提起“多普勒效應”，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，當一輛救護車朝我們呼嘯而來，聽起來救護車汽笛的音調變高了，當它駛離我們而去，汽笛的聲音聽起來更加低沉，這就是“多普勒效應”。
之所以將其命名為“多普勒效應”，就是為了紀念這一自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者——奧地利物理學家及數(shù)學家克里斯琴·約翰·多普勒（Christian Johann Doppler）。
生活中，“多普勒效應”的應用比比皆是，包括醫(yī)學診斷上的“彩超”，測量機動車車速的雷達測速儀等等。
如今，金風慧能的技術專家們，將基于“多普勒效應”的超聲波風速風向儀應用到風電機組，替代傳統(tǒng)的機械式風向標、風速儀，對于提升風資源的合理利用率，減少風機故障有著重大意義。
為什么機械式風速儀不靠譜？
受制于當時技術手段的制約，早期兆瓦級風機主要裝配的是機械式風向標和風速儀。
在機組運行多年后，特別是北方多風沙地區(qū)，機械式風向標和風速儀極易出現(xiàn)軸承卡澀現(xiàn)象，導致風速測量精度不足或風向測量偏差，不僅會造成發(fā)電量損失，還會因為對風角度過大帶來額外的機組載荷；在強風天氣下，尤其是到達切出風速后無法及時判斷，將使機組處于危險工況。
特別是在低溫、冰雪天氣下，機械式風向標和風速儀易出現(xiàn)凍結，導致機組故障停機。
風向和風速測量裝置，就像是風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。
而超聲波風向風速儀，可以根本上解決此類問題。
超聲波風速風向儀，精準感知風的律動
超聲波風速風向儀，是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動（風）的影響來感知風的律動，采用的正是“多普勒效應”造成的超聲波發(fā)射和接收的頻率之差（多普勒頻移），來計算風速和風向。
與傳統(tǒng)的的風杯或旋翼式機械風速儀、風向儀相比，超聲波風速風向儀有以下幾項優(yōu)勢：
1?無慣性測量，充分揭示風的特性
整個測風系統(tǒng)沒有任何機械轉動部件，屬于無慣性測量，能精準測量出自然風中陣風脈動的高頻成分，結合計算機技術，可在更高層次上揭示風的特性，對于提升抗風減災能力、實現(xiàn)風資源的合理利用有著積極意義。
2?一體式設計，可靠性更高
采用一體式結構設計，無機械位移，不會發(fā)生物理磨損；外殼采用工程塑料材質，使用壽命長。
3?誤差識別，保障強風下的測量精度
采用隨機誤差識別技術，強風下也可保證測量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn)。
調試與校正，缺一不可
進行超聲波風速風向儀的替代改造，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，保證機組對風角度的準確性，從而充分利用風資源，提高機組發(fā)電量。
校準工藝裝備
超聲波風速風向儀測量風速、風向的原理與機械式風向標、風速儀不同，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參數(shù)計算，對機組程序的相關技術參數(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。
東北某風場完成改造，徹底消除原機組故障頑疾
2020年，金風慧能與東北某項目業(yè)主合作，在全場86臺1.5MW機組上，實施了超聲波風速風向儀的替代性改造。
超聲波風速風向儀安裝效果
據(jù)統(tǒng)計，在技改實施前，整個風場每年因機械式風向標、風速儀問題，導致的故障停機次數(shù)達到516次，嚴重影響機組可利用率并造成發(fā)電量損失。
利用超聲波風速風向儀進行替代改造后，整體運行穩(wěn)定，風速和風向測量準確，未發(fā)生一次因超聲波風速風向儀故障導致的故障停機，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。
超聲波風速風向儀作為一種先進、可靠的專用測量裝置，已經(jīng)在各行各業(yè)大展拳腳，其在風電行業(yè)的應用，也必將為存量風電資產(chǎn)的提質增效和安全運行創(chuàng)造更大價值。
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