2017 年 3 月,IEC 61400-12-01 [1] 风能发电系统国际标准的新版本发布。第 12-1 部分涉及发电涡轮机的功率性能测量。在附件 G.2 单个顶部安装风速计和 G.4 现场安装仪器中,标准规定:“风速计应安装在圆形垂直管上,其外径与校准(和分类)时使用的外径相同(± 0.1 毫米),但不得大于风速计主体的直径。” VT170985_01_Rev0 [2] 中给出了关于安装管直径变化对风速计测量结果影响的首次研究。结果表明,安装管直径变化 1 毫米不会影响测量结果。因此,应审查 IEC 61400-12-1 中给出的安装管直径限制。此外,还应对不同的风速计进行调查。作为对 VT170985_01_Rev0 的扩展,本研究测试了不同的风速计。对 WindSensor、Windspeed 和 Thies 风速计进行了安装管直径变化影响的研究。为本研究专门制造了不同的安装管。这些安装管的一部分由 Thies 提供,一个定制的安装管由丹麦技术大学 (DTU) 提供。管径介于 24 毫米和 50 毫米之间,并使用我们的统计质量控制 (SQC) 杯式风速计进行测试:
风速校准是一种测试过程,其中风速测量仪器或风速计的输出与参考风速相关。在某些情况下,例如部署风传感器来测量大气风,则需要从校准表生成传递函数,并在测试报告中提供该传递函数。目前,有三个已发布的标准介绍了旋转风速计的测试协议:ASTM D 5096-02、ISO 17713- 1 和 IEC 61400-12-1。对于声波风速计,参考了两个已发布的标准:ASTM D 6011-96 和 ISO 16622。旋转和声波风速计通常用于天气测量。对于较小的风速仪器,如皮托管系统和热线风速计,ASTM D 3796-09 中提供了一种标准校准方法。所有这些标准的一个共同要求是,风速计校准必须在均匀流动、低湍流的风洞中进行,其中稳定状态的风条件会将风传感器的性能与某些因素(例如振动和偏角风)隔离开来。IEC 61400-12-1 和 ASTM D 3796-09 中的程序还规定,风洞参考速度应使用皮托管系统测量。另一方面,ASTM D 5096-02、ISO 17713-1、ASTM D 6011-96 和 ISO 16622 没有规定参考风速的特定测量系统,因此可以结合其他类型的风测量系统。在 NIST 空气速度校准
第三个实验是使用热线风速计或恒温风速计测量风速和湍流百分比。该装置有一根细金属线,在一定温度下用电加热,流动的空气会冷却金属线,因为附近有辐射热损失。金属线的冷却会导致其电阻发生变化,因此使用这种关系、每种金属的特性以及用于保持金属线处于恒定温度的电压,可以计算出风速。请注意,风速计提供的信息只是速度模量而不是方向,因此当在湍流区进行测量时,给出的值可能不反映这一点的实际情况。
1.1 ) 温度 1.1.1) 热电偶 1.1.2) 热敏电阻 1.1.3) 热电阻 1.1.4) 集成传感器 1.1.5) 线性热敏电阻 1.2) 空气湿度 1.2.1) 湿度传感器 1.2.2) 湿度传感器 1.2.3) 露点传感器 1.3) 土壤湿度 1.3.1) 中子探针 1.3.2) Bouyoucos 探针 1.3.3) 张力计 1.3.4) 时域反射仪 (TDR) 1.4) 气压 1.4.1) 电容传感器 1.4.2) 电感传感器 1.4.3) 压电传感器 1.4.4) 电位传感器 1.4.5) 电阻率传感器 1.4.6)半导体传感器 1.5) 太阳辐射 1.5.1) 热电堆 1.5.2) 光电管 1.6) 风速 1.6.1) 杯式风速计 1.6.2) 热线风速计 1.6.3) 超声波风速计 1.6.4) 多普勒风速计 1.7) 风向 1.8) 降雨量 1.8.1) 雨量计 1.8.2) 气象雷达 1.8.3) 雨滴能量传感器(冲击计) 1.9) 蒸发 1.9.1) 蒸发计 1.9.2) 渗滤计 1.10) 叶片湿度 1.11) 土壤热通量
测量系统多年来,机械杯式和叶片式风速计一直用于测量风速和风向。这些通常是简单但有效的工具,杯子测量速度,叶片测量方向。机械设计的变体还使用小型螺旋桨来测量风速,这两种仪器都相对便宜。然而,还有其他值得考虑的技术。在过去的十五年里,超声波和其他固态技术已经进入市场。其中超声波的使用占主导地位。超声波风速计的优点是没有活动部件,因此它们不会像机械设备那样受到轴承磨损。借助可靠的现代电子设备,超声波风速计几乎可以安装后就不用再使用。另一个优点是它们在提供数据之前没有初始摩擦需要克服。超声波风速计有单轴、双轴和三轴变体。单轴装置仅测量沿其放置轴的风速分量,双轴装置测量水平风速和风向,三轴装置测量三维实时湍流剖面。超声波技术依赖于固定传感器之间的声波测量。典型的双轴风速计测量超声波脉冲从北传感器传播到南传感器所需的时间,并将其进行比较