วิธีการตรวจสอบความเร็วและทิศทางลมของกังหันลม?

ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและเสถียรภาพในการทำงานของกังหันลมขึ้นอยู่กับการวัดความเร็วและทิศทางลมอย่างแม่นยำเป็นอย่างมาก ความเร็วลมจะกำหนดมาตราส่วนอินพุตพลังงาน และทิศทางลมจะส่งผลต่อมุมของใบพัดกับลม ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ร่วมกันจะกำหนดกำลังเอาต์พุตและการกระจายโหลดของหน่วย บทความนี้จะแนะนำวิธีการวัดหลักสำหรับความเร็วและทิศทางลมโดยย่อ ครอบคลุมถึงเทคโนโลยีเซนเซอร์เชิงกล อัลตราโซนิก และความแม่นยำสูง พร้อมทั้งให้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการออกแบบและการใช้งานฟาร์มลม
1、วิธีการวัดความเร็วลม

1. เครื่องวัดความเร็วลมแบบกลไก

หลักการ: โดยการใช้ความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเร็วในการหมุนของถ้วยลมหรือใบพัดและความเร็วลม การเคลื่อนที่เชิงกลจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านเซ็นเซอร์ความเร็ว

เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วยสามใบ: ถ้วยลมสามใบติดตั้งในมุมเท่ากันบนแกนแนวตั้ง โดยขับเคลื่อนด้วยลมเพื่อหมุน และความเร็วจะแปรผันตามความเร็วลม ความเร็วลมเริ่มต้นอยู่ในระดับต่ำ (0.5-1 ม./วินาที) เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ฝุ่น ฝน และหิมะ แต่ก็มีความล่าช้า ทำให้เหมาะสำหรับการวัดความเร็วลมเฉลี่ยมากกว่า ตัวอย่างเช่น หอลมสูง 100 เมตร มักจะติดตั้งเครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วย 3 เครื่องที่ความสูง 30 เมตร 50 เมตร 70 เมตร เป็นต้น เพื่อบันทึกข้อมูลความเร็วลมแบบหลายชั้นพร้อมกัน

เครื่องวัดความเร็วลมแบบใบพัด: ใบพัดหลายใบหมุนรอบแกนแนวนอน และความเร็วจะแปรผันตามความเร็วลม โดยปกติจะเชื่อมโยงกับใบพัดลมเพื่อให้แน่ใจว่าใบพัดจะอยู่ในแนวเดียวกับทิศทางลมอยู่เสมอ โครงสร้างมีขนาดกะทัดรัด แต่ใบพัดอาจสึกหรอจากลมและทรายได้ และต้องได้รับการบำรุงรักษาเป็นประจำ

2. เครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิก

หลักการ: คำนวณความเร็วลมโดยอาศัยหลักความแตกต่างของเวลาการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิก โดยวัดความแตกต่างของความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นอัลตราโซนิกในทิศทางลมเดินหน้า/ถอยหลัง

เครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิกแบบสี่หัววัด: หัววัดทั้งสี่จับคู่กันเพื่อสร้างชุดหน่วยวัดลมสองชุด หัววัดแต่ละชุดจะคำนวณความเร็วลมสัมพันธ์กันโดยการวัดความแตกต่างของเวลาของการแพร่กระจายคลื่นอัลตราโซนิกในอากาศ โดยการรวมชุดข้อมูลสองชุดเข้าด้วยกัน จึงสามารถได้เวกเตอร์ความเร็วลมสามมิติได้ ไม่มีการสึกหรอทางกลและมีเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว (<1 วินาที) แต่ต้นทุนสูง และสภาพอากาศฝนตกหรือหิมะตกอาจส่งผลต่อความแม่นยำในการวัด ตัวอย่างเช่น กังหันลมขนาดใหญ่ให้ข้อมูลความเร็วลมแบบเรียลไทม์ที่มีความแม่นยำสูงผ่านเครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิก รองรับการควบคุมระดับเสียงและการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน

3. เครื่องวัดความเร็วลมความแม่นยำสูง

หลักการ: การใช้เทคโนโลยีอัลตราซาวนด์โดยไม่ต้องจัดตำแหน่ง ทำให้สามารถวัดข้อมูลความเร็วและทิศทางลมแบบเรียลไทม์ได้ ซึ่งจะช่วยขจัดการพึ่งพาทิศทางของเซ็นเซอร์เชิงกลแบบดั้งเดิม

