超聲波傳感器把每台風機變成測風塔
發布時間:2019-02-22 責任編輯:wenwei
【導讀】如(ru)何(he)精(jing)準(zhun)測(ce)風(feng)?如(ru)何(he)增(zeng)功(gong)提(ti)效(xiao)?如(ru)何(he)優(you)化(hua)投(tou)資(zi)?這(zhe)恐(kong)怕(pa)是(shi)每(mei)個(ge)風(feng)電(dian)場(chang)業(ye)主(zhu)和(he)廠(chang)家(jia)都(dou)在(zai)琢(zhuo)磨(mo)的(de)事(shi)情(qing)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)一(yi)個(ge)新(xin)技(ji)術(shu),或(huo)者(zhe)是(shi)新(xin)方(fang)法(fa),叫(jiao)iSpin,或許是未來的趨勢,先了解一下吧。
iSpin超聲波傳感器可以代替原有的機艙風速風向儀,由於測風角度為180度,可用於風機控製和停機,不能用來啟機,因為從風機後麵吹來的風感知不到,因此需要一個簡單的風向標配合。而且,安裝了iSpin超聲波傳感器的風機就相當於一個測風塔,業主對所有風機的運行數據可以有非常精準的掌握,這可以使風場運行更加智能。
超聲波並不是新技術,但應用於測風是在2004年由丹麥科技大學教授發明的,2011年,ROMO wind 公司成立,並購買這項技術。2013年,IEC 61400-12-2標準將該技術列為風場績效監測技術。
ROMO Wind 是一個瑞士-丹麥科技公司,利用其專有的全球專利iSpin技術為風電產業提供應用服務和產品。ROMO Wind的總部設立在瑞士,技術和運營總部設立在丹麥。此外,ROMO在德國、西班牙、意大利、法國和英國都設有銷售辦事處。ROMO Wind 在美國的業務由Vestas非排他性代理。現有客戶為所有歐洲的主要風電場運營商,四個領先的整機商也已測試和批準采用ROMO Wind的iSpin技術。
“風能來自於對風資源的掌握”
weileduifengjidexingnengjinxingkekaodejiance,xuyaojubeiyidingliangdeyouguandaorunenglianghefenglidezhishi。danshixianyoudefengjijicangdechuanganqi,anzhuangzaifengjijicangdedingbuweizhi,tigongdefengliceliangbugouzhunquehekekao,duiyufengjidexingnengjianceyebunengzuodaozhunquehekekao。yincihennanshixianfengjigaijinhuodangfengjixingnengxiajiangshijinxingganyu。
與很多革命性的發明一樣,iSpin對於這個關鍵性行業難題的解決方法簡單而完美:iSpin 的(de)風(feng)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)為(wei)超(chao)聲(sheng)波(bo)傳(chuan)感(gan)器(qi),放(fang)置(zhi)在(zai)風(feng)機(ji)導(dao)流(liu)罩(zhao)上(shang),這(zhe)裏(li)對(dui)測(ce)風(feng)的(de)幹(gan)擾(rao)最(zui)小(xiao)而(er)且(qie)易(yi)於(yu)理(li)解(jie),可(ke)以(yi)完(wan)全(quan)糾(jiu)正(zheng)。這(zhe)開(kai)辟(pi)了(le)很(hen)多(duo)重(zhong)要(yao)的(de)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong),構(gou)成(cheng)ROMO Wind的iSpin產品和服務的核心。

iSpin傳感器可以監測如下諸多參數,而且不受尾流和地形影響。
- 自由流風速
- 偏向誤差
- 入流角度
- 湍流度
- 溫度
- 空氣密度(通過加裝空氣壓強傳感器)
- 風向(通過加裝機艙風向傳感器)
iSpin超聲波傳感器的標定:
對超聲波傳感器的標定有五個步驟,每種機型隻需要標定一次,傳遞函數即可應用於不同地形風場的同樣機型。
一是出廠時在無風狀態下做標定
二是風洞標定
三是在安裝時對安裝精度做標定
四是根據導流罩形狀做標定,將風機偏航正負40度
五是測風塔標定,僅用於負荷曲線測量。
iSpin超聲波傳感器的安裝:
zaizhengliuzhaoqianduan,duichenganzhuangsangechuanganqi,keyiwanchengsuoyoucanshudeceliang。anzhuangshijianyueweibantian,danzhuyaoshiyongjiguangdingweianzhuangkong,zhiyuzuankongheanzhuangzhixu10分鍾,安裝精度要求1.5厘米。
功率曲線測量和iSpin監控原理
iSpin的(de)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)性(xing)優(you)勢(shi),除(chu)了(le)它(ta)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)的(de)成(cheng)本(ben)和(he)較(jiao)低(di)的(de)維(wei)護(hu)要(yao)求(qiu),另(ling)一(yi)點(dian)是(shi)風(feng)測(ce)量(liang)不(bu)受(shou)地(di)形(xing)或(huo)附(fu)近(jin)風(feng)機(ji)的(de)尾(wei)流(liu)影(ying)響(xiang)。因(yin)此(ci),與(yu)機(ji)艙(cang)風(feng)速(su)計(ji)和(he)前(qian)瞻(zhan)性(xing)的(de)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)如(ru)LiDAR相比,iSpin可以在整個風電場的全生命周期中準確並永久地測量所有地形的風力並且保證100%的數據可用性。這適用於所有風機相關部門無需對材料數據進行過濾,這一點獨一無二。這對於良好的風功率曲線測量至關重要——iSpin還可以用於風機控製。
iSpin真(zhen)正(zheng)獨(du)特(te)的(de)地(di)方(fang),是(shi)可(ke)以(yi)對(dui)比(bi)各(ge)風(feng)機(ji)之(zhi)間(jian)對(dui)比(bi)功(gong)率(lv)曲(qu)線(xian)和(he)偏(pian)航(hang)誤(wu)差(cha)測(ce)量(liang),無(wu)論(lun)風(feng)機(ji)是(shi)在(zai)同(tong)一(yi)風(feng)電(dian)場(chang)或(huo)世(shi)界(jie)其(qi)他(ta)地(di)區(qu)。原(yuan)因(yin)是(shi)與(yu)機(ji)艙(cang)風(feng)速(su)計(ji)不(bu)同(tong),即(ji)使(shi)在(zai)複(fu)雜(za)的(de)地(di)形(xing)iSpin校準也非常穩固。iSpin測量的穩定性如下所示。

