В современных условиях дефицит ресурсов и ухудшение состояния окружающей среды стали очень серьезной проблемой по всей стране, и вопрос о том, как рационально развивать и использовать возобновляемые источники энергии, стал предметом широкого обсуждения. Ветровая энергия, как экологически чистый возобновляемый источник энергии, обладает огромным потенциалом развития, ветроэнергетика стала новой энергетической отраслью, очень зрелой и перспективной, а датчики скорости ветра и ультразвуковые датчики скорости ветра также получили широкое распространение.
Во-первых, применение датчика скорости и направления ветра.
Датчики скорости и направления ветра широко используются в ветроэнергетике. Кинетическая энергия ветра преобразуется в механическую кинетическую энергию, а затем механическая энергия преобразуется в электрическую кинетическую энергию, которая и является энергией ветра. Принцип работы ветрогенератора заключается в использовании ветра для вращения лопастей ветряной мельницы, а затем увеличении скорости вращения с помощью редуктора для обеспечения работы генератора и выработки электроэнергии.
Несмотря на то, что процесс выработки ветровой энергии чрезвычайно экологичен, нестабильность ветроэнергетики делает ее стоимость выше, чем у других видов энергии. Поэтому для эффективного управления ветровой энергией, обеспечения ее соответствия изменениям ветра для достижения предельной выработки электроэнергии и снижения затрат необходимо точно и своевременно измерять направление и скорость ветра, чтобы соответствующим образом управлять вентилятором. Кроме того, выбор места для ветропарка также требует предварительного прогнозирования скорости и направления ветра для обеспечения разумной аналитической основы. Следовательно, использование датчиков скорости и направления ветра для точного измерения параметров ветра имеет решающее значение в ветроэнергетике.
Во-вторых, принцип работы датчика скорости и направления ветра.
1. механический датчик скорости и направления ветра
Механические датчики скорости и направления ветра, благодаря наличию вращающегося механического вала, делятся на два типа: датчики скорости ветра и датчики направления ветра.
Датчик скорости ветра
Механический датчик скорости ветра — это датчик, способный непрерывно измерять скорость ветра и объем воздуха (объем воздуха = скорость ветра × площадь поперечного сечения). Наиболее распространенным датчиком скорости ветра является датчик скорости ветра в виде ветрового стакана, который, как считается, был впервые изобретен Робинсоном в Великобритании. Измерительная секция состоит из трех или четырех полусферических ветровых стаканов, которые установлены в одном направлении под равным углом на вращающемся кронштейне на вертикальной поверхности.
Датчик направления ветра
Датчик направления ветра — это физическое устройство, которое определяет и воспринимает информацию о направлении ветра путем вращения стрелки указателя направления, передает ее на коаксиальный кодовый циферблат и одновременно выдает соответствующее значение направления ветра. Его основной корпус использует механическую конструкцию флюгера; когда ветер дует на хвостовое крыло флюгера, стрелка флюгера указывает направление ветра. Для обеспечения чувствительности к направлению используются различные внутренние механизмы для определения направления датчика скорости ветра.
2. Ультразвуковой датчик скорости и направления ветра
Принцип работы ультразвукового датчика основан на использовании метода разницы временных характеристик ультразвука для измерения скорости и направления ветра. Поскольку скорость распространения звука в воздухе накладывается на скорость восходящего потока воздуха, вызванного ветром, если ультразвуковая волна распространяется в том же направлении, что и ветер, её скорость увеличивается; с другой стороны, если направление распространения ультразвука противоположно направлению ветра, то его скорость замедляется. Следовательно, при заданных условиях измерения скорость распространения ультразвука в воздухе может соответствовать функции скорости ветра. Точные значения скорости и направления ветра могут быть получены путем вычислений. Поскольку звуковые волны распространяются в воздухе, их скорость сильно зависит от температуры; датчик скорости ветра регистрирует два противоположных направления по двум каналам, поэтому температура оказывает незначительное влияние на скорость звуковых волн.
Датчики скорости и направления ветра, являясь неотъемлемой частью развития ветроэнергетики, напрямую влияют на надежность и эффективность выработки электроэнергии вентилятором, а также напрямую связаны с прибыльностью, рентабельностью и удовлетворенностью ветроэнергетической отрасли. В настоящее время ветроэлектростанции в основном расположены в суровых природных условиях, при низких температурах, высокой запыленности, где требования к рабочим температурам и прочности на изгиб очень высоки. Существующие механические изделия в этом отношении несколько уступают по качеству. Поэтому ультразвуковые датчики скорости и направления ветра могут иметь широкие перспективы применения в ветроэнергетике.
Дата публикации: 16 мая 2024 г.