提起“多普勒效應(yīng)”，大家或許有點(diǎn)陌生，其實(shí)它在我們的日常生活中隨處可見。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)一輛救護(hù)車朝我們呼嘯而來(lái)，聽起來(lái)救護(hù)車汽笛的音調(diào)變高了，當(dāng)它駛離我們而去，汽笛的聲音聽起來(lái)更加低沉，這就是“多普勒效應(yīng)”。

之所以將其命名為“多普勒效應(yīng)”，就是為了紀(jì)念這一自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)者——奧地利物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴·約翰·多普勒（Christian Johann Doppler）。

生活中，“多普勒效應(yīng)”的應(yīng)用比比皆是，包括醫(yī)學(xué)診斷上的“彩超”，測(cè)量機(jī)動(dòng)車車速的雷達(dá)測(cè)速儀等等。

如今，金風(fēng)慧能的技術(shù)專家們，將基于“多普勒效應(yīng)”的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀應(yīng)用到風(fēng)電機(jī)組，替代傳統(tǒng)的機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀，對(duì)于提升風(fēng)資源的合理利用率，減少風(fēng)機(jī)故障有著重大意義。

為什么機(jī)械式風(fēng)速儀不靠譜？

受制于當(dāng)時(shí)技術(shù)手段的制約，早期兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)主要裝配的是機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀。

在機(jī)組運(yùn)行多年后，特別是北方多風(fēng)沙地區(qū)，機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀極易出現(xiàn)軸承卡澀現(xiàn)象，導(dǎo)致風(fēng)速測(cè)量精度不足或風(fēng)向測(cè)量偏差，不僅會(huì)造成發(fā)電量損失，還會(huì)因?yàn)閷?duì)風(fēng)角度過(guò)大帶來(lái)額外的機(jī)組載荷；在強(qiáng)風(fēng)天氣下，尤其是到達(dá)切出風(fēng)速后無(wú)法及時(shí)判斷，將使機(jī)組處于危險(xiǎn)工況。

特別是在低溫、冰雪天氣下，機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀易出現(xiàn)凍結(jié)，導(dǎo)致機(jī)組故障停機(jī)。

風(fēng)向和風(fēng)速測(cè)量裝置，就像是風(fēng)電機(jī)組的眼睛和耳朵，如果這個(gè)裝置失效，就好像一個(gè)人失去了視覺(jué)和聽覺(jué)的感知能力，無(wú)法行動(dòng)、無(wú)法對(duì)外界做出反饋。

而超聲波風(fēng)向風(fēng)速儀，可以根本上解決此類問(wèn)題。

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，精準(zhǔn)感知風(fēng)的律動(dòng)

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(dòng)（風(fēng)）的影響來(lái)感知風(fēng)的律動(dòng)，采用的正是“多普勒效應(yīng)”造成的超聲波發(fā)射和接收的頻率之差（多普勒頻移），來(lái)計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向。

與傳統(tǒng)的的風(fēng)杯或旋翼式機(jī)械風(fēng)速儀、風(fēng)向儀相比，超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀有以下幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：

1?無(wú)慣性測(cè)量，充分揭示風(fēng)的特性

整個(gè)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有任何機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，屬于無(wú)慣性測(cè)量，能精準(zhǔn)測(cè)量出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動(dòng)的高頻成分，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，可在更高層次上揭示風(fēng)的特性，對(duì)于提升抗風(fēng)減災(zāi)能力、實(shí)現(xiàn)風(fēng)資源的合理利用有著積極意義。

2?一體式設(shè)計(jì)，可靠性更高

采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)機(jī)械位移，不會(huì)發(fā)生物理磨損；外殼采用工程塑料材質(zhì)，使用壽命長(zhǎng)。

3?誤差識(shí)別，保障強(qiáng)風(fēng)下的測(cè)量精度

采用隨機(jī)誤差識(shí)別技術(shù)，強(qiáng)風(fēng)下也可保證測(cè)量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn)。

調(diào)試與校正，缺一不可

進(jìn)行超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的替代改造，不僅僅是“一拆一裝”那么簡(jiǎn)單，改造后需要使用專業(yè)的工藝裝備進(jìn)行校正，保證機(jī)組對(duì)風(fēng)角度的準(zhǔn)確性，從而充分利用風(fēng)資源，提高機(jī)組發(fā)電量。

校準(zhǔn)工藝裝備

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向的原理與機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀不同，在升級(jí)后，需要根據(jù)機(jī)組的塔筒高度、葉輪直徑等綜合性配置進(jìn)行技術(shù)參數(shù)計(jì)算，對(duì)機(jī)組程序的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，保證最先進(jìn)的裝備可以發(fā)揮其最優(yōu)的作用。

東北某風(fēng)場(chǎng)完成改造，徹底消除原機(jī)組故障頑疾

2020年，金風(fēng)慧能與東北某項(xiàng)目業(yè)主合作，在全場(chǎng)86臺(tái)1.5MW機(jī)組上，實(shí)施了超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的替代性改造。

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀安裝效果

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在技改實(shí)施前，整個(gè)風(fēng)場(chǎng)每年因機(jī)械式風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀問(wèn)題，導(dǎo)致的故障停機(jī)次數(shù)達(dá)到516次，嚴(yán)重影響機(jī)組可利用率并造成發(fā)電量損失。

利用超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀進(jìn)行替代改造后，整體運(yùn)行穩(wěn)定，風(fēng)速和風(fēng)向測(cè)量準(zhǔn)確，未發(fā)生一次因超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀故障導(dǎo)致的故障停機(jī)，在減少發(fā)電量損失和運(yùn)維成本的同時(shí)，更有效保障了全場(chǎng)機(jī)組的安全運(yùn)行。

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀作為一種先進(jìn)、可靠的專用測(cè)量裝置，已經(jīng)在各行各業(yè)大展拳腳，其在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用，也必將為存量風(fēng)電資產(chǎn)的提質(zhì)增效和安全運(yùn)行創(chuàng)造更大價(jià)值。