——德國kriwan測(cè)風(fēng)儀在風(fēng)力發(fā)電上的應(yīng)用

　　摘要：
     
　　INT系列風(fēng)速風(fēng)向計(jì)用來測(cè)量和監(jiān)控風(fēng)力和風(fēng)向的儀器 例如用在監(jiān)控起重機(jī)的安裝,風(fēng)力發(fā)電場(chǎng),測(cè)風(fēng)塔,滑雪,空中索道,建筑管系統(tǒng),盲人保護(hù),氣象站和科學(xué)研究等唤锉。該系列產(chǎn)品屬全金屬設(shè)計(jì)(鋁)),小巧美觀,寬溫度范圍(-40...70°C),真實(shí)的偏差指示,沒有“線性錯(cuò)誤“,在抗沖擊和振動(dòng)上標(biāo)準(zhǔn)高(寬帶噪聲), 100%無需維護(hù),旋轉(zhuǎn)葉片在高風(fēng)速時(shí)不變形,防沙塵防海水腐蝕,低啟動(dòng)風(fēng)速(<0.4 m/s),抗高頻電磁干擾( ENV 50140 Teil 3, E=100V/m, 30...1000MHz),適合高端環(huán)境應(yīng)用.該系列產(chǎn)品已經(jīng)通過了ISO9001/2000管理體系認(rèn)證,UL,CSA,CE國際認(rèn)證,具有IP64的保護(hù)等級(jí)認(rèn)證巷懈。

　　功能描述
     
　　KRIWAN葉片風(fēng)速計(jì)是防暴風(fēng)雨雪設(shè)計(jì)的 這樣它可以在所有應(yīng)用中都免于維護(hù)。這套裝置中有一個(gè)自我控制的低壓加熱器（配合熱轉(zhuǎn)換器配件52N1200）具有自加熱功能,直接提供給一個(gè)測(cè)量裝置或者一個(gè)記錄裝置麦箍±炫海或者直接作為輸入電壓供給整流放大器。還需要一個(gè)5芯的連接電纜挟裂。
     
　　KRIWAN風(fēng)向傳感器用來測(cè)量144種風(fēng)向享钞。一個(gè)用來防止結(jié)冰的自調(diào)節(jié)PTC一加熱裝置和電阻器彼此連接在傳感器的端口和外罩之間用來防止靜電放電、信號(hào)通過光電方式產(chǎn)生诀蓉。一個(gè)內(nèi)置的電路回路把光信號(hào)進(jìn)行解碼變成一個(gè)與極性無關(guān)的兩路信號(hào)泄楷。

　　氣象災(zāi)害影響風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)營
　　 
　　影響風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)營的氣象災(zāi)害主要為熱帶氣旋、雷暴劝讯、龍卷風(fēng)眠荒、強(qiáng)沙塵暴、低溫及積冰等持乌，其中以熱帶氣旋最為嚴(yán)重薄称。2003年13號(hào)臺(tái)風(fēng)“杜鵑”于2003年9月2日在汕尾登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)12級(jí)硫搏，登陸點(diǎn)附近某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)測(cè)得極大風(fēng)速為57米/秒丐忠，風(fēng)電場(chǎng)25臺(tái)風(fēng)機(jī)中13臺(tái)受到不同程度損壞。2006年1號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“珍珠”5月18日凌晨穿過南澳島涝调，在廣東澄海登陸坦推，登陸時(shí)風(fēng)力12級(jí)，受其影響臭器，南澳某風(fēng)電場(chǎng)#3機(jī)組測(cè)風(fēng)系統(tǒng)瞬風(fēng)速時(shí)達(dá)到56.5米/秒擅揖，是南澳57年來經(jīng)受的最強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，南澳多臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)受損毙玻。2006年第8號(hào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“桑美”8月10日在浙江省蒼南沿海登陸豌蟋，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力17級(jí)（60米/秒）廊散，中心氣壓為920百帕，浙江蒼南霞關(guān)觀測(cè)到的極大風(fēng)速68.0米/秒夺饲，福建福鼎合掌巖觀測(cè)到的75.8米/秒奸汇，受其影響，溫州蒼南鶴頂山風(fēng)電場(chǎng)28臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部受損往声，其中5臺(tái)倒塌，損失慘重戳吝。然而浩销，熱帶氣旋對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)營也有其好的一面，強(qiáng)度較弱的熱帶氣旋及其外圍環(huán)流影響的區(qū)域听哭，可以給風(fēng)電場(chǎng)帶來較長的“滿發(fā)”時(shí)段（目前一般風(fēng)機(jī)13－25米/秒為額定風(fēng)速慢洋，大于25米/秒自動(dòng)切出）。

