ET 4063 研究项目, 其由德国联邦研究和产业部委员会资助 [1], 已经清晰地显示出风能能够确保我们的能源供应。图1 为当时的测试工厂。
搜索
ET 4063 研究项目, 其由德国联邦研究和产业部委员会资助 [1], 已经清晰地显示出风能能够确保我们的能源供应。图1 为当时的测试工厂。
在这个研究项目中，使用的是 HBM T30FN 扭矩传感器 ，其最大量程为 10 kN•m。
F 代表着 调频信号的传输方法。 这意味着测量信号和电源供电都才有无线传输方法，耦合方式不会对转子产生任何影响，包括空气缝隙的变化。
N 表示磁学转速测量系统。发电机的功率可以通过扭矩和转速来表示。
图2 显示 扭矩传感器 被安装在发电机和叶片中间。
图 3 清晰地显示风速和扭矩之间的关系。 [2]. 随着风速的增加，扭矩也增加 - 但转速不变。结果: 额外的机械动力产生，其意味着发电机能够产生更多的电能。
今天，风能已经成为主要可再生能源之一，并极具增长力。随着能源的的需求快速增加，近几年来一直呈现出爆炸式的增长。
90年代初，风力发电机的额定功率为 200 kW。今天起平均为 2 MW。15年来功率增长了10倍，其主要由于采用了更大的转子，直径增加一倍，有效面积将增加了4倍。
转子的输出 通过扭矩和角速度的乘积获得.
P = 输出 N•m/s (1N•m/s = 1 W = 0.00136 metric hp)
M = 扭矩 N m
ω = 角速度 s-1
N = 转速 in rpm
其他等式给出了扭矩和其他量之间的关系的关系, 扭矩必须被测量。
扭矩没有办法直接计算，因为其受到其他外部因素的影响，例如振动和启动性能。扭矩测量的基本信息在 [3].
在风力涡轮机中，不同的转子驱动速度会产生冲突。通过两个电极，转速 1500 rpm 能够产生 50 Hz 的频率。 [4].
冲突的解决方案是使用减速机，以降低转速，增加扭矩产生更大的功率。现代兆瓦级风力涡轮机 [5], 其能够将转速降低到 14 rpm，并驱动电机轴（转速为 1400-1650 rpm）。 图4 显示的为 T10FM* 扭矩法兰安装在发电机输入端。
风力涡轮机的减速机重达数吨，大多数采用紧凑，复合型行星齿轮装置。即使在今天很多谈论的无齿轮风力涡轮机，由叶片产生的扭矩要非常高，才能产生足够的电力。
* T10FM 扭矩传感器已经停产，其被数字式扭矩传感器 T40FM 替代。
扭矩测量范围从数 kN•m 到数 MN•m。例如:
发电机: P=2 MW
减速机: 1:100
2 MW 的发电机，转速为 1500 rpm，采用以下公式计算:
(1) MD=12.74 kN•m / n=1500 rpm
(2) MD=1.3 kN•m / n=15 rpm
低转速的发电机正在讨论中。但是扭矩传感器几乎达到了其极限。图 5 为 1.5 MN 扭矩传感器。
图5: 1.5 MN 扭矩传感器
但是，这个巨大的扭矩传感器不能保证其标定的可追溯性。德国度量衡研究院安装的全球最大的扭矩标定设备。 其标定的最大扭矩为 1.1 MN ，精度等级为 0.1% [6]. HBM 目前可以提供的扭矩标定 见 表 6.
图 6: HBM 扭矩标定范围
友情链接