磁绕组采用抽风冷却方式;其中关关键处材料均采用进口,最后采用进口耐温140度常温固化环氧灌封

1.5支承导向部件

动圈导向装置由上、下两组构成,上面采用导轮悬挂系统,下导向采用自润滑直线轴承。在振动台设计中,我们采组4滚轮共同实现动圈骨架的导向,这套导向系统具有较高的抗横振能力和抗扭转能力,且全频带具有较低的加速度波形失真。另外振动台动圈骨架下面装有一个空气弹簧装置,是动圈支承装置的重要组成部分,使动圈台面在保持原平衡位置的条件下,可承受较大的负载。

1.6动圈的悬挂导向系统

 动圈的悬挂导向系统采用欧美知名同类厂商普遍使用的上导向支撑悬挂系统采用U弹簧组加滚轮 

1.7大型振动试验系统整机及主要部件工作寿命表

系统可靠性评定重要指标为平均故障诊断时间(MTBF),也就是发生故障经更换零部件还能继续工作的可修理的设备或系统从这次故障到下一次故障的平均时间。对此,我们对自助研制的50KN~300KN各规格振动试验系统的故障发生时间、现象、原因、维修所需工时,停机时间等所有问题都记录下来,制成分析表,从而确定我方新研制设备的可靠性分析和现有设备的维修保养工作的对策。

我们将每次大修后开始使用一直到发生故障的时间记录下来,当这些连续记录很多次后,即可出现这些时间的平均值,也就是:

img29

式中:

n——连续累计次数

img30——某一次修理后开始使用到发生故障的运转时间

因为设备的MTBF是由组成该设备的每一个零部件的MTBF和修理质量、操作工艺指标等因素决定的,所以当n较大时,时间平均值img31可以近似看作为该设备的MTBF,一般用Q来表示 (但它比作为产品的MTBF数值要低)。

因为设备在运行中随时都有发生故障的可能,每一个时刻发生故障可能性的大小(概率)也不一样,所以仅用Q这一个参数不能反映设备每一个时刻发生故障的几率,必须根据发生故障的时间进行数理统计,推断出故障间隔时间属于哪一种分布函数。常见的分布行数有:正态分布、指数分布、二项分布、泊松分布等,一般地,零部件的无故障运行时间分布都属于指数分布(接近指数分布也可看作指数分布)。

IMG_2309数学上,指数函数在概率纸上都表示为直线。将实际数据用指数分布函数进行计算,并在图上标出点与直线的距离,根据距离的大小可判定是否为指数分布。若距离很小,即认为是指数分布;反之,则不是。

经过统计计算,我们计算出整机工作寿命约为30000小时。


2、数字式开关功率放大器(型号:IPA60H

2.1、概述

IPA系列功率放大器包括EMI电磁屏蔽控制、三相电整流输出、PLC控制、液晶触摸屏操作显示、直流励磁输出、功率放大器模块等。

采用风冷散热、并联式的模块设计结构可以配套到1080kVA的功率输出。采用紧凑型设计,使得每个功放柜可以输出240kVA,具有远程控制功能,允许从外部实现对功率放大器、振动台进行控制、监控。IPA系列功率放大器直接耦合到振动台,它可以替换以前的水冷或效率不高的功率放大器。

2.2、产品特点、优势

l                      最大输出功率:60kVA

l                      高可靠性:采用施耐德(德国)PLC(可编程控制器)及触摸显示屏;

l                      全数字化控制:采用数字增益电后位,系统状况全数字化监控,并在液晶屏上显示、PLC内存中保存;

l                      系统前期故障判断:通过经验数据与当前运行状态数据作为前期故障诊断及当前故障诊断;

l                      节能控制:根据系统负载情况,自动调节励磁电流,冷却风机功率来实现节能运行;

l                      数据交换:前置控制器具有网络借口,可与振动控制仪、其他试验设备进行数据交换;

l                      远程控制、诊断:通过网络对振动台进行远程控制、诊断;

l                      遥控面板:通过网线将前置控制器显示屏与遥控面板显示屏相联,实现二者相同的功能,实现远程遥控。

   img33   img34

²                      人机对话、多语言切换、权限管理

²                      系统自诊断、故障日记

²                      网络连接、远程遥控

²                      功率模块盒工作原理见右图

img35



电源模块工作原理

修改

l                      保护功能齐全:功率放大器设置了电网过压、电网欠压、电网缺相、逻辑故障、功率模块保护、功率模块温度、输出过流、输出过压、驱动电源、台体位移、台体温度、外部连锁等保护电路,任何故障发生时,关闭输出,同时声光报警。除以上保护外,还具有RMS值超差保护、紧急停机装置等完善运行的保护功能。

l                      转换效率高(大于92%),调制转换频率高。

l                      性能指标高:采用正弦倍频脉宽调制技术,开关频率高(150KHz),信噪比高,总谐波性失真小。为长时间运行而设计了功放柜顶部抽风系统。

l                      功率因数高:采用功率因数补偿装置,功率放大器功率因数可达92%,使得电网容量得以充分利用;

l                      数据记录:逻辑模块可记录运行时间,故障状态,最大输出;

l                      设置简单:更人性化的功能设置,连锁设置,用户能根据要求设置各种保护功能;

l                      安全性能好:多重抑制EMI设计,电源输入装有EMI滤波器;功放机柜全屏蔽设计,电磁干扰低,使产品达到CE标准的电磁兼容性要求;

l                      采用均流技术电子自动均流技术并联均流不平衡度≤1%

2.3设备详细性能指标

D类数字式大功率放大器(型号:IPA60H)

功放输出

60kVA

信噪比

70dB

显示方式

触摸屏显示各项实时数据

电磁兼容要求

符合国际CE要求

系统保护

整个功率放大器具有:电网过压、电网欠压、电网缺相、逻辑故障、功率模块保护、功率模块温度、输出过流、输出过压、驱动电源、台体位移、台体温度、外部连锁等保护电路,任何故障发生时,关闭输出,同时声光报警。除以上保护外,还具有RMS值超差保护、紧急停机装置等完善运行的保护功能。

额定输出电压

320Vrms

功放效率

>92%

尺寸(无包装)(L×W×H

550mm×800mm×2070mm

功放重量(无包装)

500kg


2.4节能技术

励磁装置采用可调励磁装置,当系统不满功率工作时,励磁电压可以较容易的调低,当系统满功率工作时,励磁电压可以较容易的调高。可调励磁装置具有电压可调,方便可靠,励磁系统体积小的优点。

励磁电源的输出电压一般从额定值的50%100%连续可调,这对降低系统的能耗以及增加设备的可靠性很有好处,所以,我们采用可调励磁装置,当系统不满功率工作时,励磁电压可以较容易的调低,当系统满功率工作时,励磁电压可以较容易的调高。可调励磁系统采用三相桥式全控整流电路结构,整流元件采用可控硅。通过对可控硅实行有效的门极触发,可实现整流电压0500V连续可调,整流电流0700A连续可调。

img37 


可调励磁系统

可调励磁系统具有以下优点:(1)电压可调,方便可靠;(2)励磁系统体积变小;(3)提高经济效益。