　　IEC 61400標(biāo)準(zhǔn)“風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全要求”中規(guī)定了各等級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)參數(shù)陆盘，其中將10分鐘平均最大風(fēng)速分為4級(jí)：50米/秒普筹、42.5米/秒、37.5米/秒和30米/秒丰搞，分別對(duì)應(yīng)著不同的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)等級(jí)沉沾。為了弄清沿海各地可能受到的熱帶氣旋影響，我們以離岸3個(gè)緯距左右的海上劃分警戒線稚铡，進(jìn)入警戒區(qū)為影響中國沿海的熱帶氣旋革辖，1961～2006年共挑取進(jìn)入警戒區(qū)的熱帶氣旋428個(gè)，使用上海臺(tái)風(fēng)研究所提供的熱帶氣旋影響期間沿岸各氣象站大風(fēng)資料旺哀，按站挑取這些熱帶氣旋影響下的最大風(fēng)速值查袄，其分布見圖2。杭州灣以南沿海風(fēng)速基本上都在25米/秒以上恤朝，杭州灣以北大多在25米/秒以下仓泣，也就是說杭州灣以北的風(fēng)電場(chǎng)遭遇熱帶氣旋破壞的可能性很小。風(fēng)速超過35米/秒的區(qū)域出現(xiàn)在福建北部和浙江沿海及福建南部至廣東西部和海南東部沿海棕虫，40米/秒以上的區(qū)域集中在珠江口以東的廣東沿海和海南東部沿海苏涧，最強(qiáng)發(fā)生在汕尾附近，即這些地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)及易受到熱帶氣旋的破壞录切。

　　 　　目前全國約75％左右的風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量在“三北”地區(qū)炎剿，這些地區(qū)冬季溫度較低，低溫成為影響風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)營的重要因素蓝角。研究表明阱穗，幾乎所有的金屬材料的疲勞極限都隨溫度的降低而提高，因此在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中使鹅，一般當(dāng)環(huán)境溫度低于-30℃時(shí)揪阶，風(fēng)機(jī)將自動(dòng)停機(jī)昌抠。當(dāng)環(huán)境溫度低于-20℃風(fēng)速超過額定風(fēng)速以后，風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行中會(huì)發(fā)生無規(guī)律的鲁僚、不可預(yù)測(cè)的葉片瞬間振動(dòng)炊苫，往往造成機(jī)組停機(jī)，并且極易導(dǎo)致葉片裂紋冰沙。此外侨艾，風(fēng)電機(jī)組所使用的潤滑油受溫度的影響也較大，因?yàn)闇囟仍降陀偷恼扯仍酱笸鼗樱蛊淞鲃?dòng)性變差唠梨，需要潤滑的部位可能得不到充分的油量供應(yīng)，從而危及設(shè)備的安全侥啤。為了在低溫下風(fēng)電機(jī)組可正常運(yùn)行当叭，在一些關(guān)鍵部件增加加熱器，進(jìn)行溫度調(diào)控弦蜀。

　　雷暴是危及風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)營的另一重要因素室午。雷電釋放的巨大能量會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組葉片損壞、發(fā)動(dòng)機(jī)絕緣擊穿栋负、控制元器件燒毀等孔菱。雷暴在我國南方發(fā)生頻率很高，因此對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的破壞也較頻繁邻因。據(jù)深圳文德風(fēng)能技術(shù)有限公司梁志標(biāo)德統(tǒng)計(jì)季础，廣東紅海灣風(fēng)電場(chǎng)投產(chǎn)后發(fā)生多次雷擊事件，其中葉片被擊中率達(dá)4％耽暖，其它通信電器元件被擊中率高達(dá)20％谦选。在我國北方夏季，雷暴雖不及南方那么嚴(yán)重英胖，但也會(huì)破壞風(fēng)電機(jī)組投惶，如張家口地區(qū)某風(fēng)電場(chǎng)今年9月受暴風(fēng)雨襲擊，一臺(tái)機(jī)組遭到雷擊皿港，過后又刮起大風(fēng)荧关，造成機(jī)組一個(gè)葉片損壞。

