In der heutigen Umwelt sind Ressourcenknappheit und Umweltzerstörung landesweit zu einem sehr großen Problem geworden. Die Frage, wie erneuerbare Energien sinnvoll entwickelt und genutzt werden können, ist zu einem Brennpunkt weitverbreiteter Besorgnis geworden. Windenergie als umweltfreundliche erneuerbare Energie verfügt über ein großes Entwicklungspotenzial. Die Windindustrie hat sich zu einem neuen Energiefeld mit sehr ausgereiften und entwicklungsfähigen Branchen entwickelt. Windgeschwindigkeitssensoren und Ultraschall-Windgeschwindigkeitssensoren sind ebenfalls weit verbreitet.
Erstens die Anwendung eines Windgeschwindigkeits- und Richtungssensors
Windgeschwindigkeits- und -richtungssensoren werden häufig in der Windenergieerzeugung eingesetzt. Die kinetische Energie des Windes wird in mechanische kinetische Energie umgewandelt, und diese wiederum wird in elektrische kinetische Energie, also Windkraft, umgewandelt. Das Prinzip der Windenergieerzeugung besteht darin, den Wind zum Antrieb der Rotorblätter zu nutzen und anschließend die Drehzahl durch ein Untersetzungsgetriebe zu erhöhen, um den Generator zur Stromerzeugung anzuregen.
Obwohl die Stromerzeugung aus Windkraft äußerst umweltfreundlich ist, sind ihre Kosten aufgrund ihrer mangelnden Stabilität im Vergleich zu anderen Energieerzeugungsarten höher. Um die Windkraft gut zu steuern und sie an die Windänderungen anzupassen, um die maximale Stromerzeugung zu erreichen und die Kosten zu senken, müssen Windrichtung und Windgeschwindigkeit genau und rechtzeitig gemessen werden, um den Ventilator entsprechend steuern zu können. Darüber hinaus erfordert die Standortwahl von Windparks eine vorherige Vorhersage von Windgeschwindigkeit und -richtung, um eine sinnvolle Analysegrundlage zu schaffen. Daher ist die Verwendung von Windgeschwindigkeits- und -richtungssensoren zur genauen Messung der Windparameter bei der Stromerzeugung aus Windkraft von entscheidender Bedeutung.
Zweitens das Prinzip des Windgeschwindigkeits- und Richtungssensors
1, mechanischer Windgeschwindigkeits- und Richtungssensor
Mechanischer Windgeschwindigkeits- und -richtungssensor: Aufgrund der Existenz einer mechanischen Drehwelle wird er in zwei Gerätetypen unterteilt: Windgeschwindigkeitssensor und Windrichtungssensor:
Windgeschwindigkeitssensor
Ein mechanischer Windgeschwindigkeitssensor ist ein Sensor, der kontinuierlich Windgeschwindigkeit und Luftvolumen (Luftvolumen = Windgeschwindigkeit × Querschnittsfläche) messen kann. Der gebräuchlichste Windgeschwindigkeitssensor ist der Windbecher-Windgeschwindigkeitssensor, der angeblich von Robinson in Großbritannien erfunden wurde. Der Messabschnitt besteht aus drei oder vier halbkugelförmigen Windbechern, die in einer Richtung im gleichen Winkel auf einer drehbaren Halterung am vertikalen Boden montiert sind.
Windrichtungssensor
Der Windrichtungssensor ist ein physikalisches Gerät, das die Windrichtung durch die Drehung des Windrichtungspfeils erfasst, an die Koaxial-Codescheibe überträgt und gleichzeitig den entsprechenden Windrichtungswert ausgibt. Sein Hauptkörper nutzt die mechanische Struktur einer Windfahne. Wenn der Wind auf den Heckflügel der Windfahne bläst, zeigt der Pfeil der Windfahne in die Windrichtung. Um die Richtungsempfindlichkeit aufrechtzuerhalten, werden verschiedene interne Mechanismen verwendet, um die Richtung des Windgeschwindigkeitssensors zu erkennen.
2, Ultraschall-Windgeschwindigkeits- und Richtungssensor
Das Funktionsprinzip von Ultraschallwellen besteht darin, Windgeschwindigkeit und -richtung mithilfe der Ultraschall-Zeitdifferenzmethode zu messen. Aufgrund der Geschwindigkeit, mit der sich Schall durch die Luft bewegt, wird er von der Geschwindigkeit der vom Wind aufwärts kommenden Luftströmung überlagert. Bewegt sich die Ultraschallwelle in dieselbe Richtung wie der Wind, erhöht sich ihre Geschwindigkeit. Verläuft die Ultraschallausbreitungsrichtung hingegen entgegengesetzt zur Windrichtung, verringert sich ihre Geschwindigkeit. Daher kann unter festen Erfassungsbedingungen die Geschwindigkeit der Ultraschallausbreitung in der Luft der Windgeschwindigkeitsfunktion entsprechen. Die genaue Windgeschwindigkeit und -richtung lassen sich durch Berechnung ermitteln. Da sich Schallwellen durch die Luft bewegen, wird ihre Geschwindigkeit stark von der Temperatur beeinflusst. Der Windgeschwindigkeitssensor erfasst zwei entgegengesetzte Richtungen auf zwei Kanälen, sodass die Temperatur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Geschwindigkeit der Schallwellen hat.
Als unverzichtbarer Bestandteil der Windenergieentwicklung beeinflussen Windgeschwindigkeits- und -richtungssensoren direkt die Zuverlässigkeit und Effizienz der Stromerzeugung des Ventilators und stehen auch in direktem Zusammenhang mit Gewinn, Rentabilität und Zufriedenheit der Windenergiebranche. Windkraftanlagen befinden sich derzeit meist in rauer, natürlicher Umgebung mit niedrigen Temperaturen und hoher Staubentwicklung. Die Anforderungen an Betriebstemperatur und Biegefestigkeit des Systems sind sehr hoch. Bestehende mechanische Produkte weisen in dieser Hinsicht leichte Defizite auf. Daher bieten Ultraschall-Windgeschwindigkeits- und -richtungssensoren breite Anwendungsmöglichkeiten in der Windenergiebranche.
Veröffentlichungszeit: 16. Mai 2024