पवन टरबाइन की हवा की गति और दिशा का निर्धारण कैसे करें?

पवन टर्बाइनों की विद्युत उत्पादन दक्षता और परिचालन स्थिरता, पवन गति और दिशा के सटीक माप पर अत्यधिक निर्भर होती है। हवा की गति ऊर्जा इनपुट पैमाने को निर्धारित करती है, और हवा की दिशा हवा के प्रति ब्लेड के कोण को प्रभावित करती है, ये दोनों मिलकर इकाई की आउटपुट शक्ति और भार वितरण को निर्धारित करते हैं। यह लेख संक्षेप में पवन गति और दिशा के लिए मुख्य मापन विधियों का परिचय देगा, जिसमें यांत्रिक, अल्ट्रासोनिक और उच्च परिशुद्धता सेंसर प्रौद्योगिकियों को शामिल किया जाएगा, तथा पवन फार्म डिजाइन और संचालन के लिए तकनीकी संदर्भ प्रदान किए जाएंगे।
1、 पवन गति माप विधि

1. यांत्रिक एनीमोमीटर

सिद्धांत: पवन कप या ब्लेड की घूर्णन गति और वायु की गति के बीच रैखिक संबंध का उपयोग करके, यांत्रिक गति को गति संवेदक के माध्यम से विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है।

तीन कप एनीमोमीटर: तीन पवन कप एक ऊर्ध्वाधर अक्ष पर समान कोण पर स्थापित किए जाते हैं, जो हवा द्वारा घूमते हैं, और गति हवा की गति के समानुपाती होती है। इसकी प्रारंभिक हवा की गति कम (0.5-1 मीटर/सेकेंड) है, जो धूल, बारिश और बर्फ जैसे कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त है, लेकिन इसमें एक अंतराल है, जो इसे औसत हवा की गति को मापने के लिए अधिक उपयुक्त बनाता है। उदाहरण के लिए, 100 मीटर ऊंचे पवन टॉवर में बहु-परत पवन गति डेटा को समकालिक रूप से रिकॉर्ड करने के लिए आमतौर पर 30 मीटर, 50 मीटर, 70 मीटर आदि की ऊंचाई पर तीन कप एनीमोमीटर स्थापित किए जाते हैं।

प्रोपेलर एनीमोमीटर: एकाधिक ब्लेड एक क्षैतिज अक्ष के चारों ओर घूमते हैं, और गति हवा की गति के समानुपाती होती है। यह आमतौर पर एक पवन वेन के साथ जोड़ा जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि ब्लेड हमेशा हवा की दिशा के साथ संरेखित रहें। इसकी संरचना सघन है, लेकिन प्रोपेलर ब्लेड हवा और रेत से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं और इन्हें नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।

2. अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर

सिद्धांत: अल्ट्रासोनिक प्रसार समय अंतर विधि के आधार पर, आगे/पीछे की हवा की दिशा में अल्ट्रासोनिक तरंगों के प्रसार की गति में अंतर को मापकर हवा की गति की गणना की जाती है।

चार जांच अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर: चार जांचों को जोड़कर वायु माप इकाइयों के दो सेट बनाए जाते हैं। जांच का प्रत्येक सेट हवा में अल्ट्रासोनिक प्रसार के समय अंतर को मापकर सापेक्ष हवा की गति की गणना करता है; डेटा के दो सेटों को मिलाकर, एक त्रि-आयामी हवा की गति वेक्टर प्राप्त किया जा सकता है। इसमें कोई यांत्रिक टूट-फूट नहीं है और इसका प्रतिक्रिया समय भी तीव्र है (<1 सेकंड), लेकिन इसकी लागत अधिक है, तथा बरसात या बर्फीला मौसम माप की सटीकता को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, बड़े पवन टर्बाइन अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर के माध्यम से वास्तविक समय में उच्च परिशुद्धता वाले पवन गति डेटा प्रदान करते हैं, जो पिच नियंत्रण और शक्ति अनुकूलन का समर्थन करते हैं।

3. उच्च परिशुद्धता एनीमोमीटर

सिद्धांत: संरेखण प्रौद्योगिकी के बिना अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके, हवा की गति और दिशा डेटा का वास्तविक समय माप प्राप्त किया जाता है, जिससे पारंपरिक यांत्रिक सेंसर की दिशात्मक निर्भरता समाप्त हो जाती है।