　　積冰也對(duì)風(fēng)電場(chǎng)安全影響很大褂傀，當(dāng)風(fēng)機(jī)葉片表面大量積冰時(shí)忍啤，會(huì)造成葉片負(fù)載增加，同時(shí)使粗糙度增大仙辟，從而降低機(jī)翼的氣動(dòng)性同波，影響機(jī)組的正常運(yùn)行。另外叠国，風(fēng)機(jī)自帶測(cè)風(fēng)儀結(jié)冰未檩，將使測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)戴尸，風(fēng)向出現(xiàn)偏差會(huì)影響風(fēng)機(jī)主動(dòng)偏航，風(fēng)速不準(zhǔn)影響風(fēng)機(jī)正常發(fā)電冤狡。輸電線積冰孙蒙，會(huì)因電線增加負(fù)重導(dǎo)致電線斷裂，影響電力送出悲雳。

　　強(qiáng)沙塵暴發(fā)生時(shí)往往風(fēng)力達(dá)8級(jí)以上挎峦，有的甚至可達(dá)12級(jí)，大風(fēng)造成風(fēng)機(jī)停機(jī)是顯而易見的条舀。同時(shí)大風(fēng)夾帶的沙礫不僅會(huì)使葉片表面嚴(yán)重磨損诽泪，甚至?xí)斐扇~面凹凸不平，影響風(fēng)機(jī)出力喇坊；另外還會(huì)破壞葉片的強(qiáng)度和韌性，影響風(fēng)機(jī)的性能便金。

　　總之知掉，熱帶氣旋、雷暴断克、強(qiáng)沙塵暴戈般、低溫和積冰均會(huì)影響風(fēng)電場(chǎng)的安全，在風(fēng)電場(chǎng)選址和可行性研究中要予以充分的關(guān)注抑琳，在風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行過程中要有完備的防范措施候塞。
 
　　風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)儀故障原因
  
　　根據(jù)測(cè)風(fēng)場(chǎng)業(yè)內(nèi)人員測(cè)風(fēng)設(shè)備運(yùn)行情況介紹，淺談一下測(cè)風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障的幾點(diǎn)原因果嗜，僅供參考季键。
　　（1）雷暴天氣易導(dǎo)致風(fēng)向標(biāo)补颗、風(fēng)速儀損壞可都。
　　（2）測(cè)鳳設(shè)備長期在潮濕環(huán)境下運(yùn)行蚓耽，壽命縮短渠牲。
　　（3）線路捆扎不結(jié)實(shí)步悠，大風(fēng)天氣造成線路中斷签杈。
　　（4）風(fēng)速儀保護(hù)等級(jí)不高鼎兽，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入沙塵失靈答姥，甚至使風(fēng)速傳感器抱死。
　〗幽巍（5）常溫測(cè)風(fēng)設(shè)備在低溫踢涌、惡劣環(huán)境下工作失靈通孽。

　　技術(shù)設(shè)計(jì)原則：針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組測(cè)風(fēng)儀的特殊要求，德國kriwan工業(yè)電子有限公司研制并開發(fā)INT系列測(cè)風(fēng)傳感器用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行睁壁。INT系列測(cè)風(fēng)儀具有防海水腐蝕背苦，自加熱功能，抗震性能好癌割，抗高頻電磁干擾( ENV 50140 Teil 3, E=100V/m, 30...1000MHz), 防極性接反(連接)腋钞，旋轉(zhuǎn)葉片在高風(fēng)速時(shí)不變形，風(fēng)向指針有極強(qiáng)的抗沖擊和振動(dòng)的能力窟怪，無掃描間隙(真正360 ° 掃描)等特點(diǎn)肺倾。
 
　　1．防海水腐蝕：Int 系列測(cè)風(fēng)儀采用全鋁鎂合金設(shè)計(jì)而成，表面通過防腐層處理嫡笔，具有防海水腐蝕功能圈咬，為海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組達(dá)到了有力的安全保障。

