超聲波式測風儀與機械式測風儀對比性

最新 10-06

隨著風電技術的發展，風電的感測器也在不斷地革新。機械式風速風向儀在使用中慢慢暴露出許多問題，影響了風電的效率。風速風向儀在整個發電系統中猶如它的眼睛和耳朵，如果眼花耳鳴不僅僅會效率低下而且不精確或不正確的信號會影響風機中其它部件的壽命。而超聲波風速風向儀彌補了機械式風速風向儀的許多不足，是目前最先進和可靠的風速風向感測器，已經被越來越多的客戶所接受和使用。

一、機械式風速儀要技術參數

風速測量範圍 1-50m/s

輸出信號類型頻率（HZ）

風速頻率函數 m/s = (Hz x0.316)+1.00

輸出範圍 0-155HZ

工作溫度 -40—60℃

工作電源 DC24V

加熱電源 AC/DC24V 峰值 8A

防護等級 IP55

重量 1.45kg IceF

風速測量範圍 0-360°

輸出信號類型 4 位格雷碼

工作溫度 -40—60℃

工作電源 DC24V

加熱電源 AC/DC24V 峰值 8A

防護等級 IP55

重量 1.48kg

二、超聲波測風儀主要技術參數特性說明

直徑直徑約 150mm, 高度約 150mm

重量大約 1.5kg

風向

原理超聲波測量範圍 0.1～359.9°

解析度 0.1 °

精度 ±2°RMSE>1.0m/s

響應時間 0.1m/s

測量速率每秒 60 次局部測量和 15 次完全測量測量輸出速率 1～10秒可調整(默認 10s)

風速

原理超聲波測量範圍 0～70m/s

解析度 0.1m/s

精度 ±0.2m/s or ±2%

響應時間 0.1m/s

測量速率每秒 60 次局部測量，15 次完全測量測量輸出速率 1～10 秒可調節(默認 10s)

綜合信息

工作溫度範圍 –40～+60°C(無加熱時)

工作電壓 24VDC ±10%

加熱時 24VDC,最大 200VA(100W+100W)

介面 8 極插頭

外殼材料陽極氧化鋁、抗腐蝕、可安裝在海邊防護等級IP6

工作原理：四個超聲波感測器循環對射、接受信號。運用時差法測量沿空氣傳播的正反兩個不同方向發射的超聲波到達，接收端的時差從而計算出空氣流動速度。設計兩對互成 90 度夾角的超聲波發射和接收探頭，測量這兩個方向的風速，再根據疊加原理求出風速的大小和方向。

3、測量精度及使用壽命

機械式的風速風向儀依靠軸承的轉動來完成測量，所以其精度及壽命基本取決於軸承。在風沙揚塵嚴重場合、以及腐蝕性嚴重的沿海場合軸承會過早由於異物及腐蝕引起卡轉，其使用壽命不會超過 1 年半。在環境相對良好的場合風速風向儀隨時使用一定時間後軸承的阻尼也會發生變化，其測量的數據的誤差會隨著時間的推移越來越大。一般其使用壽命為 3 年左右，即使可以使用，但已經存在比較大的誤差建議更換。因為數據誤差太大不僅僅是發電效率低，更嚴重的會影響的其它的設備的壽命。例如：風速誤差大，可能會該起機發電時不起機或風大該停機時不停機，前者的影響僅僅是發電效率的問題而後者可能會造成生產事故。再例如風向誤差大：可能會引起頻繁的風機偏航以及對風不準，會增加偏航系統的故障及減少葉片的壽命，而在大風時對風不準可能會直接造成葉片的損毀。當風向有誤差時整個發電效率必定會降低。

超聲波風速風向儀依靠超聲波感測器來測量，所以其精度及壽命基本取決於超聲波感測器。超聲波風速風向儀在每隻感測器表面都包了一層橡膠皮，整隻感測器裝在不鏽鋼感測器座子中，座子與感測器支架是採用激光無縫焊接。這樣防止感測器直接裸露在外，減少了了風沙灰塵對它的的干擾、增強了其抗風沙、腐蝕、雨水的能力。超聲波風速風向儀感測器採集的信號經過 CUP 辨別、處理後才輸出，更真實、可靠的反映了風速、風向及環境溫度。一般超聲波風速風向儀的使用壽命不低於 5 年。

4、超聲波風速風向儀其它特點

（1）全身不鏽鋼結構，特殊防腐蝕表面處理，特別適用於強風、有腐蝕等惡劣環境中使用。

（2）內部自帶加熱系統（可自動開啟和關閉）、非常高的加熱功率（90—350W 可

選擇）特別適用於低溫、有凍雨等惡劣環境中使用。

（3）輸出類型眾多：支持電壓、電流模擬量模式輸出；支持 485、422 通訊模式方式輸出。（可以通過參數調配）

（4）內置增強型防雷電浪涌吸收模塊，穩定的過載及電壓保護，使得產品運行更加有保障。（一般機械式的沒有，需在控制系統中加防雷電浪涌吸收模塊）

（5）使用壽命長、性價比高無需維護。

（6）便捷的插頭連接方式使維護、換極為方便。

四、經濟效益對比

總結：

一般環境下機械式風速風向儀隨時間的增加軸輪的磨損、老化測量精度降低，超聲波風速風向儀的受益會越加明顯。

在有風沙有腐蝕的環境中機械式風速風向儀軸承使用壽命降低、精度差，超聲波風速風向儀的受益會越加明顯。