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再生可能エネルギーテクノロジー(中国)、2011年秋発行

風力タービンの風速と風向測定
独特な超音波テクノロジー - 風速と風向測定は、風力タービンの効果的かつ安全な作動にとって重要です。

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理想的な風速・風向センサーは、中断、再測定、メンテナンスなしに正確なデータをタービンの寿命まで1秒当たり4または5回提供します。それは‘設置するだけメンテナンス不要’です。しかしながら、風力タービンの先は敏感な設備部品にとって非常な有害環境です。雨、氷、雹、雪、埃、極度の熱気と冷気、振動や雷の問題があります。従来の機械的風速・風向センサーは定期的なメンテナンスを必要とし、砂によりダメージを受ける可能性があり、また氷結しない状態に保つのは簡単ではありません。

飛行時間を測定する超音波風速・風向センサー(超音波シグナルがあるポイントから別のポイントまで移動するのにどれ程かかるのか)はこれら問題のいくつかを克服できます。しかしながら、その規模と工事は加熱を難しくさせ、物理的ダメージを生じやすい傾向にあります。

しかしながら、3つ目の利用可能なオプション、音響共鳴超音波測定があります。これは、小さな空洞の中に共振される音響(超音)波を利用した特許ソリッドステートテクノロジーです。これは多くの利益をもたらします: 小規模計量工事、長い寿命、高度な物理的力、高度なデータ有用性とライフタイムに渡る良い正確性。このテクノロジーは、晒されている部分がなく、過酷な天候状態下で作動する強健なセンサーを提供しています。低消費電力であり、他のテクノロジーに影響する環境要因に対して内蔵補償を提供します。

センサーは2つの平行プレートから成り、その1つは三角形の形で配置された3つの変換器を含みます。1回に1つの変換器が超音波シグナルを伝達します。このシグナルは外部に発信し、反響が戻ってくる上部リフレクタに当たると今度は下部リフレクタに当たり、再び反響します。超音波はエネルギー全てがなくなるまで1組のリフレクタユニット間で跳ね返り続けます;これには約200回のリフレクタを伴います。

反響はフェースで組み合わせて垂直準定常波を作り出します; これはシグナル強度に劇的な増加を与えます。これは水平面において2Dラジアル進行波のように導出します。

気流の測定は、進行波の動きから導出されます。 変換器ペア間にあるフェーズの差異は風速と風向を一組の軸に沿って示します。従って、3つすべての振動板ペアの間にあるフェーズの差異を測定することにより、三角形(振動板によって形成)の辺に沿った空気流のコンポーネントベクトルを計算することができます。これらのベクトルを組み合わせて、全体の速度と方向を算出します。

さらに、温度、湿気、圧力の中の変化により生じた音の速度の振動は、定常波により自動的に補償されます。テクノロジーが周波を調整して応答を最大化し、音響を維持するようにします。これらの条件の下、音速から独立した測定が可能となります。

反響の利用により、信号雑音比が確実に非常に高いものとなり、強力シグナルの読取りは容易で、干渉に対して高い抵抗力を有しています。

音響共振テクノロジーはイギリス・ロンドンを基盤にするFT Technologiesにより発明され特許化されています。Acu-Resとして現在知られるそのテクノロジーは風速・風向センサーのFT702LTシリーズに組み込まれ、ほぼ10年間タービンコントロールに利用されています。中国と世界中でこのテクノロジーは20社以上のタービン製造業者とデザイナーにより特化されています。

センサー最新版バージョン22は25以上の異なる国際試験に合格し、テクノロジーを利用するFTセンサーAcu-Resの強度と効果を示しています。

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