अल्ट्रासोनिक संलयन सेंसर: अल्ट्रासोनिक जांच के कई सेटों को एकीकृत करता है, एल्गोरिदम के माध्यम से पर्यावरणीय हस्तक्षेप (जैसे तापमान और आर्द्रता) को समाप्त करता है, और सटीकता के साथ हवा की गति डेटा आउटपुट करता है ± 0.1मी./से. इसे स्थापित करना आसान है और इसके लिए नियमित अंशांकन की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन इसकी लागत पारंपरिक सेंसर की तुलना में 30% -50% अधिक है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित पवन फार्म ने उच्च परिशुद्धता एनीमोमीटर के माध्यम से पवन संसाधनों के वितरण का विश्लेषण किया और इकाइयों के लेआउट को अनुकूलित किया, जिसके परिणामस्वरूप वार्षिक बिजली उत्पादन में 8% की वृद्धि हुई।

2、 पवन दिशा निर्धारण विधि

1. यांत्रिक पवन फलक

सिद्धांत: शुरुआत और अंत में पवन फलक की असममित संरचना का उपयोग करते हुए, यह हवा के बल की क्रिया के तहत ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर घूमता है, हवा की दिशा की ओर इशारा करता है।

एकल पंख वायु फलक: एक पूंछ पंख, एक इंगित रॉड, एक संतुलन वजन, और एक घूर्णन मुख्य शाफ्ट से बना है, जिसमें गुरुत्वाकर्षण का केंद्र समर्थन शाफ्ट के अक्ष पर स्थित है, और स्वतंत्र रूप से स्विंग कर सकता है। इसकी स्थापना एक स्थान पर होनी चाहिए 90 ° प्रचलित हवा की दिशा के कोण पर तथा स्थानीय चुंबकीय झुकाव के अनुसार दिशा के लिए सही किया गया। हवा की दिशा को 16 एजिमुथ विधि (जैसे NNE, ENE) या कोण विधि (संदर्भ के रूप में उत्तर दिशा को लेकर दक्षिणावर्त घूमते हुए) का उपयोग करके दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, एक पहाड़ी क्षेत्र में स्थित पवन फार्म ने पवन संसाधन डेटा संग्रह को पूरा करने के लिए पवन मापक टावर के शीर्ष तल पर एक सुव्यवस्थित पवन फलक स्थापित किया, जिसे तीन कप एनीमोमीटर के साथ जोड़ा गया।

2. अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर

सिद्धांत: अल्ट्रासोनिक जांच के कई सेटों के प्रसार समय अंतर डेटा के माध्यम से हवा की दिशा कोण की गणना करें।

तीन भुजाओं वाला अल्ट्रासोनिक एनीमोमीटर: तीन सेंसर भुजाएं ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज रूप से स्थापित की जाती हैं, और भुजा के सिरों के बीच ध्वनि तरंगों के प्रसार समय के अंतर को मापकर वायु दिशा वेक्टर की गणना की जाती है। इसमें कोई यांत्रिक टूट-फूट नहीं है, प्रतिक्रिया की गति तीव्र है, लेकिन लागत अधिक है, तथा यह सख्त परिशुद्धता आवश्यकताओं वाले परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।

3、 माप विधियों के चयन का आधार

पर्यावरण अनुकूलनशीलता: धूल, बारिश और बर्फ वाले क्षेत्रों में यांत्रिक सेंसरों के कारण होने वाली घिसावट और बर्फ जमने की समस्याओं से बचने के लिए अल्ट्रासोनिक या उच्च परिशुद्धता वाले सेंसरों को प्राथमिकता दी जाती है।

लागत बाधा: छोटे और मध्यम आकार के पवन फार्मों के लिए यांत्रिक सेंसर वैकल्पिक हैं, जबकि डेटा विश्वसनीयता में सुधार के लिए बड़े या अपतटीय पवन फार्मों के लिए अल्ट्रासोनिक या उच्च परिशुद्धता सेंसर की सिफारिश की जाती है।

सटीकता की आवश्यकता: उच्च परिशुद्धता सेंसर (त्रुटि<± पवन संसाधन आकलन के लिए 0.2 मीटर/सेकंड) की आवश्यकता होती है, जबकि मध्यम परिशुद्धता सेंसर (त्रुटि)<± 0.5 मी/से) का उपयोग इकाई नियंत्रण के लिए किया जा सकता है।

4、 निष्कर्ष

पवन गति और दिशा का सटीक मापन पवन टर्बाइनों के कुशल संचालन का आधार है। यांत्रिक सेंसरों की लागत कम होती है, लेकिन उनका रख-रखाव अक्सर करना पड़ता है, अल्ट्रासोनिक सेंसरों में मजबूत अनुकूलन क्षमता होती है, लेकिन उनकी कीमत अधिक होती है, तथा उच्च परिशुद्धता वाले सेंसर सटीकता और सुविधा के बीच संतुलन बनाते हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, पवन फार्म विद्युत उत्पादन दक्षता और उपकरण जीवन के अनुकूलन को प्राप्त करने के लिए पर्यावरणीय परिस्थितियों, लागत बजट और सटीकता आवश्यकताओं के आधार पर व्यापक रूप से चयन करना आवश्यक है।