تطبيق مستشعر سرعة واتجاه الرياح في صناعة طاقة الرياح

في ظل الظروف الراهنة، بات نقص الموارد وتدهور البيئة من أبرز المشكلات التي تواجه البلاد. وقد أصبح تطوير الطاقة المتجددة واستخدامها بشكل رشيد موضوعًا بالغ الأهمية. تتمتع طاقة الرياح بإمكانات هائلة للتطوير باعتبارها مصدرًا نظيفًا للطاقة المتجددة. وقد أصبحت صناعة طاقة الرياح قطاعًا ناضجًا وواعدًا في مجال الطاقة الجديدة. وفي الوقت نفسه، شاع استخدام أجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح، بما في ذلك أجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح فوق الصوتية.

1. استخدام أجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح: تُستخدم أجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح على نطاق واسع في توليد الطاقة من الرياح؛ حيث تُحوّل الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة حركية ميكانيكية، ثم تُحوّل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حركية كهربائية، وهو ما يُعرف بتوليد الطاقة من الرياح. ويعتمد مبدأ توليد الطاقة من الرياح على استخدام الرياح لتدوير شفرات طاحونة الهواء، ثم زيادة سرعة الدوران باستخدام مُسرّع سرعة لتشغيل المولد وتوليد الكهرباء. وعلى الرغم من أن عملية توليد الطاقة من الرياح صديقة للبيئة للغاية، إلا أن عدم استقرارها يجعلها أكثر تكلفة من مصادر الطاقة الأخرى. لذلك، من الضروري التحكم الجيد في توليد الطاقة من الرياح للحصول على أقصى قدرة توليد ممكنة من خلال متابعة تغيرات الرياح. ولتقليل التكاليف، من الضروري قياس اتجاه وسرعة الرياح بدقة وفي الوقت المناسب للتحكم في توربينات الرياح وفقًا لذلك؛ بالإضافة إلى ذلك، يتطلب تحديد مواقع مزارع الرياح أيضًا التنبؤ المسبق بسرعة واتجاه الرياح لتوفير أساس تحليلي منطقي. لذلك، فإن استخدام أجهزة استشعار سرعة واتجاه الرياح لقياس معلمات الرياح بدقة أمر بالغ الأهمية في توليد طاقة الرياح.

2. مبدأ عمل مستشعر سرعة واتجاه الرياح

2.1. مستشعر ميكانيكي لسرعة واتجاه الرياح
ينقسم مستشعر سرعة واتجاه الرياح الميكانيكي إلى نوعين: مستشعر سرعة الرياح ومستشعر اتجاه الرياح، وذلك بسبب وجود عمود ميكانيكي. مستشعر سرعة الرياح: يتكون مستشعر سرعة الرياح من مستشعر يقيس سرعة الرياح وحجم الهواء (حجم الهواء = سرعة الرياح × مساحة المقطع العرضي) بشكل مستمر. يُعد مستشعر سرعة الرياح من نوع "كأس الرياح" الأكثر شيوعًا. ووفقًا للروايات، فقد اخترعه روبنسون في المملكة المتحدة. يتكون جزء القياس من ثلاثة أو أربعة أكواب رياح نصف كروية. تُثبّت أكواب الرياح على دعامة دوارة عمودية على الأرض بزوايا متساوية في اتجاه واحد. مستشعر اتجاه الرياح: يكشف مستشعر اتجاه الرياح معلومات اتجاه الرياح من الخارج عن طريق دوران مؤشر اتجاه الرياح، وينقلها إلى مشفر محوري، وفي الوقت نفسه يُخرج إشارة مادية تتوافق مع قيمة اتجاه الرياح. يعتمد هيكله الرئيسي على بنية ميكانيكية تشبه دوارة الرياح، فعندما تهب الرياح باتجاه ذيل الدوارة، يشير مؤشرها إلى اتجاه الرياح. وللحفاظ على حساسية الاتجاه، يتم استخدام آليات داخلية مختلفة لتحديد اتجاه مستشعر سرعة الرياح.

2.2. مستشعر سرعة واتجاه الرياح بالموجات فوق الصوتية
يعتمد مبدأ عمل الموجات فوق الصوتية على استخدام طريقة فرق التوقيت لقياس سرعة واتجاه الرياح. ونظرًا لسرعة انتشار الصوت في الهواء، فإنه يتراكب مع سرعة تدفق الهواء في اتجاه الرياح. فإذا كان اتجاه انتشار الموجة فوق الصوتية هو نفسه اتجاه الرياح، فإن سرعتها تزداد؛ وعلى العكس، إذا كان اتجاه انتشارها معاكسًا لاتجاه الرياح، فإن سرعتها تتباطأ. لذلك، في ظل ظروف قياس ثابتة، يمكن ربط سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء بدالة سرعة الرياح. ويمكن الحصول على سرعة واتجاه الرياح بدقة عن طريق الحساب. وتتأثر سرعة الموجة الصوتية أثناء انتشارها في الهواء بشكل كبير بدرجة الحرارة. يستشعر مستشعر سرعة الرياح اتجاهين متعاكسين على قناتين، لذا فإن تأثير درجة الحرارة على سرعة الموجة الصوتية ضئيل للغاية. تُعدّ مستشعرات سرعة واتجاه الرياح جزءًا لا غنى عنه في تطوير طاقة الرياح، إذ تؤثر بشكل مباشر على موثوقية وكفاءة توليد الطاقة لتوربينات الرياح، كما تؤثر بشكل مباشر على ربحية ورضا قطاع طاقة الرياح. حاليًا، تقع معظم محطات طاقة الرياح في بيئات طبيعية قاسية. وتفرض هذه البيئة، ذات درجات الحرارة المنخفضة وكثافة الرمال والغبار، متطلبات صارمة على درجة حرارة التشغيل ومقاومة الانحناء للنظام. وتفتقر المنتجات الميكانيكية الحالية إلى بعض الكفاءة في هذا الجانب. لهذا السبب، قد تتمتع مستشعرات سرعة واتجاه الرياح فوق الصوتية بآفاق تطبيق واسعة في قطاع طاقة الرياح.

تعتبر شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة واحدة من الموردين الرائدين لمنتجات حلول أجهزة الاستشعار في الصين.
احصل على استشارات فعّالة من حيث التكلفة واحترافية في مجال أنظمة مراقبة البيئة لحلولك لدى شركة ريكا سينسورز. خبراء شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة هم خيارك الأمثل!
يمكن تطبيق حلول الاستشعار بطرق مختلفة مثل مستشعرات الشركات المصنعة الأصلية.
تقدم شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة مجموعة متنوعة من المنتجات بما يتماشى مع المعايير الدولية، بالإضافة إلى فريق من المحترفين القادرين على تقديم حلول مناسبة للمشاكل القائمة في أنظمة مراقبة البيئة وحلول أجهزة الاستشعار.
إن أفضل طريقة لتحديد الاستراتيجية المثالية لحل أجهزة الاستشعار هي اختبار وتحسين أساليب البيع والتسويق الخاصة بك باستمرار.