风速风向传感器在风电行业的应用

在如今的大环境下，资源短缺、环境恶化已经成为全国各地非常突出的一个问题，如何合理开发和利用可再生能源已经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大的发展潜力，风力行业成为新能源领域中，成熟和发展前景的行业，同时风速风向传感器以及超声波风速风向传感器也得到了广泛的应用。

一、风速风向传感器的应用

风速风向传感器广泛应用于风力发电；风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

虽然风力发电过程极为环保，但是风力发电稳定性不足却使得风能发电比其他能源发电的成本高，所以要想很好的控制风机发电，使之跟随风的变化而获取极限发电功率从而降低成本就必须准确及时地测出风向和风速,以便对风机进行相应地控制；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，使用风速风向传感器准确测量风参数，在风力发电中是至关重要的。

二、风速风向传感器的原理

1、机械式风速风向传感器

机械式风速风向传感器由于存在机械转轴，因此分为风速传感器和风向传感器两款设备：

风速传感器

机械式结构的风速传感器是一种采用可以连续测量风速和风量（风量=风速×横截面积）大小的传感器。比较常见的风速传感器是风杯式风速传感器，该传感器相传是由英国鲁滨孙发明的。测量部分是由三个或四个半球形的风杯组成，风杯顺着一个方向，按均等角度安装在垂直地面的旋转支架上。

风向传感器

风向传感器以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的一种物理装置；它主体采用风向标的机械结构，当风吹向风向标的尾部的尾翼的时候，风向标的箭头就会指风吹过来的方向。为了保持对于方向的敏感性，同时还采用不同的内部机构来给风速传感器辨别方向。

2、超声波风速风向传感器

超声波的工作原理是利用超声波时差法来实现风速风向的测量。由于声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，那么它的速度会变慢。所以，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。 通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；风速传感器检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。

风速风向传感器作为风电开发*的重要组成部分,直接影响着风机的可靠性和发电效率，同时也直接关系到风电行业的利润、赢利能力、满意度。目前，风电厂大多位于野外自然环境恶劣的地方，气温低、沙尘大的环境，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稍有欠缺。为此，超声波风速风向传感器在风电行业或有广阔的应用前景。