标题：船舶轴功率
轴功率
定义：原动机供给空压机轴的功率。
泵在一定流量和扬程下，原动机单位时间内给予泵轴的功称为轴功率。　
轴功率是多用在泵上的一个专业术语，即轴将动力（电机功率）传给功部件（叶轮）的功率。功率值小于电机额定功率。　
实质上轴功率跟联轴器有很大的关系，电机通过联轴器连接泵头叶轮，当电机转动时，带动联轴器，联轴器双和泵头内的叶轮连接，进而带动叶轮旋转。因为有联轴器这个部件，那么电机功率就不能完全转化为叶轮转动的实际效率，所以轴功率小于电机功率（额定功率）。
轴功率意义
在机械传动系统中，扭矩是反映生产设备系统性能的最典型机械量之一，扭矩测量及分析是保证各种生产及辅助设备安全正常运行，节省能源，提高系统效率的重要手段。提高扭矩测量的准确性、扭矩监测和控制的实时性以及扭矩异常分析的可靠性，是减少事故发生、使生产正常进行的重要手段。扭矩在线监测对减少非计划检修时间和事故、快速分析产生事故或故障的原因，对提高生产效率和经济效益都有重要意义。
随着科学技术的进步和生产的发展，扭矩测量技术有着广阔的应用前景。现代机械产品都在向大功率、高速度、小型化方向的发展，对各种动力机械械运行状态的监测和故障识别预报显得尤为重要，特别是那些大型的、关键性的、无储备的设备，例如重载的长途卡车，大功率的水下结构物，舰船的主轴等，当控制系统相应频率和传动轴系固有频率附近或相等时，就会造成机电藕合合拍共振，电流震荡对生产和设备将造成严重的影响。由于意外停车或故障造成的危害极大，对机械系统动力传递过程进行动态监测与控制就成为消除事故、确保安全、可靠运行的前提条件和重要手段。因此，为了机器的正常上作不受影响和判断轴类零件是否失效，必须精确测量转轴的扭矩、转速和功率。
船舶轴功率
随着船舶向大型化、高速化和自动化方向发展，船舶的快速性、高效益、经济性等，已成为造船的重要指标。作为计算转换效率的重要手段，轴功率测量已成为船厂及船东验收新造船舶的主要参数[1]。通过对主机不同工况下轴功率的测量，可以了解及检验船体-主机-推进器三者之间匹配情况，同时也可对旧船船-机-桨工作状态及故障做出诊断。轴功率测量已成为各大船厂新造船舶以及旧船改造必须进行测量的项目之一，因此，其测量的准确度、数据的可靠性尤为重要。[1]
轴功率是船舶主机最重要的性能参数之一[2-3]，一般通过间接测量扭矩和转速计算而得出。船舶运行条件十分复杂，船-机-桨的匹配对主机性能有很大的影响。当机-桨不匹配时，主机可能不能充分发挥其额定功率，船舶不能达到设计航速；同时，主机还可能发生严重超载，其使用寿命就大大缩短。通过测量船舶动力系统的轴功率，不仅可以发现主机的工作状况是否良好，还可以判断船-机-桨的匹配的优劣情况。
船舶轴功率应用
通常情况下，下列几种船舶应进行轴功率测量：
（1）新造船舶。船舶设计时，其设计宗旨是机-桨能配合工作，即螺旋桨完全吸收主机发出的功率。但是在实际建造的过程中，可能由于某种原因，船舶的实际结构或设备没有达到设计时的要求，因此需要测量主机轴功率，以判断船-机-桨的匹配状态，看其是否达到设计的要求。
（2）大修后的船舶。船舶运行一段时间后或者大修后，主机的额定功率一般会有所下降，其负荷特性曲线会发生变化。同时，螺旋桨的性能参数也会发生变化，则其特性曲线会发生变化。因此，需要重新测量主机轴功率，以判断船-机-桨的匹配是否良好。
（3）设备或结构有较大改进或改装的船舶。船舶的结构或设备发生变化，可能影响到其吃水或航行阻力。为适应螺旋桨特性的变化，可通过测量轴功率，来改进主机的特性，使船-机-桨重新匹配，达到稳定状态。
（4）轴系异常或轴转速不能提高的船舶。通过对轴功率的测试，可以找出原因，并进行合适的调整及修理。
船舶轴功率测试的发展
