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擦亮风机之眼 精准捕捉风的脉搏

时间：2022-03-28 13:02:08 来源：金风慧能

提起“多普勒效应”，大家或许有点陌生，其实它在我们的日常生活中随处可见。

举个简单的例子，当一辆救护车朝我们呼啸而来，听起来救护车汽笛的音调变高了，当它驶离我们而去，汽笛的声音听起来更加低沉，这就是“多普勒效应”。

之所以将其命名为“多普勒效应”，就是为了纪念这一自然现象的发现者——奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）。

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生活中，“多普勒效应”的应用比比皆是，包括医学诊断上的“彩超”，测量机动车车速的雷达测速仪等等。

如今，金风慧能的技术专家们，将基于“多普勒效应”的超声波风速风向仪应用到风电机组，替代传统的机械式风向标、风速仪，对于提升风资源的合理利用率，减少风机故障有着重大意义。

为什么机械式风速仪不靠谱？

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受制于当时技术手段的制约，早期兆瓦级风机主要装配的是机械式风向标和风速仪。

在机组运行多年后，特别是北方多风沙地区，机械式风向标和风速仪极易出现轴承卡涩现象，导致风速测量精度不足或风向测量偏差，不仅会造成发电量损失，还会因为对风角度过大带来额外的机组载荷；在强风天气下，尤其是到达切出风速后无法及时判断，将使机组处于危险工况。

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特别是在低温、冰雪天气下，机械式风向标和风速仪易出现冻结，导致机组故障停机。

风向和风速测量装置，就像是风电机组的眼睛和耳朵，如果这个装置失效，就好像一个人失去了视觉和听觉的感知能力，无法行动、无法对外界做出反馈。

而超声波风向风速仪，可以根本上解决此类问题。

超声波风速风向仪，精准感知风的律动

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超声波风速风向仪，是利用超声波在空气中传播速度受空气流动（风）的影响来感知风的律动，采用的正是“多普勒效应”造成的超声波发射和接收的频率之差（多普勒频移），来计算风速和风向。

与传统的的风杯或旋翼式机械风速仪、风向仪相比，超声波风速风向仪有以下几项优势：

1►无惯性测量，充分揭示风的特性

整个测风系统没有任何机械转动部件，属于无惯性测量，能精准测量出自然风中阵风脉动的高频成分，结合计算机技术，可在更高层次上揭示风的特性，对于提升抗风减灾能力、实现风资源的合理利用有着积极意义。

2►一体式设计，可靠性更高

采用一体式结构设计，无机械位移，不会发生物理磨损；外壳采用工程塑料材质，使用寿命长。

3►误差识别，保障强风下的测量精度

采用随机误差识别技术，强风下也可保证测量的低离散误差，使输出更平稳。

调试与校正，缺一不可

进行超声波风速风向仪的替代改造，不仅仅是“一拆一装”那么简单，改造后需要使用专业的工艺装备进行校正，保证机组对风角度的准确性，从而充分利用风资源，提高机组发电量。

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校准工艺装备

超声波风速风向仪测量风速、风向的原理与机械式风向标、风速仪不同，在升级后，需要根据机组的塔筒高度、叶轮直径等综合性配置进行技术参数计算，对机组程序的相关技术参数进行优化升级，保证最先进的装备可以发挥其最优的作用。

东北某风场完成改造，彻底消除原机组故障顽疾

2020年，金风慧能与东北某项目业主合作，在全场86台1.5MW机组上，实施了超声波风速风向仪的替代性改造。

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超声波风速风向仪安装效果

据统计，在技改实施前，整个风场每年因机械式风向标、风速仪问题，导致的故障停机次数达到516次，严重影响机组可利用率并造成发电量损失。

利用超声波风速风向仪进行替代改造后，整体运行稳定，风速和风向测量准确，未发生一次因超声波风速风向仪故障导致的故障停机，在减少发电量损失和运维成本的同时，更有效保障了全场机组的安全运行。

超声波风速风向仪作为一种先进、可靠的专用测量装置，已经在各行各业大展拳脚，其在风电行业的应用，也必将为存量风电资产的提质增效和安全运行创造更大价值。


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