浅谈风速风向传感器——黄广超

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1、浅谈风速风向传感器pq川暸望近年来，资源短缺、环境恶化成为世界上非常突出的一个问题，开发和利用可再生能源成为了人们广泛关注的热点。风能作为一种无污染的可再生能源有着巨人的发展潜力，风力发电业成为新能源领域中技术最成熟、最具发展前景的行业，风速风向传感器以及超声波风速风向仪也得到了广泛的应用。风速风向传感器的应用目前，我区正通过经济和行政等手段大力扶持发展风电工业，风电事业在内蒙古正迅速发展。然而风力发电的稳定性问题使得风能发电比其他能源发电的成本高，由于风能具有很高的不确定性，所以要想很好的控制风机发电，使之跟随风的变化而获取最大发电功率从而降低成木，就必须准确及时地测出风向和风速，以便对

2、风机进行相应地掠制；此外，风电场的选址也要求对风速风向有一个提前的预知以提供合理的分析依据。因此，准确测量风参数在风力发电中是至关重要的，这就必不HJ少的要用到一个器件——风速风向传感器。风速风向传感器讨以准确的控制风机切入电网（风速多为3米/秒）、切出电网（风速多为25m/s）,为变速变浆距发电机组提供可靠的控制依据，使风力发电机组总是保持最高的风能转换效率；风向仪还可以指示偏航系统，当风速矢量的方向变化时，能够快速平稔地对准风向，以便风轮获得最大的风能。由此可见，对风速风向传感器这样的关键部件质量技术要求是很苛刻的。在测风的各种仪器中，风杯风速计无疑是最常用、使用历史最长的一种。它成本

3、较低，使用方便，但也存在着不少问题，如这些机械装置因具有移动部件而易磨损，体积较人，需要经常维护，且仪器支架和安装支架对测量精度有着很大的影响。其机械结构可能受到恶劣天气的损害，易出现结冰和吹折的现象。沙尘和盐雾也会对其造成腐蚀，防尘能力差。同时，机械式风速风向仪还存在启动风速，低于启动值的风速将不能驱动螺旋桨或者风杯进行旋转。对于低于启动风速的微风，机械式风速仪将无法测量。近期以來，人们也利用更高端的激光及声学原理研制风速计，但其非常昂贵的价格限制了它的发展进程。超声波风速风向仪其中发展较为迅速，普遍受到人们关注的是超声波风速风向仪——利用超声波在空气中传播速度受风的影响来测量风速。即相

4、互垂直的两对超声换能器分时发送声波脉冲，通过测量接收端的时间或频率（多普勒变换）差别来计算风速。它克服了机械式风速风向仪的上述缺点，没冇Y机械活动支架，不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题，也没冇“机械惯性”，理论上忖以测量的风速范围下限为零，不存在启动风速•，风速上限对以根据传感器间距进行调整。不仅延长了传感器寿命，而且提高了测风精度。超声波风速风向仪主要二维与三维两种。现在国内风速风向仪的市场基木上是由国外的厂家垄断着。国内从事测风设备生产的厂家主要有深圳智翔宇仪器设备公司等。智翔宇公司是一家专门从事仪器设备研发与生产的高科技企业，其自主研发的"超声波风速风向仪’*是国内首创，代表产品有：

5、CFF-2型与CFF-3型超声波风速风向仪。但在技术上，国内厂家普遍不如国外的厂家技术成熟和完备，多数为代理国外产品，如香港培徳国际有限公司等。它主要代理英国GILL公司的二维和三维超声波风速风向仪。国内外常用的风速风向仪由于国外的风电事业起步较早，所以风速风向仪的研发都处在比较先进的位置，技术也相对的较成熟，国外主要的超声波风速风向仪生产厂家有：英国GHI公司、芬兰Vaisala公司、美国CampbellScientific、美国RMYoung、美国MetOne公司等。U前Gill公司的超声波风速风向传感器占主导地位。主要代表有：WindMaster、WindMasterpro三维超声波

6、风速风向仪、Solent研究型HS-50三维超声波风速风向仪、WindObserverII、WindSonic二维超声风速风向仪等。Campbell公司的超声风速仪以CSAT3为主要代表。Vaisala公司主要有WS425等型号、而Young公司则主要以81000三维超声风速仪为代表。风速风向传感器作为风电开发不可缺少的重要组成部分，直接影响着风机的可靠性和发电效率的最人化，也直接关系到风电场业主的利润、赢利能力、满意度！内蒙古地处我国北方地区，风电厂大多位于野外自然环境恶劣的地方，冬春季节气温低、沙尘大，对系统的工作温度及抗折性要求很苛刻。现有的机械式产品在这方面存在不足。因此，超声波风

7、速风向传感器冇着广阔的应用前景。