No contexto atual, a escassez de recursos e a deterioração ambiental tornaram-se problemas muito proeminentes em todo o país, e o desenvolvimento e o uso racional de energias renováveis tornaram-se um tema de grande preocupação. A energia eólica, como uma fonte de energia renovável não poluente, possui grande potencial de desenvolvimento. A indústria eólica se consolidou como um novo campo energético, bastante maduro e com perspectivas de crescimento promissoras, e sensores de velocidade do vento, incluindo sensores ultrassônicos, já são amplamente utilizados.
Primeiramente, a aplicação do sensor de velocidade e direção do vento.
Sensores de velocidade e direção do vento são amplamente utilizados na geração de energia eólica. A energia cinética do vento é convertida em energia cinética mecânica, e esta, por sua vez, é convertida em energia cinética elétrica, que é a energia eólica. O princípio da geração de energia eólica consiste em utilizar o vento para acionar a rotação das pás de uma turbina eólica e, em seguida, aumentar a velocidade de rotação por meio de um redutor de velocidade para impulsionar o gerador e gerar eletricidade.
Embora o processo de geração de energia eólica seja extremamente ecológico, a instabilidade desse processo faz com que seu custo seja mais elevado do que o de outras fontes de energia. Portanto, para controlar a energia eólica de forma eficaz, acompanhando as mudanças nos padrões do vento para atingir a geração máxima e reduzir custos, é fundamental medir com precisão e em tempo real a direção e a velocidade do vento, de modo a controlar os ventiladores adequadamente. Além disso, a seleção da localização de parques eólicos também exige a previsão prévia da velocidade e da direção do vento para fornecer uma base sólida para análises. Assim, o uso de sensores de velocidade e direção do vento para medir com precisão esses parâmetros é crucial na geração de energia eólica.
Em segundo lugar, o princípio do sensor de velocidade e direção do vento.
1. Sensor mecânico de velocidade e direção do vento
O sensor mecânico de velocidade e direção do vento, devido à presença de um eixo rotativo mecânico, divide-se em dois tipos de equipamento: sensor de velocidade do vento e sensor de direção do vento.
Sensor de velocidade do vento
Um sensor mecânico de velocidade do vento é um sensor capaz de medir continuamente a velocidade do vento e o volume de ar (volume de ar = velocidade do vento × área da seção transversal). O sensor de velocidade do vento mais comum é o sensor de vento de conchas hemisféricas, cuja invenção é atribuída a Robinson, na Grã-Bretanha. A seção de medição consiste em três ou quatro conchas hemisféricas, montadas em um mesmo ângulo em um suporte giratório fixado no solo vertical.
sensor de direção do vento
O sensor de direção do vento é um dispositivo físico que detecta e capta a informação da direção do vento através da rotação de uma seta indicadora, transmitindo-a para um dial coaxial e emitindo simultaneamente o valor correspondente à direção do vento. Seu corpo principal utiliza a estrutura mecânica de uma biruta; quando o vento incide sobre a pá traseira da biruta, a seta aponta na direção do vento. Para manter a sensibilidade à direção, diferentes mecanismos internos também são utilizados para identificar a direção do vento no sensor.
2. Sensor ultrassônico de velocidade e direção do vento
O princípio de funcionamento da onda ultrassônica é utilizar o método da diferença de tempo ultrassônica para medir a velocidade e a direção do vento. Devido à velocidade com que o som se propaga no ar, ele é sobreposto pela velocidade do fluxo de ar ascendente proveniente do vento. Se a onda ultrassônica se propaga na mesma direção do vento, sua velocidade aumenta; por outro lado, se a direção de propagação do ultrassom for oposta à do vento, sua velocidade diminui. Portanto, sob condições de detecção fixas, a velocidade de propagação ultrassônica no ar pode ser correlacionada com a velocidade do vento. A velocidade e a direção precisas do vento podem ser obtidas por meio de cálculos. Como as ondas sonoras se propagam no ar, sua velocidade é fortemente influenciada pela temperatura; o sensor de velocidade do vento detecta duas direções opostas em dois canais, portanto, a temperatura tem um efeito desprezível na velocidade das ondas sonoras.
Como parte indispensável do desenvolvimento da energia eólica, o sensor de velocidade e direção do vento afeta diretamente a confiabilidade e a eficiência de geração de energia do ventilador, estando também diretamente relacionado aos lucros, à rentabilidade e à satisfação do setor. Atualmente, as usinas eólicas estão, em sua maioria, localizadas em ambientes naturais inóspitos, com baixas temperaturas e grande quantidade de poeira, o que impõe requisitos muito rigorosos de temperatura de operação e resistência à flexão. Os produtos mecânicos existentes apresentam algumas deficiências nesse aspecto. Portanto, os sensores ultrassônicos de velocidade e direção do vento podem ter amplas perspectivas de aplicação na indústria de energia eólica.
Data da publicação: 16 de maio de 2024