In de huidige context zijn schaarste aan grondstoffen en milieuvervuiling een zeer prominent probleem in het hele land. De vraag hoe hernieuwbare energiebronnen op een verstandige manier kunnen worden ontwikkeld en gebruikt, is een veelbesproken onderwerp. Windenergie, als een milieuvriendelijke hernieuwbare energiebron, heeft een groot ontwikkelingspotentieel. De windenergiesector is uitgegroeid tot een nieuwe, volwassen energiesector met veelbelovende groeiperspectieven. Windsnelheidssensoren en ultrasone windsnelheidssensoren worden dan ook al op grote schaal gebruikt.
Ten eerste, de toepassing van de windsnelheid- en windrichtingssensor.
Sensoren voor windsnelheid en -richting worden veel gebruikt bij de opwekking van windenergie. De kinetische energie van de wind wordt omgezet in mechanische kinetische energie, en vervolgens wordt deze mechanische energie omgezet in elektrische kinetische energie, oftewel windenergie. Het principe van windenergieopwekking is om de wind te gebruiken om de wieken van een windmolen te laten draaien, waarna de rotatiesnelheid via een snelheidsreductor wordt verhoogd om de generator elektriciteit te laten opwekken.
Hoewel windenergieopwekking een zeer milieuvriendelijk proces is, zorgt de instabiliteit van de opwekking ervoor dat de kosten hoger liggen dan die van andere energiebronnen. Om de windenergie goed te kunnen beheersen, de windrichting te volgen en zo de maximale energieproductie te bereiken en de kosten te verlagen, is het essentieel om de windrichting en -snelheid nauwkeurig en tijdig te meten. Dit is nodig om de ventilatoren dienovereenkomstig aan te sturen. Daarnaast vereist de locatiekeuze voor windparken ook een voorspelling van de windrichting en -snelheid vooraf, om een redelijke analyse te kunnen uitvoeren. Het gebruik van windrichting- en -snelheidssensoren voor nauwkeurige meting van windparameters is daarom cruciaal voor windenergieopwekking.
Ten tweede, het principe van de windsnelheid- en windrichtingssensor.
1. Mechanische windsnelheid- en windrichtingssensor
Mechanische windsnelheids- en windrichtingssensoren worden, vanwege hun mechanische roterende as, onderverdeeld in twee typen apparatuur: windsnelheidssensoren en windrichtingssensoren.
Windsnelheidssensor
Een mechanische windsnelheidssensor is een sensor die continu de windsnelheid en het luchtvolume (luchtvolume = windsnelheid × dwarsdoorsnede) kan meten. De meest voorkomende windsnelheidssensor is de windcup-windsnelheidssensor, die naar verluidt voor het eerst werd uitgevonden door Robinson in Groot-Brittannië. Het meetgedeelte bestaat uit drie of vier halfronde windcups, die in één richting onder een gelijke hoek zijn gemonteerd op een draaibare beugel op de verticale grond.
Windrichtingssensor
De windrichtingssensor is een fysiek apparaat dat de windrichting detecteert door middel van de rotatie van de windrichtingspijl. Deze informatie wordt naar een coaxiale codeerschijf verzonden, waarna de sensor tegelijkertijd de bijbehorende windrichtingswaarde weergeeft. Het hoofdgedeelte is gebaseerd op de mechanische structuur van een windvaan. Wanneer de wind op de achterkant van de windvaan blaast, wijst de pijl in de windrichting. Om de gevoeligheid voor de windrichting te behouden, worden verschillende interne mechanismen gebruikt om de richting van de windsnelheidssensor te bepalen.
2. Ultrasone windsnelheid- en windrichtingssensor
Het werkingsprincipe van ultrasone golven is gebaseerd op het gebruik van de ultrasone tijdsverschilmethode om de windsnelheid en -richting te meten. Omdat de snelheid waarmee geluid zich door de lucht voortplant, wordt beïnvloed door de snelheid van de opwaartse luchtstroom vanuit de wind. Als de ultrasone golf zich in dezelfde richting als de wind voortplant, neemt de snelheid toe; als de richting van de ultrasone voortplanting daarentegen tegengesteld is aan de windrichting, neemt de snelheid af. Onder vaste meetomstandigheden kan de snelheid van de ultrasone voortplanting in de lucht dus worden gekoppeld aan de windsnelheid. Nauwkeurige windsnelheid en -richting kunnen zo worden berekend. De snelheid van geluidsgolven wordt sterk beïnvloed door de temperatuur tijdens de voortplanting door de lucht. De windsnelheidssensor detecteert twee tegengestelde richtingen op twee kanalen, waardoor de temperatuur een verwaarloosbaar effect heeft op de snelheid van de geluidsgolven.
Als onmisbaar onderdeel van de ontwikkeling van windenergie heeft de windsnelheids- en -richtingssensor een directe invloed op de betrouwbaarheid en het rendement van de ventilator en is deze ook van direct belang voor de winst, het rendement en de tevredenheid van de windenergiesector. Windparken bevinden zich momenteel veelal in ruige, natuurlijke omgevingen met lage temperaturen en veel stof, waardoor de eisen aan de bedrijfstemperatuur en de buigsterkte van de systemen zeer hoog zijn. Bestaande mechanische producten schieten op dit vlak tekort. Daarom hebben ultrasone windsnelheids- en -richtingssensoren mogelijk een breed toepassingsgebied in de windenergiesector.
Geplaatst op: 16 mei 2024