扭矩传感器有助于确定微型水力发电厂的实际涡轮效率

用转矩传感器测量微型水电系统涡轮泵的效率和实际性能

　　背景

　　气温上升、降水变化和海平面上升等主要指标清楚地表明，气候变化已经对我们的环境产生了影响。毫无疑问，气候变化的影响将继续下去，甚至可能在未来加速，在未来的几年里，在某些地理区域造成缺水。

　　由于水的供应在生态系统和社会经济活动中发挥着重要作用，欧盟及其成员国正在进行合作，以确保更好地规划和管理水资源。这种合作有多种形式，例如有效的立法、调整现有政策、改进知识库和开发新的智能低碳技术，以应对未来的缺水问题。

　　例如，在欧盟，设立了欧洲区域发展基金，以减少经济、环境和社会问题，特别侧重于可持续城市发展。因此，该组织正在领导一些教育和研究创新节水技术的投资项目。

　　客户需求

　　其中一个由ERDF和爱尔兰威尔士合作方案2014-2020年资助的项目是Dwr Uisce(它代表分配我们的水资源：利用综合、智能和低碳能源)。

　　该小组由都柏林三一学院和威尔士班戈大学的学术和研究人员组成，正在研究如何提高爱尔兰和威尔士的供水效率。作为该项目的一部分，该小组提议建造两个微型水电装置。他们使用的不是昂贵的普通水轮机，而是使用低成本的微型水力发电，离心泵作为涡轮机反向工作，称为涡轮泵(Pats)。这使得三一学院的团队与传统的系统相比，将微型水电开发的成本降低了4-5倍。

　　挑战

　　在减少水部门的能源消耗和碳强度的许多拟议战略中，一个突出的战略是采用小型水力涡轮机来回收供水线路沿线的过剩能源。由于尺寸和残余压力的要求减少，标准水轮机通常是不切实际的，或过于昂贵的安装在这样的地点。因此，研究小组决定研究使用PATS(也称为反向泵)的低成本和易于维护的设备，用于供水网络中的分布式能源发电。

　　经过第一阶段的课桌研究和理论建模，三一学院的团队决定通过实验测试来验证反向运转泵的性能。为了评估泵的效率和工作点，他们需要准确和实时地测量涡轮在不同状态下传递的扭矩。

　　解决方案

　　为了评估在实际情况下反向运转泵的性能，该小组的任务是建立一个液压试验台。在试验台设计的核心是一个内置的M425数字扭矩传感器，能够以高精度和可靠性测量扭矩。

　　经过深入的市场调研，三一学院的团队决定采用基准电子的扭矩传感器，与市场上的其他扭矩传感器相比，基准扭矩计有两个关键的技术优势：(A)除了扭矩之外，它还可以同时测量转速，因此，无需单独的传感器来评估轴速b)基准通用接口(DUI)的数据采集卡和直观的PC接口非常灵活，设置非常快。

　　扭矩传感器将轴向安装在传动系统中，将水轮机与发电机连接起来，非常准确地测量前者产生的机械功率，并将实时读数传送到数据录入PC机进行进一步分析。

　　冲击

　　PATS是传统涡轮机的一种具有成本效益的替代方案，当插入到供水系统中时，供水系统具有恒定的水可用率，它们可以全年发电。在实际情况下，对轴向转速的变化对其效率的影响是衡量其性能的基础。

　　到目前为止，都柏林三一学院的团队已经完成了第一个PAT的测试，结果超出了他们的预期。他们发现，PAT的实际性能大约是71%的效率，这几乎比制造商声明的高出20个百分点。

　　尽管还处于早期阶段，而且还需要完成更多的测试，但结果是有希望的，并且为Dwr Uisce项目的可行性创造了健康的潜力。它还创造了防止和缓解今后缺水的希望，确保爱尔兰和威尔士偏远农村地区能够获得足够数量的优质水。