Trong bối cảnh hiện nay, tình trạng khan hiếm tài nguyên và suy thoái môi trường đã trở thành vấn đề nổi cộm trên cả nước, việc phát triển và sử dụng năng lượng tái tạo một cách hợp lý đã trở thành mối quan tâm rộng rãi. Năng lượng gió, với tư cách là nguồn năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm, có tiềm năng phát triển rất lớn, ngành công nghiệp điện gió đã trở thành một lĩnh vực năng lượng mới, rất trưởng thành và có triển vọng phát triển, trong khi đó, cảm biến tốc độ gió và cảm biến tốc độ gió siêu âm cũng được sử dụng rộng rãi.
Đầu tiên, ứng dụng của cảm biến tốc độ và hướng gió.
Cảm biến tốc độ và hướng gió được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện gió. Động năng của gió được chuyển hóa thành động năng cơ học, sau đó động năng cơ học được chuyển hóa thành động năng điện, tạo ra điện năng từ gió. Nguyên lý sản xuất điện gió là sử dụng gió để làm quay cánh quạt gió, sau đó tăng tốc độ quay thông qua bộ giảm tốc để thúc đẩy máy phát điện tạo ra điện.
Mặc dù quá trình sản xuất điện gió cực kỳ thân thiện với môi trường, nhưng sự thiếu ổn định khiến chi phí sản xuất điện gió cao hơn so với các nguồn năng lượng khác. Vì vậy, để kiểm soát tốt điện gió, đảm bảo nó phù hợp với sự thay đổi của gió để đạt được công suất tối đa và giảm chi phí, chúng ta cần đo đạc chính xác và kịp thời hướng và tốc độ gió để điều khiển quạt cho phù hợp; ngoài ra, việc lựa chọn địa điểm xây dựng trang trại điện gió cũng cần dự đoán trước tốc độ và hướng gió để cung cấp cơ sở phân tích hợp lý. Do đó, việc sử dụng cảm biến tốc độ và hướng gió để đo chính xác các thông số gió là rất quan trọng trong sản xuất điện gió.
Thứ hai, nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ và hướng gió.
1. Cảm biến tốc độ và hướng gió cơ học
Cảm biến tốc độ và hướng gió cơ học, do có trục quay cơ học, được chia thành hai loại thiết bị: cảm biến tốc độ gió và cảm biến hướng gió:
Cảm biến tốc độ gió
Cảm biến tốc độ gió cơ học là loại cảm biến có thể liên tục đo tốc độ gió và lưu lượng không khí (lưu lượng không khí = tốc độ gió × diện tích mặt cắt ngang). Loại cảm biến tốc độ gió phổ biến hơn là cảm biến tốc độ gió dạng cốc, được cho là do Robinson phát minh đầu tiên ở Anh. Bộ phận đo bao gồm ba hoặc bốn cốc gió hình bán cầu, được gắn theo một hướng và ở một góc bằng nhau trên một giá đỡ xoay đặt trên mặt đất thẳng đứng.
Cảm biến hướng gió
Cảm biến hướng gió là một loại thiết bị vật lý phát hiện và cảm nhận thông tin hướng gió bằng cách xoay mũi tên chỉ hướng gió, truyền tín hiệu này đến bộ mã hóa đồng trục và đồng thời xuất ra giá trị tương ứng với hướng gió. Thân chính của nó sử dụng cấu trúc cơ khí của cánh quạt gió; khi gió thổi vào cánh đuôi của cánh quạt gió, mũi tên của cánh quạt gió sẽ chỉ theo hướng gió. Để duy trì độ nhạy với hướng, các cơ chế bên trong khác nhau cũng được sử dụng để xác định hướng của cảm biến tốc độ gió.
2. Cảm biến tốc độ và hướng gió siêu âm
Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm là sử dụng phương pháp chênh lệch thời gian siêu âm để đo tốc độ và hướng gió. Do tốc độ truyền âm trong không khí bị ảnh hưởng bởi tốc độ dòng khí thổi lên từ gió. Nếu sóng siêu âm truyền cùng hướng với gió, tốc độ của nó sẽ tăng lên; ngược lại, nếu hướng truyền sóng siêu âm ngược hướng với hướng gió, thì tốc độ của nó sẽ giảm xuống. Do đó, trong điều kiện đo cố định, tốc độ truyền sóng siêu âm trong không khí có thể tương ứng với hàm tốc độ gió. Có thể thu được tốc độ và hướng gió chính xác bằng cách tính toán. Vì sóng âm truyền trong không khí, tốc độ của chúng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ; cảm biến tốc độ gió phát hiện hai hướng ngược nhau trên hai kênh, nên nhiệt độ có ảnh hưởng không đáng kể đến tốc độ của sóng âm.
Là một phần không thể thiếu trong phát triển điện gió, cảm biến tốc độ và hướng gió ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và hiệu suất phát điện của quạt, đồng thời liên quan trực tiếp đến lợi nhuận, khả năng sinh lời và sự hài lòng của ngành công nghiệp điện gió. Hiện nay, các nhà máy điện gió chủ yếu được đặt tại các môi trường tự nhiên khắc nghiệt, nhiệt độ thấp, nhiều bụi, yêu cầu về nhiệt độ làm việc và khả năng chịu uốn của hệ thống rất khắt khe. Các sản phẩm cơ khí hiện có còn thiếu sót ở khía cạnh này. Do đó, cảm biến tốc độ và hướng gió siêu âm có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện gió.
Thời gian đăng bài: 16 tháng 5 năm 2024