Nell'attuale contesto, la scarsità di risorse e il degrado ambientale sono diventati problemi di primaria importanza a livello nazionale. Come sviluppare e utilizzare in modo razionale le energie rinnovabili è diventato un tema di grande interesse. L'energia eolica, in quanto fonte rinnovabile non inquinante, ha un grande potenziale di sviluppo. Il settore eolico si è affermato come un nuovo campo energetico, maturo e con ottime prospettive di crescita, e i sensori di velocità del vento, inclusi quelli a ultrasuoni, sono ormai ampiamente utilizzati.
Innanzitutto, l'applicazione del sensore di velocità e direzione del vento
I sensori di velocità e direzione del vento sono ampiamente utilizzati nella produzione di energia eolica. L'energia cinetica del vento viene convertita in energia cinetica meccanica, che a sua volta viene convertita in energia cinetica elettrica, ovvero energia eolica. Il principio di funzionamento della produzione di energia eolica consiste nell'utilizzare il vento per azionare la rotazione delle pale di una turbina eolica, e successivamente aumentare la velocità di rotazione tramite un riduttore di velocità per consentire al generatore di produrre elettricità.
Sebbene il processo di generazione di energia eolica sia estremamente ecologico, la sua instabilità ne aumenta i costi rispetto ad altre fonti energetiche. Pertanto, per controllare efficacemente l'energia eolica, adattandola alle variazioni del vento per massimizzare la produzione e ridurre i costi, è fondamentale misurare con precisione e tempestività la direzione e la velocità del vento, in modo da poter regolare di conseguenza le pale. Inoltre, la scelta del sito per i parchi eolici richiede una previsione anticipata della velocità e della direzione del vento, al fine di fornire una base di analisi affidabile. Di conseguenza, l'utilizzo di sensori di velocità e direzione del vento per misurare con precisione i parametri del vento è cruciale nella generazione di energia eolica.
In secondo luogo, il principio del sensore di velocità e direzione del vento
1. Sensore meccanico di velocità e direzione del vento
I sensori meccanici di velocità e direzione del vento, a causa della presenza di un albero meccanico rotante, si dividono in due tipi di apparecchiature: sensori di velocità del vento e sensori di direzione del vento.
sensore di velocità del vento
Un sensore meccanico di velocità del vento è un sensore in grado di misurare continuamente la velocità del vento e il volume d'aria (volume d'aria = velocità del vento × area della sezione trasversale). Il sensore di velocità del vento più comune è quello a coppe emisferiche, che si dice sia stato inventato da Robinson in Gran Bretagna. La sezione di misurazione è composta da tre o quattro coppe emisferiche, montate in una direzione con un angolo uguale su una staffa rotante posizionata verticalmente a terra.
sensore di direzione del vento
Il sensore di direzione del vento è un dispositivo fisico che rileva e percepisce le informazioni sulla direzione del vento tramite la rotazione della freccia indicatrice, trasmettendole a un codificatore coassiale e fornendo contemporaneamente il valore corrispondente alla direzione del vento. Il suo corpo principale utilizza la struttura meccanica di una banderuola segnavento: quando il vento soffia sulla parte posteriore della banderuola, la freccia indica la direzione del vento. Per mantenere la sensibilità alla direzione, vengono utilizzati anche diversi meccanismi interni per identificare la direzione del vento rilevata dal sensore.
2. Sensore a ultrasuoni per la velocità e la direzione del vento
Il principio di funzionamento delle onde ultrasoniche si basa sull'utilizzo del metodo della differenza di tempo ultrasonica per misurare la velocità e la direzione del vento. Poiché la velocità con cui il suono si propaga nell'aria è influenzata dalla velocità del flusso d'aria ascendente generato dal vento, se l'onda ultrasonica viaggia nella stessa direzione del vento, la sua velocità aumenta; al contrario, se la direzione di propagazione degli ultrasuoni è opposta alla direzione del vento, la sua velocità diminuisce. Pertanto, in condizioni di rilevamento fisse, la velocità di propagazione degli ultrasuoni nell'aria può essere correlata alla velocità del vento. La velocità e la direzione del vento precise possono essere ottenute tramite calcolo. Poiché le onde sonore si propagano nell'aria, la loro velocità è fortemente influenzata dalla temperatura; il sensore di velocità del vento rileva due direzioni opposte su due canali, quindi la temperatura ha un effetto trascurabile sulla velocità delle onde sonore.
Come componente indispensabile per lo sviluppo dell'energia eolica, il sensore di velocità e direzione del vento influisce direttamente sull'affidabilità e sull'efficienza di generazione di energia delle pale eoliche, nonché sui profitti, sulla redditività e sulla soddisfazione del settore. Attualmente, gli impianti eolici sono per lo più situati in ambienti naturali ostili, caratterizzati da basse temperature e presenza di polvere, con requisiti di temperatura di esercizio e resistenza alla flessione molto stringenti. I prodotti meccanici esistenti presentano alcune carenze in questo senso. Pertanto, i sensori a ultrasuoni di velocità e direzione del vento potrebbero avere ampie prospettive di applicazione nel settore dell'energia eolica.
Data di pubblicazione: 16 maggio 2024