提起“多普勒效應(yīng)”,大家或許有點陌生,其實它在我們的日常生活中隨處可見。
舉個簡單的例子,當(dāng)一輛救護車朝我們呼嘯而來,聽起來救護車汽笛的音調(diào)變高了,當(dāng)它駛離我們而去,汽笛的聲音聽起來更加低沉,這就是“多普勒效應(yīng)”。
之所以將其命名為“多普勒效應(yīng)”,就是為了紀念這一自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者——奧地利物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴·約翰·多普勒(Christian Johann Doppler)。
生活中,“多普勒效應(yīng)”的應(yīng)用比比皆是,包括醫(yī)學(xué)診斷上的“彩超”,測量機動車車速的雷達測速儀等等。
如今,金風(fēng)慧能的技術(shù)專家們,將基于“多普勒效應(yīng)”的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀應(yīng)用到風(fēng)電機組,替代傳統(tǒng)的機械式風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀,對于提升風(fēng)資源的合理利用率,減少風(fēng)機故障有著重大意義。
為什么機械式風(fēng)速儀不靠譜?
受制于當(dāng)時技術(shù)手段的制約,早期兆瓦級風(fēng)機主要裝配的是機械式風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀。
在機組運行多年后,特別是北方多風(fēng)沙地區(qū),機械式風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀極易出現(xiàn)軸承卡澀現(xiàn)象,導(dǎo)致風(fēng)速測量精度不足或風(fēng)向測量偏差,不僅會造成發(fā)電量損失,還會因為對風(fēng)角度過大帶來額外的機組載荷;在強風(fēng)天氣下,尤其是到達切出風(fēng)速后無法及時判斷,將使機組處于危險工況。
特別是在低溫、冰雪天氣下,機械式風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀易出現(xiàn)凍結(jié),導(dǎo)致機組故障停機。
風(fēng)向和風(fēng)速測量裝置,就像是風(fēng)電機組的眼睛和耳朵,如果這個裝置失效,就好像一個人失去了視覺和聽覺的感知能力,無法行動、無法對外界做出反饋。
而超聲波風(fēng)向風(fēng)速儀,可以根本上解決此類問題。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀,精準(zhǔn)感知風(fēng)的律動
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀,是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(風(fēng))的影響來感知風(fēng)的律動,采用的正是“多普勒效應(yīng)”造成的超聲波發(fā)射和接收的頻率之差(多普勒頻移),來計算風(fēng)速和風(fēng)向。
與傳統(tǒng)的的風(fēng)杯或旋翼式機械風(fēng)速儀、風(fēng)向儀相比,超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀有以下幾項優(yōu)勢:
1?無慣性測量,充分揭示風(fēng)的特性
整個測風(fēng)系統(tǒng)沒有任何機械轉(zhuǎn)動部件,屬于無慣性測量,能精準(zhǔn)測量出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動的高頻成分,結(jié)合計算機技術(shù),可在更高層次上揭示風(fēng)的特性,對于提升抗風(fēng)減災(zāi)能力、實現(xiàn)風(fēng)資源的合理利用有著積極意義。
2?一體式設(shè)計,可靠性更高
采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計,無機械位移,不會發(fā)生物理磨損;外殼采用工程塑料材質(zhì),使用壽命長。
3?誤差識別,保障強風(fēng)下的測量精度
采用隨機誤差識別技術(shù),強風(fēng)下也可保證測量的低離散誤差,使輸出更平穩(wěn)。
調(diào)試與校正,缺一不可
進行超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的替代改造,不僅僅是“一拆一裝”那么簡單,改造后需要使用專業(yè)的工藝裝備進行校正,保證機組對風(fēng)角度的準(zhǔn)確性,從而充分利用風(fēng)資源,提高機組發(fā)電量。
校準(zhǔn)工藝裝備
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀測量風(fēng)速、風(fēng)向的原理與機械式風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀不同,在升級后,需要根據(jù)機組的塔筒高度、葉輪直徑等綜合性配置進行技術(shù)參數(shù)計算,對機組程序的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進行優(yōu)化升級,保證最先進的裝備可以發(fā)揮其最優(yōu)的作用。
東北某風(fēng)場完成改造,徹底消除原機組故障頑疾
2020年,金風(fēng)慧能與東北某項目業(yè)主合作,在全場86臺1.5MW機組上,實施了超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的替代性改造。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀安裝效果
據(jù)統(tǒng)計,在技改實施前,整個風(fēng)場每年因機械式風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀問題,導(dǎo)致的故障停機次數(shù)達到516次,嚴重影響機組可利用率并造成發(fā)電量損失。
利用超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀進行替代改造后,整體運行穩(wěn)定,風(fēng)速和風(fēng)向測量準(zhǔn)確,未發(fā)生一次因超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀故障導(dǎo)致的故障停機,在減少發(fā)電量損失和運維成本的同時,更有效保障了全場機組的安全運行。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀作為一種先進、可靠的專用測量裝置,已經(jīng)在各行各業(yè)大展拳腳,其在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用,也必將為存量風(fēng)電資產(chǎn)的提質(zhì)增效和安全運行創(chuàng)造更大價值。
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