テストスタンド上のHBM計測技術 - 水タービン内でのダイナミックトルク計測

トルクをより確実に計測するにはどうしたらよいでしょうか?ある有名な水タービン用テストスタンド製造メーカーでは、ある新しいコンセプトに信頼を寄せています。力変換器を使用し、復元力を通して間接的に計測する代わりに、ずっと優れた結果を提供してくれるT12デジタルトルク変換器を取り付けるという方法です。そうすることで、高性能の計測技術によって水力発電における効率が大幅に向上します。

エネルギー効率は、現在特に注目されている問題の一つです。したがって、発電に使用するコンポーネントの性能パラメータを正確に評価することが非常に重要になっています。例えば、水力発電で使用するタービンは、厳しいテストの対象となります。こうした状況下で、トルク計測が決定的な役割を果たします。

信頼できるデータは、テストスタンド上で実行する性能試験から取得するのが最善の方法です。この種のテストスタンドには、こうした試験用として、垂直に配置された回転式の負荷装置(dynamometer:動力計)からなる間接トルク計測用の設備が付属しているのが一般的です。

制約としての制動効果

この負荷装置は、シャフトトレインによって下部に取り付けたタービンに接続されています。水流によって駆動する(逆方向運転)タービンの場合、この負荷装置がシャフトトレイン上で生み出す制動効果によって回転加速を受けます。その結果として、レバーアームによって力変換器上に休止していない限り、負荷装置はその垂直軸の周りを回転します。力変換器によって支持力(復元力)を計測し、その計測結果にレバーアームの長さをかけると反作用モーメントが求められます。

上述したシステムからは良好な計測結果が得られます。ただし、以下に示す2つの大きな制約があります。

  1. 計測されたトルク値は、ベアリング内の摩擦モーメントの値によって変化
  2. 負荷装置の質量による慣性モーメントが強いダンピング効果を生み出すため、計測されたトルク値の動力学について最終的なステートメントを作成できない。

トルクフランジの直接取り付け

上記のような制約を排除するため、ある有名な会社が製造する水タービンのテストスタンドは、力変換器の代わりにトルクフランジを、タービンと(ブロックされた)負荷装置の間のシャフトトレイン内に直接取り付けるように改変されています。

この設計では、レバーアーム、力変換器、および負荷装置のベアリングは不必要になりますが、引き続き代替的な比較計測に使用することが可能です。

HBMの計測ソリューション - T12を使用したデジタルトルク計測

HBMでは、こうした極めて動的な水タービンのテストスタンドの実施用として、十分な性能を持つソリューションをご用意しています。そこでT12デジタルトルク変換器が重要な役割を果たします。つまり、T12をタービンと負荷装置の間の駆動トレインに直接組み込むのです。

T12を使用するのには多くの理由があります - この変換器は、精度、動力学、そして信号ソリューションにおいて、業界の標準となっているのです。

T12は、ストレインゲージ技術の物理的な限界を(計測周波数レンジ0Hzから6,000Hzの範囲にまで)押し広げる一方で、高い精度と解像度で結果を提供する最初のトルク変換器です。

アナログからデジタルへの特殊な変換方式により、情報を損なうことなくアナログ信号をデジタル化することが可能です。19ビットの分解能により、計測範囲の切り替えなしで大小の信号振幅を計測することができます。

上記を含む様々な特殊機能により、T12は水力発電タービン用テストスタンドを組み込むための理想的なトルク変換器となっており、安全で確実なテスト結果を保証します。このように、T12はタービンのエネルギー効率に関連したさらなる最適化に貢献します。

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