当前国内的扭矩测试在生产实践上的应用还是比较弱的，主要有以下两方面的表现:第一是实时显示瞬态扭矩有较大的困难;第二个是扭矩传感器的动态性能指标无法标定。扭矩测量的发展趋势是由静态测试向动态测试发展，由接触式测量向非接触式测量发展。同时，所设计出的测试系统也都向着体积小型化、显示数字化、系统智能化、监测实时化的方向发展。另外，由于实际应用的需要，对测量的精度、准确度及分辨率的要求都在不断地提高。根据经验可以知道，每种扭矩传感器都有它适用的范围和应用领域，所以必须根据实际应用现场条件(温度、湿度、电磁十扰)来合理选择最佳的扭矩传感器类型，设计出最合适的传感器结构。目前，扭矩的测量在各个领域得到了广泛的应用，已经渗透到了工业、农业、能源、航空航天、国防等众多领域。
船舶轴功率监测系统
光电非接触式转动轴扭矩测量装置是由编码轮、光电开关、微处理系统（包括单片机，FPGA芯片）、输入输出等部分组成。本系统装置是基于相位差式轴功率测量仪, 该系统主要采用光电开关传感器。本系统由光电开关、光电码盘、控制器、计算机以及相关电路组成，编码轮固定安装在转动轴上，光电开关的槽口正对着编码轮，并且固定在编码轮的边缘，当编码轮随着被测轴转动时，光电开关的光电检测器与发光二极管之间的光路被周期的打开或关闭，光电开关输出同周期的开闭相间的脉冲。控制器首先将光电开关传输的电信号经过处理后，传输到现场可编程门阵列芯片，将信号进行与、异或逻辑运算，消除或减少时间漂移或温度漂移产生的误差，得到真实的相位差信号，并将此相位差信号存储在数据单元中，接着传输到单片机当中，结合测定的速度值，计算出转动轴的扭矩和轴功率。计算机将控制器中的数值显示出来，并且在计算机中可以对数值进行数理统计、数据分析，以图表的形式显示出来。
船舶轴功率图解
右侧为深圳市亚泰光电船用轴功率在线监测装置。  
1.被测转动轴；2.第一光电码盘；3.第一通光孔；4.第二光电码盘；5.第二通光孔；6.第一光电开关；7.第二光电开关；8.轴承；9.第一导线；10.第二导线；11.控制器；12.计算机；13.显示器；14. LCD显示屏；15.挡光板；16.第三光电码盘；17.第四光电码盘；18.第五光电码盘；19.第六光电码盘。
船舶轴功率系统优势
船舶轴系系统转动的过程中，在负载的作用下轴系会发生扭转的物理现象，轴系状态主要包括轴系的扭矩和功率等信息。轴系的运转状态可能含有轴系健康情况的信息，对轴系状态的监测是对其做故障诊断的依据。通过测量轴系发生扭转的程度大小，可以计算出轴系上的扭矩大小和轴系传递的功率的大小。采用光电技术来测量被测转动轴的扭转角度，根据该扭转角度能够由计算机计算被测转动轴的扭矩和功率。通过该系统对轴系运转状态的监测获取的信息，在计算机中对轴系进行故障诊断研究。所以研究和开发船舶轴功率测量系统具有重要的现实意义。深圳市亚泰光电船用轴功率在线监测装置其意义如下：
（1）能对扭矩、转速、轴功率进行实时和瞬态监测及时反应轴系状态，能提前预测主机、轴系故障的发生，提高设备利用率，降低维修费用；
（2）若发生故障，可以通过与其它监测技术如振动、噪声、油液监测技术相结合可以进一步诊断出故障的具体位置及故障的严重程度及引发原因，从而减少故障的停机时间，提高经济效益；
（3）与计算机连接，操作可以通过计算机来控制，并且检测结果可以通过PC中的软件来处理，方便，快捷，准确。
船舶轴功率目的和意义
(1)扭矩动态测量可以为旋转机械的设计和新产品开发提供科学数据，并且确保了运行中的安全性。
(2)扭矩动态测量可以检验出各种动力机械功率输出是否达到预先设计指标。
(3)扭矩动态测量对各种动力机械运行状态监测和故障识别预报有着十分重要的意义。
(4)扭矩动态测量可以作为自适应控制系统中的信号源。
(5)扭矩动态测量可以通过功率的检测，作为设备的能源消耗的指示器。
(6)扭矩动态测量为多主机系统的动力平衡提供了指示作用。