新型传感器帮助潮汐涡轮机的发展

OpenHydro是一家技术公司，设计和制造海洋涡轮机，从潮汐流中产生可再生能源。该公司的愿景是在世界海洋下部署潮汐涡轮机农场，在那里它们可以可靠地发电，而不会对环境造成任何损失。这种发电方法有很多好处。

因为涡轮机是在水下，所以它们是看不见的，也不会产生噪音。因为它们被淹没在相当深的地方，所以对船舶没有危险。然而，一个可能是最重要的优势是潮汐是完全可预测的，这意味着涡轮机的能量输出同样是可预测的。与许多其他可再生能源不同，这种能源没有很大的季节性变化，也不依赖于变幻莫测的天气。

然而，从潮汐中可靠有效地收集能量需要使用新技术，在OpenHydro的案例中，这种技术采用了可以直接部署在海床上的开放式中心涡轮机的形式。显然，安装在这样一个难以接近的位置使得可靠性成为设计和建造涡轮机的首要考虑因素。出于这个原因，OpenHydro仔细全面地评估其涡轮机中使用的所有部件的性能。

对于轴承，这种评估包括使用模拟器，允许公司的工程师确定轴承中的摩擦力如何随着不同的负载和转速而变化。该模拟器的核心操作是测量轴中的扭矩，来自驱动被测轴承的电机。使用传统传感器，很难准确可靠地进行这种类型的扭矩测量，但OpenHydro发现Sensor Technology的TorqSense RWT420系列传感器提供了理想的解决方案。

像所有TorqSense传感器一样，RWT420单元依赖于表面声波(SAW)换能器的工作。这些传感器由两个薄的金属电极组成，呈互锁的“手指”状，位于石英等压电基板上。当将正确频率的射频信号施加到换能器上时，表面声波被设置，换能器表现为谐振电路。然而，如果衬底变形，谐振频率就会改变。当换能器连接到传动轴上时，基片的变形和谐振频率的变化将与施加到传动轴上的扭矩有关。换句话说，换能器作为频率相关的应变计工作。

由于传感器在无线电频率下工作，因此很容易将信号以无线方式连接到传感器上。因此，TorqSense传感器可以用于旋转轴上，并且可以连续提供数据，而不需要传统扭矩测量系统中固有的不可靠和不方便的电刷和滑环。OpenHydro的机械工程师Kevin Harnett说:“我们选择RWT420是因为它方便的无线操作，而且在我们的实验装置中，它很容易固定在现有的轴上。”“此外，这种型号的传感器具有集成电子设备和串行输出，这意味着我们可以将其直接连接到我们测试实验室的笔记本电脑上。这是一个非常直接和方便的安排。”

OpenHydro将RWT420传感器与sensor Technology的TorqView软件结合使用。这提供了一个选择表盘，数字条和图表图形格式显示扭矩，RPM，温度和功率。它还提供了实时绘图和数据记录的工具，并可以将存储的结果输出为与Matlab和Excel兼容的文件。

“我们发现传感器和软件都非常容易使用，”Kevin Harnett说，“传感器已经证明自己能够很好地承受我们实验室的艰苦操作条件。我们还得到了来自Sensor Technology的出色技术支持，这对我们非常有帮助，因为我们以前从未使用过这种类型的传感器。总的来说，我们对产品和服务感到非常满意，传感器为我们的开发工作提供了宝贵的数据。”

2009年末，OpenHydro代表其客户新斯科舍省电力公司在加拿大芬迪湾部署了第一个商业规模的潮汐涡轮机，充分证明了这项开发工作正在产生红利。该1mw机组于11月11日抵达现场，并于11月17日开始运行，随着潮汐旋转，收集数据并生产能源。