今日の環境において、資源不足や環境悪化は全国的に深刻な問題となっており、再生可能エネルギーをいかに合理的に開発・活用するかが、広く関心を集める重要な課題となっています。無公害の再生可能エネルギーである風力エネルギーは大きな発展のポテンシャルを秘めており、風力産業は新たなエネルギー分野として成熟し、発展の見通しも非常に明るい産業となっています。また、風速センサーや超音波風速センサーも広く利用されています。
まず、風速・風向センサーの応用
風速・風向センサーは風力発電に広く利用されています。風の運動エネルギーは機械的な運動エネルギーに変換され、さらに機械的なエネルギーは電気的な運動エネルギーに変換され、これが風力となります。風力発電の原理は、風を利用して風車の羽根を回転させ、減速機を通して回転速度を上げ、発電機の発電を促進することです。
風力発電は環境に非常に優しい発電プロセスですが、その安定性の欠如により、他のエネルギー発電よりもコストが高くなります。そのため、風力を適切に制御し、風の変化に追従させて限界発電量を達成し、コストを削減するためには、風向と風速を正確かつタイムリーに測定し、それに応じてファンを制御する必要があります。さらに、風力発電所の立地選定においても、合理的な分析の根拠を提供するために、事前に風速と風向を予測する必要があります。そのため、風速・風向センサーを用いて風のパラメータを正確に測定することは、風力発電において非常に重要です。
第二に、風速・風向センサーの原理
1、機械式風速・風向センサー
機械式風速風向センサーは、機械的な回転軸が存在するため、風速センサーと風向センサーの2種類の機器に分けられます。
風速センサー
機械式風速センサーは、風速と風量（風量＝風速×断面積）を連続的に測定できるセンサーです。より一般的な風速センサーは、イギリスのロビンソンが初めて発明したとされる風カップ型風速センサーです。測定部は3つまたは4つの半球形の風カップで構成され、垂直な地面に設置された回転ブラケットに等角度で一方向に取り付けられています。
風向センサー
風向センサーは、風向矢印の回転によって風向情報を検知・感知し、同軸コードダイヤルに送信すると同時に、対応する風向関連値を出力する物理装置です。本体は風向計の機械構造を利用しており、風向計の尾翼に風が吹くと、風向計の矢印が風向を指します。方向感度を維持するために、風速センサーの方向を識別するための異なる内部機構も備えています。
2、超音波風速・風向センサー
超音波の動作原理は、超音波時間差法を使用して風速と風向を測定することです。音が空気中を伝わる速度のため、風から上向きの空気流の速度が音に重なります。超音波が風と同じ方向に進む場合、その速度は増加します。一方、超音波の伝播方向が風向と反対の場合、その速度は遅くなります。したがって、一定の検出条件下では、空気中の超音波伝播速度は風速の関数に対応できます。計算により正確な風速と風向を得ることができます。音波が空気中を伝わるとき、その速度は温度に大きく影響されます。風速センサーは2つのチャネルで2つの反対方向を検出するため、温度は音波の速度にほとんど影響を与えません。
風力発電開発に不可欠な要素である風速・風向センサーは、ファンの信頼性と発電効率に直接影響を及ぼし、風力発電産業の利益、収益性、満足度にも直接関係しています。現在、風力発電所の多くは、過酷な自然環境、低温、粉塵の多い環境に位置しており、システムの動作温度と耐屈曲性に対する要求は非常に厳しいです。既存の機械製品はこの点において若干の不足を伴います。そのため、超音波風速・風向センサーは、風力発電産業において幅広い応用の可能性を秘めています。
投稿日時: 2024年5月16日