每種風機類型,iSpin僅需校準一次,iSpin因此可以用於世界任何地方的任何風電場的高度精確測量,以及對比所有其他相同類型風機的功率曲線。由於iSpin應用了十分穩健的超聲波測量技術,可以用於監測特定風機在整個全生命周期的性能測量和功率曲線監控。ROMO把這個獨特的屬性稱為 “iSpin監護” 理念,示意如下:

當使用iSpin監護(綠色曲線)時,隻有真正出力表現不佳的風機會被識別出來,而SCADA功率曲線(黃色曲線)不能提供一個準確的風機性能測量。
顯著改善風機質保和風電場資產的可能性
當dang前qian,風feng機ji整zheng機ji廠chang家jia的de功gong率lv曲qu線xian保bao證zheng是shi基ji於yu測ce風feng塔ta數shu據ju的de,對dui於yu風feng電dian場chang業ye主zhu來lai說shuo可ke能neng並bing沒mei有you多duo大da意yi義yi。如ru果guo技ji術shu上shang可ke行xing,測ce風feng塔ta驗yan證zheng方fang法fa僅jin能neng用yong於yu一yi到dao三san個ge風feng電dian場chang的de風feng機ji。昂ang貴gui的de測ce風feng塔ta在zai特te殊shu的de地di形xing和he海hai上shang經jing常chang不bu能neng使shi用yong,而er且qie它ta們men不bu適shi用yong於yu全quan生sheng命ming周zhou期qi的de性xing能neng監jian控kong,甚shen至zhi隻zhi能neng應ying用yong於yu一yi小xiao部bu分fen的de風feng機ji。此ci外wai,ROMO還可以通過其五年風電場“iSpin監控”為整機商提供了顯著的競爭優勢——不僅僅是在海上風電。

風電機一直被視為單獨運作的發電機;其實它們也可以與風電場內的複雜網絡一起工作,它們對彼此的生產能力和負荷產生強烈影響。
最近,一些整機製造商,比如GE, Siemens 和Envision正zheng著zhe手shou建jian設she數shu字zi化hua風feng電dian場chang,通tong過guo引yin入ru先xian進jin的de自zi學xue軟ruan件jian解jie決jue方fang案an優you化hua風feng機ji的de交jiao互hu,風feng電dian場chang的de生sheng產chan和he經jing營ying,還hai有you使shi用yong多duo個ge風feng電dian場chang的de數shu據ju優you化hua生sheng產chan預yu測ce。這zhe樣yang的de數shu字zi解jie決jue方fang案an在zai風feng電dian行xing業ye顯xian然ran需xu要yao實shi時shi的de高gao質zhi量liang風feng能neng數shu據ju輸shu入ru,然ran而er,由you於yu上shang麵mian提ti及ji的de原yuan因yin,目mu前qian來lai說shuo是shi還hai不bu可ke能neng實shi現xian的de。所suo有you的de數shu字zi模mo型xing需xu要yao高gao質zhi量liang的de數shu據ju輸shu入ru來lai進jin行xing函han數shu優you化hua,否fou則ze其qi結jie果guo意yi義yi有you限xian,如ru“垃圾入-垃圾出”。因為iSpin適用於在所有風電場的風機的永久和實時風速測量,ROMO堅信iSpin能夠幫助促進風電行業的快速持續數字化,以及風電產業園的組合控製。
偏航誤差檢測和立即校正為業主提供了額外的年度能源產量(AEP)

在過去的幾年時間裏,ROMO已經完成了超過300多台風機,40種風機型號,偏航誤差的測量。下麵這個樣本,主要是基於隨機選擇的風機,表明超過50%的風機遭受過嚴重的偏航失調。
校正/監測偏航誤差可以為業主帶來直接的收益,對應於一個平均AEP增益為1.5-2%。對於一些類型的風機,這個數據可以更高。
iSpin解決的行業難題可以直接與機艙電流傳感器以及下表中的機艙激光雷達做對比。目前唯一可用的其他技術——測風塔,可以說在市場中沒有競爭力。

ROMO Wind 目前供應歐洲和美國市場
ROMO目前提供風電機升級改造服務,包括iSpin用於功率曲線測量和/或檢測和協助校正偏航失調。作為測量方法,iSpin在測量期之後可以被刪除;或者iSpin提供長期的監控服務,iSpin傳感器安裝於風電機內並保留5-10年。在後一種情況下,業主支付iSpin的安裝費用,以及之後產生的的月度監控費用和任何再現的失調警報。
在歐洲,ROMO產品已經應用於幾乎所有主要的公用事業和風電場運營商。iSpin已經被大型的陸上和海上風電運營商測量和驗證,而且通過了國際知名檢測機構如:DNV-GL, ECN和DTUWind Energy的審查和批準。一些大型的公用事業客戶目前正在測試的不同階段,有些業主選擇在風電場後續項目中逐步部署iSpin。
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