เซ็นเซอร์ฟิวชั่นอัลตราโซนิก: รวมชุดหัววัดอัลตราโซนิกหลายชุด กำจัดการรบกวนจากสิ่งแวดล้อม (เช่น อุณหภูมิและความชื้น) ผ่านอัลกอริทึม และส่งข้อมูลความเร็วลมด้วยความแม่นยำ ± 0.1 เมตร/วินาที ติดตั้งง่ายและไม่จำเป็นต้องปรับเทียบเป็นประจำ แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าเซ็นเซอร์แบบดั้งเดิม 30%-50% ตัวอย่างเช่น ฟาร์มกังหันลมแห่งหนึ่งได้วิเคราะห์การกระจายทรัพยากรลมโดยใช้เครื่องวัดความเร็วลมที่มีความแม่นยำสูง และปรับเค้าโครงของหน่วยให้เหมาะสม ส่งผลให้การผลิตไฟฟ้าประจำปีเพิ่มขึ้นร้อยละ 8

2、วิธีการกำหนดทิศทางลม

1. กังหันลมกล

หลักการ: การใช้โครงสร้างที่ไม่สมมาตรของใบพัดลมที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด หมุนรอบแกนแนวตั้งภายใต้การกระทำของแรงลม โดยชี้ไปทางทิศทางของลม

กังหันลมแบบปีกเดี่ยว: ประกอบด้วยปีกหาง แกนชี้ น้ำหนักสมดุล และเพลาหลักหมุน โดยมีจุดศูนย์ถ่วงอยู่ที่แกนของเพลารองรับ และสามารถแกว่งได้อย่างอิสระ การติดตั้งจะต้องอยู่ที่ 90 ° มุมกับทิศทางลมในขณะนั้นและแก้ไขทิศทางตามค่าความเบี่ยงเบนของแม่เหล็กในพื้นที่ ทิศทางลมแสดงโดยใช้การคำนวณมุม 16 องศา (เช่น NNE, ENE) หรือการคำนวณมุม (หมุนตามเข็มนาฬิกาโดยใช้ทิศเหนือเป็นหลักอ้างอิง) ตัวอย่างเช่น ฟาร์มกังหันลมในพื้นที่ภูเขาได้ติดตั้งกังหันลมรูปทรงเพรียวลมไว้ที่ชั้นบนสุดของหอวัดลม ร่วมกับเครื่องวัดความเร็วลมแบบสามถ้วย เพื่อรวบรวมข้อมูลทรัพยากรลมให้เสร็จสมบูรณ์

2. เครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิก

หลักการ: คำนวณมุมทิศทางลมผ่านข้อมูลความแตกต่างของเวลาการแพร่กระจายของชุดโพรบอัลตราโซนิกหลายชุด

เครื่องวัดความเร็วลมอัลตราโซนิกสามแขน: ติดตั้งแขนเซ็นเซอร์สามแขนในแนวตั้งและแนวนอน และคำนวณเวกเตอร์ทิศทางลมโดยการวัดความแตกต่างของเวลาการแพร่กระจายของคลื่นเสียงระหว่างปลายแขน ไม่มีการสึกหรอทางกล ความเร็วในการตอบสนองรวดเร็ว แต่ต้นทุนสูง เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดความแม่นยำที่เข้มงวด

3、 พื้นฐานการเลือกวิธีการวัด

ความสามารถในการปรับตัวตามสภาพแวดล้อม: เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหรือเซ็นเซอร์ความแม่นยำสูงได้รับความนิยมในพื้นที่ที่มีฝุ่น ฝน และหิมะ เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาการสึกหรอและการเกิดน้ำแข็งกับเซ็นเซอร์เชิงกล

ข้อจำกัดด้านต้นทุน: เซ็นเซอร์เชิงกลเป็นทางเลือกสำหรับฟาร์มลมขนาดเล็กและขนาดกลาง ในขณะที่เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกหรือความแม่นยำสูงแนะนำสำหรับฟาร์มลมขนาดใหญ่หรือนอกชายฝั่งเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของข้อมูล

ข้อกำหนดความแม่นยำ: เซ็นเซอร์ความแม่นยำสูง (ข้อผิดพลาด<± 0.2 เมตร/วินาที) จำเป็นสำหรับการประเมินทรัพยากรลม ในขณะที่เซ็นเซอร์ความแม่นยำปานกลาง (ข้อผิดพลาด<± 0.5ม./วินาที) สามารถนำมาใช้สำหรับการควบคุมหน่วย

4、 บทสรุป

การวัดความเร็วและทิศทางลมอย่างแม่นยำถือเป็นรากฐานสำหรับการทำงานของกังหันลมอย่างมีประสิทธิภาพ เซ็นเซอร์เชิงกลมีต้นทุนต่ำแต่ต้องบำรุงรักษาบ่อยครั้ง เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกมีความสามารถในการปรับตัวได้ดีแต่มีราคาสูง และเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงมีความสมดุลระหว่างความแม่นยำและความสะดวกสบาย ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องเลือกอย่างครอบคลุมโดยพิจารณาจากเงื่อนไขด้านสิ่งแวดล้อม งบประมาณต้นทุน และข้อกำหนดความแม่นยำ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าจากฟาร์มลมและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุด