В современных условиях нехватка ресурсов и ухудшение состояния окружающей среды стали серьёзной проблемой по всей стране, а разумное развитие и использование возобновляемых источников энергии стали предметом всеобщего беспокойства. Ветроэнергетика как экологически чистый возобновляемый источник энергии обладает огромным потенциалом развития. Ветроэнергетика стала новой отраслью энергетики, обладающей высокой степенью зрелости и перспективами развития. Датчики скорости ветра и ультразвуковые датчики скорости ветра также нашли широкое применение.
Во-первых, применение датчика скорости и направления ветра
Датчики скорости и направления ветра широко используются в ветроэнергетике. Кинетическая энергия ветра преобразуется в механическую, а затем механическая – в электрическую, то есть в энергию ветра. Принцип работы ветроэнергетики заключается в использовании ветра для вращения лопастей ветряной мельницы с последующим увеличением скорости вращения с помощью редуктора, что запускает генератор для выработки электроэнергии.
Несмотря на то, что процесс генерации ветровой энергии чрезвычайно экологичен, нестабильный процесс приводит к тому, что стоимость ветровой энергии выше, чем стоимость других видов производства энергии. Поэтому для эффективного управления ветровой энергией, её отслеживания в соответствии с изменениями ветра, достижения предельной выработки электроэнергии и снижения затрат необходимо точно и своевременно измерять направление и скорость ветра для соответствующего управления вентилятором. Кроме того, при выборе места для ветровой электростанции необходимо заранее прогнозировать скорость и направление ветра, чтобы обеспечить разумную основу для анализа. Поэтому использование датчиков скорости и направления ветра для точного измерения параметров ветра имеет решающее значение в ветровой электроэнергетике.
Во-вторых, принцип действия датчика скорости и направления ветра
1, механический датчик скорости и направления ветра
Механический датчик скорости и направления ветра. Из-за наличия механического вращающегося вала он делится на датчик скорости ветра и датчик направления ветра и на два типа оборудования:
Датчик скорости ветра
Механический датчик скорости ветра — это датчик, способный непрерывно измерять скорость ветра и объём воздуха (объем воздуха = скорость ветра × площадь поперечного сечения). Более распространённым датчиком скорости ветра является ветровой датчик скорости ветра с чашкой, который, как считается, был впервые изобретён Робинсоном в Великобритании. Измерительная часть состоит из трёх или четырёх полусферических чашек, установленных в одном направлении под равным углом на вращающемся кронштейне на вертикальной поверхности.
Датчик направления ветра
Датчик направления ветра – это физическое устройство, которое определяет направление ветра посредством вращения стрелки, указывающей направление ветра, и передает данные на коаксиальный кодовый циферблат, одновременно выдавая соответствующее значение. Его основной корпус построен по принципу флюгера: когда ветер дует в хвостовую часть флюгера, стрелка флюгера указывает направление ветра. Для поддержания чувствительности к направлению ветра используются различные внутренние механизмы, позволяющие определить направление ветра.
2. Ультразвуковой датчик скорости и направления ветра
Принцип работы ультразвуковой волны заключается в использовании метода ультразвуковой разницы во времени для измерения скорости и направления ветра. Из-за скорости, с которой звук распространяется по воздуху, на нее накладывается скорость потока воздуха вверх от ветра. Если ультразвуковая волна распространяется в том же направлении, что и ветер, ее скорость будет увеличиваться; С другой стороны, если направление распространения ультразвука противоположно направлению ветра, то его скорость будет замедляться. Поэтому при фиксированных условиях обнаружения скорость распространения ультразвука в воздухе может соответствовать функции скорости ветра. Точные скорость и направление ветра можно получить расчетным путем. Поскольку звуковые волны распространяются по воздуху, их скорость сильно зависит от температуры; Датчик скорости ветра обнаруживает два противоположных направления на двух каналах, поэтому температура оказывает пренебрежимо малое влияние на скорость звуковых волн.
Датчик скорости и направления ветра, являясь неотъемлемой частью развития ветроэнергетики, напрямую влияет на надежность и эффективность выработки электроэнергии вентилятором, а также на прибыльность, рентабельность и удовлетворенность ветроэнергетики. В настоящее время ветроэлектростанции в основном расположены в диких природных условиях с суровыми условиями, низкими температурами, высокой запыленностью, где к системе предъявляются очень высокие требования по рабочей температуре и изгибной прочности. Существующие механические изделия в этом отношении несколько уступают. Поэтому ультразвуковые датчики скорости и направления ветра могут найти широкое применение в ветроэнергетике.
Время публикации: 16 мая 2024 г.