Tuule kiiruse ja suuna anduri põhimõte ja rakendamine

Tänapäeva keskkonnas on ressursipuudus ja keskkonna halvenemine muutunud väga oluliseks probleemiks kogu riigis ning taastuvenergia mõistlik arendamine ja kasutamine on muutunud laialdase mure keskpunktiks. Tuuleenergial kui saastevabal taastuvenergial on suur arengupotentsiaal, tuuletööstusest on saanud uus energiavaldkond, mis on väga küps ja millel on arenguväljavaated, ning tuulekiiruse andurit ja ultraheli tuulekiiruse andurit on laialdaselt kasutatud.

Esiteks tuule kiiruse ja suuna anduri rakendamine
Tuule kiiruse ja suuna andureid kasutatakse laialdaselt tuuleenergia tootmisel. Tuule kineetiline energia muundatakse mehaaniliseks kineetiliseks energiaks ja seejärel mehaaniline energia muundatakse elektriliseks kineetiliseks energiaks ehk tuuleenergiaks. Tuuleenergia tootmise põhimõte on tuule abil tuuliku labasid pöörlema panna ja seejärel kiiruse reduktori abil pöörlemiskiirust suurendada, et generaator saaks elektrit toota.
Kuigi tuuleenergia tootmise protsess on äärmiselt keskkonnasõbralik, muudab tuuleenergia tootmise ebastabiilsus selle tootmise kulud muu energia tootmisega võrreldes kõrgemaks. Seega, et tuuleenergiat hästi juhtida, see tuule suuna muutustega kaasas käima panna, et saavutada energia tootmise piirnormid ja vähendada kulusid, tuleb täpselt ja õigeaegselt mõõta tuule suunda ja kiirust, et ventilaatorit vastavalt juhtida. Lisaks nõuab tuuleparkide asukoha valik ka tuule kiiruse ja suuna eelnevat ennustamist, et pakkuda mõistlikku analüüsibaasi. Seetõttu on tuule kiiruse ja suuna andurite kasutamine tuule parameetrite täpseks mõõtmiseks tuuleenergia tootmisel ülioluline.

Teiseks, tuule kiiruse ja suuna anduri põhimõte
1, mehaaniline tuule kiiruse ja suuna andur
Mehaaniline tuule kiiruse ja suuna andur mehaanilise pöörleva võlli olemasolu tõttu jaguneb see tuule kiiruse anduriks ja tuule suuna anduriks kahte tüüpi seadmeid:
Tuulekiiruse andur
Mehaaniline tuulekiiruse andur on andur, mis suudab pidevalt mõõta tuule kiirust ja õhuhulka (õhuhulk = tuule kiirus × ristlõikepindala). Levinum tuulekiiruse andur on tuuletassi andur, mille leiutas väidetavalt esimesena Robinson Suurbritannias. Mõõteosa koosneb kolmest või neljast poolkerakujulisest tuuletassist, mis on paigaldatud vertikaalsele maapinnale pöörlevale kronsteinile ühes suunas võrdse nurga all.
Tuule suuna andur
Tuulesuuna andur on füüsiline seade, mis tuvastab ja tajub tuule suuna teavet tuule suuna noole pöörlemise abil ning edastab selle koaksiaalsele koodivaliku nupule ja väljastab samal ajal vastava tuule suunaga seotud väärtuse. Selle põhikorpus kasutab tuulelaba mehaanilist konstruktsiooni – kui tuul puhub tuulelaba tagatiiva poole, osutab tuulelaba nool tuule suunas. Suuna tundlikkuse säilitamiseks kasutatakse tuulekiiruse anduri suuna tuvastamiseks ka erinevaid sisemisi mehhanisme.
2, ultraheli tuule kiiruse ja suuna andur
Ultraheli laine tööpõhimõte on kasutada ultraheli ajavahe meetodit tuule kiiruse ja suuna mõõtmiseks. Kuna heli liigub õhus kiirusega, siis õhuvoolu kiirus õhus suureneb. Kui ultrahelilaine liigub tuulega samas suunas, siis selle kiirus suureneb; kui ultraheli levimise suund on tuule suunale vastupidine, siis selle kiirus aeglustub. Seega fikseeritud tuvastustingimustes võib ultraheli levimise kiirus õhus vastata tuule kiiruse funktsioonile. Täpse tuule kiiruse ja suuna saab arvutamise teel. Helilainete liikumisel õhus mõjutab temperatuur oluliselt nende kiirust; Tuulekiiruse andur tuvastab kahel kanalil kaks vastassuunda, seega on temperatuuril helilainete kiirusele tühine mõju.
Tuuleenergia arendamise lahutamatu osana mõjutab tuule kiiruse ja suuna andur otseselt ventilaatori töökindlust ja energiatootmise efektiivsust ning on otseselt seotud ka tuuleenergiatööstuse kasumi, tasuvuse ja rahuloluga. Praegu asuvad tuuleelektrijaamad enamasti metsikus looduskeskkonnas, karmides kohtades, madala temperatuuri ja suure tolmuga keskkonnas, kus töötemperatuuri ja paindetakistuse nõuded on väga ranged. Olemasolevad mehaanilised tooted on selles osas veidi puudulikud. Seetõttu võivad ultraheli tuule kiiruse ja suuna andurid olla tuuleenergiatööstuses laialdaselt kasutatavad.