W dzisiejszym środowisku, niedobór zasobów i degradacja środowiska stały się bardzo poważnym problemem w całym kraju, a racjonalny rozwój i wykorzystanie energii odnawialnej stały się przedmiotem powszechnego zainteresowania. Energetyka wiatrowa, jako wolna od zanieczyszczeń energia odnawialna, ma ogromny potencjał rozwoju. Przemysł wiatrowy stał się nową dziedziną energii, bardzo dojrzałą i perspektywiczną. Czujniki prędkości wiatru i ultradźwiękowe czujniki prędkości wiatru również cieszą się szerokim zastosowaniem.
Po pierwsze, zastosowanie czujnika prędkości i kierunku wiatru
Czujniki prędkości i kierunku wiatru są szeroko stosowane w energetyce wiatrowej. Energia kinetyczna wiatru jest przekształcana w mechaniczną energię kinetyczną, a następnie w elektryczną energię kinetyczną, czyli energię wiatru. Zasada generowania energii wiatrowej polega na wykorzystaniu wiatru do napędzania łopat wiatraka, a następnie zwiększeniu prędkości obrotowej za pomocą reduktora prędkości, aby wspomóc generator w wytwarzaniu energii elektrycznej.
Chociaż proces wytwarzania energii wiatrowej jest niezwykle przyjazny dla środowiska, brak stabilności wytwarzania energii wiatrowej powoduje, że koszty jej wytwarzania są wyższe niż w przypadku innych źródeł energii. Dlatego, aby skutecznie kontrolować energię wiatru, dostosować ją do zmian kierunku wiatru, aby uzyskać maksymalną moc i obniżyć koszty, musimy dokładnie i terminowo mierzyć kierunek i prędkość wiatru, aby odpowiednio sterować wentylatorem. Ponadto, wybór lokalizacji farm wiatrowych wymaga również wcześniejszego przewidzenia prędkości i kierunku wiatru, aby zapewnić racjonalną podstawę analizy. Dlatego użycie czujników prędkości i kierunku wiatru do dokładnego pomiaru parametrów wiatru ma kluczowe znaczenie w energetyce wiatrowej.
Po drugie, zasada działania czujnika prędkości i kierunku wiatru
1. mechaniczny czujnik prędkości i kierunku wiatru
Mechaniczny czujnik prędkości i kierunku wiatru Ze względu na obecność obracającego się wału mechanicznego, dzieli się go na czujnik prędkości wiatru i czujnik kierunku wiatru. Istnieją dwa typy urządzeń:
Czujnik prędkości wiatru
Mechaniczny czujnik prędkości wiatru to czujnik, który może w sposób ciągły mierzyć prędkość wiatru i objętość powietrza (objętość powietrza = prędkość wiatru × pole przekroju poprzecznego). Bardziej powszechnym czujnikiem prędkości wiatru jest czujnik prędkości wiatru z czaszą wiatrową, który podobno został wynaleziony przez Robinsona w Wielkiej Brytanii. Sekcja pomiarowa składa się z trzech lub czterech półkulistych czasz wiatrowych, które są zamontowane w jednym kierunku pod równym kątem na obrotowym uchwycie na pionowym podłożu.
Czujnik kierunku wiatru
Czujnik kierunku wiatru to rodzaj urządzenia fizycznego, które wykrywa i odczytuje informacje o kierunku wiatru poprzez obrót strzałki kierunku wiatru, przesyła je do współosiowego pokrętła kodowego i jednocześnie generuje odpowiednią wartość związaną z kierunkiem wiatru. Jego główna część wykorzystuje konstrukcję mechaniczną chorągiewki wiatrowej. Gdy wiatr wieje w kierunku tylnego skrzydła chorągiewki, strzałka chorągiewki wskazuje kierunek wiatru. Aby utrzymać czułość na kierunek, czujnik prędkości wiatru wykorzystuje również różne mechanizmy wewnętrzne do identyfikacji kierunku.
2. ultradźwiękowy czujnik prędkości i kierunku wiatru
Zasada działania fali ultradźwiękowej polega na wykorzystaniu metody różnicy czasu ultradźwiękowego do pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Ze względu na prędkość, z jaką dźwięk rozchodzi się w powietrzu, nakłada się na niego prędkość przepływu powietrza w górę od wiatru. Jeśli fala ultradźwiękowa rozchodzi się w tym samym kierunku co wiatr, jej prędkość wzrośnie; z drugiej strony, jeśli kierunek rozchodzenia się ultradźwięków jest przeciwny do kierunku wiatru, to jej prędkość spadnie. Dlatego w ustalonych warunkach detekcji prędkość rozchodzenia się ultradźwięków w powietrzu może odpowiadać funkcji prędkości wiatru. Dokładną prędkość i kierunek wiatru można uzyskać poprzez obliczenia. Ponieważ fale dźwiękowe rozchodzą się w powietrzu, ich prędkość jest w dużym stopniu zależna od temperatury; czujnik prędkości wiatru wykrywa dwa przeciwne kierunki na dwóch kanałach, więc temperatura ma pomijalny wpływ na prędkość fal dźwiękowych.
Jako niezbędny element rozwoju energetyki wiatrowej, czujnik prędkości i kierunku wiatru bezpośrednio wpływa na niezawodność i wydajność generowania energii przez wentylator, a także bezpośrednio wpływa na zyski, rentowność i zadowolenie z pracy w sektorze energetyki wiatrowej. Obecnie elektrownie wiatrowe zlokalizowane są głównie w dzikim, surowym środowisku, charakteryzującym się niską temperaturą i dużym zapyleniem, a wymagania dotyczące temperatury pracy i wytrzymałości na zginanie są bardzo wysokie. Dostępne na rynku produkty mechaniczne wykazują pewne braki w tym zakresie. Dlatego ultradźwiękowe czujniki prędkości i kierunku wiatru mogą mieć szerokie perspektywy zastosowania w sektorze energetyki wiatrowej.
Czas publikacji: 16 maja 2024 r.