　　2．自加熱功能：德國kriwan工業(yè)電子有限公司自主研發(fā)PTC100熱敏電阻用于Int系列測(cè)風(fēng)儀辞仇，PTC100熱敏電阻感應(yīng)溫度變化隨著溫度的降低而加熱鹏汁，隨著溫度的增高而而降低。工作功率可達(dá)18W-20W板拂。測(cè)風(fēng)儀因全鋁鎂合金設(shè)計(jì)磕艺，加熱時(shí)通體加熱均勻，有效除去因冰雪天氣而影響測(cè)風(fēng)儀結(jié)冰的現(xiàn)象嬉竞。

　　3．抗震性能好：該系列測(cè)風(fēng)傳感器具有抗震性的專業(yè)設(shè)計(jì)光叉，風(fēng)速傳感器風(fēng)杯與風(fēng)向傳感器的尾翼有專業(yè)的抗震凹槽設(shè)計(jì)，為避免風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的震動(dòng)而影響測(cè)風(fēng)儀的數(shù)據(jù)傳輸挚躯。

　　4．抗高頻電磁干擾：內(nèi)置的高性能處理芯片為德國kriwan公司試驗(yàn)成功的高科技成果强衡，有效防止風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的高頻電磁干擾而影響測(cè)風(fēng)儀的數(shù)據(jù)傳輸。
　　5．旋轉(zhuǎn)葉片高風(fēng)速不變形：Int 系列測(cè)風(fēng)儀因采用全鋁鎂合金設(shè)計(jì)秧均，應(yīng)用特殊材質(zhì)食侮，在高風(fēng)速旋轉(zhuǎn)葉片時(shí)不變形。不會(huì)因?yàn)楦唢L(fēng)速而損壞目胡。

　　6．防極性接反：專業(yè)的傳感器接口設(shè)計(jì)锯七，航空插頭為防極性接反特殊設(shè)計(jì)。

　　7．IP64保護(hù)等級(jí)：為防沙絕塵誉己，防水做好有力的安全保護(hù)等級(jí)眉尸。
 
　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常用的INT系列測(cè)風(fēng)儀
 
 　　INT 10 風(fēng)速傳感器
　　
　　測(cè)量范圍 0...50m/s
　　精確度 ± 0,5m/s (v ≦ 50m/s);± 3% (v > 50m/s) FS
　　分辨率 <0,1m/s
　　啟動(dòng)風(fēng)速 <0,4m/s
　　信號(hào)輸出 DC 4...20mA, limited to 20,5mA
　　連接 DC 24V +50/-25%, 防反向連接
　　連接方式 5 極性插頭(M12)
　　定點(diǎn)連接導(dǎo)線 4 x 0,75mm2
　　加熱 自控加熱，供電AC/DC 30V ±20% 最大. 20VA 
　　安裝 管狀桅桿?48 mm ? 桅桿內(nèi)部最小37mm
　　尺寸 60x115mm, rotating vane風(fēng)向標(biāo) ? 212mm
　　桅桿安裝 2 VA-翼型螺釘 M8x16mm
　　重量 400g (有線纜連接時(shí)600g) 

　　INT 30 風(fēng)向傳感器
 
　　測(cè)量范圍 64 levels (± 5.625°)
　　精確度 ± 5,625°
　　開始風(fēng)速 <0,4m/s
　　信號(hào)輸出 DC 4...20mA, limited to 20,5mA
　　連接 DC 24V ±25%, 防反向連接
　　連接方式 5-pole plug (M12) 
　　定點(diǎn)連接導(dǎo)線 4 x 0,75mm2
　　加熱 自控加熱巨双，連接AC/DC 30V ±20% 最大. 20VA
　　安裝 pipe type mast ?48 mm, ? inside at least 37mm
　　尺寸 60x105mm, length of wind arrov 358mm
　　桅桿安裝 2 VA-wing screw M8x16mm
　　重量 500g  

　　結(jié)束語：德國kriwan工業(yè)電子有限公司致力于安全防護(hù)為基準(zhǔn)噪猾， 以風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠為目的，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全作好有力保障袱蜡。

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