扭矩傳感器有助于確定微型水力發電廠的實際渦輪效率

用轉矩傳感器測量微型水電系統渦輪泵的效率和實際性能

     

  背景

  

  氣溫上升、降水變化和海平面上升等主要指標清楚地表明,氣候變化已經對我們的環境產生了影響。毫無疑問,氣候變化的影響將繼續下去,甚至可能在未來加速,在未來的幾年里,在某些地理區域造成缺水。

  

  由于水的供應在生態系統和社會經濟活動中發揮著重要作用,歐盟及其成員國正在進行合作,以確保更好地規劃和管理水資源。這種合作有多種形式,例如有效的立法、調整現有政策、改進知識庫和開發新的智能低碳技術,以應對未來的缺水問題。

  

  例如,在歐盟,設立了歐洲區域發展基金,以減少經濟、環境和社會問題,特別側重于可持續城市發展。因此,該組織正在領導一些教育和研究創新節水技術的投資項目。


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  客戶需求

  

  其中一個由ERDF和愛爾蘭威爾士合作方案2014-2020年資助的項目是Dwr Uisce(它代表分配我們的水資源:利用綜合、智能和低碳能源)。

  

  該小組由都柏林三一學院和威爾士班戈大學的學術和研究人員組成,正在研究如何提高愛爾蘭和威爾士的供水效率。作為該項目的一部分,該小組提議建造兩個微型水電裝置。他們使用的不是昂貴的普通水輪機,而是使用低成本的微型水力發電,離心泵作為渦輪機反向工作,稱為渦輪泵(Pats)。這使得三一學院的團隊與傳統的系統相比,將微型水電開發的成本降低了4-5倍。

  

  挑戰

  

  在減少水部門的能源消耗和碳強度的許多擬議戰略中,一個突出的戰略是采用小型水力渦輪機來回收供水線路沿線的過剩能源。由于尺寸和殘余壓力的要求減少,標準水輪機通常是不切實際的,或過于昂貴的安裝在這樣的地點。因此,研究小組決定研究使用PATS(也稱為反向泵)的低成本和易于維護的設備,用于供水網絡中的分布式能源發電。

  

  經過第一階段的課桌研究和理論建模,三一學院的團隊決定通過實驗測試來驗證反向運轉泵的性能。為了評估泵的效率和工作點,他們需要準確和實時地測量渦輪在不同狀態下傳遞的扭矩。

  

  解決方案

  

  為了評估在實際情況下反向運轉泵的性能,該小組的任務是建立一個液壓試驗臺。在試驗臺設計的核心是一個內置的M425數字扭矩傳感器,能夠以高精度和可靠性測量扭矩。

  

  經過深入的市場調研,三一學院的團隊決定采用基準電子的扭矩傳感器,與市場上的其他扭矩傳感器相比,基準扭矩計有兩個關鍵的技術優勢:(A)除了扭矩之外,它還可以同時測量轉速,因此,無需單獨的傳感器來評估軸速b)基準通用接口(DUI)的數據采集卡和直觀的PC接口非常靈活,設置非???。

  

  扭矩傳感器將軸向安裝在傳動系統中,將水輪機與發電機連接起來,非常準確地測量前者產生的機械功率,并將實時讀數傳送到數據錄入PC機進行進一步分析。

  

  沖擊

  

  PATS是傳統渦輪機的一種具有成本效益的替代方案,當插入到供水系統中時,供水系統具有恒定的水可用率,它們可以全年發電。在實際情況下,對軸向轉速的變化對其效率的影響是衡量其性能的基礎。

  

  到目前為止,都柏林三一學院的團隊已經完成了第一個PAT的測試,結果超出了他們的預期。他們發現,PAT的實際性能大約是71%的效率,這幾乎比制造商聲明的高出20個百分點。

  

  盡管還處于早期階段,而且還需要完成更多的測試,但結果是有希望的,并且為Dwr Uisce項目的可行性創造了健康的潛力。它還創造了防止和緩解今后缺水的希望,確保愛爾蘭和威爾士偏遠農村地區能夠獲得足夠數量的優質水。


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