עקרון ויישום של חיישן מהירות וכיוון רוח

בסביבה של ימינו, מחסור במשאבים והידרדרות סביבתית הפכו לבעיה בולטת מאוד ברחבי המדינה, והאופן שבו ניתן לפתח ולהשתמש באנרגיה מתחדשת בצורה סבירה הפך למוקד עניין נרחב. אנרגיית הרוח, כאנרגיה מתחדשת נטולת זיהום, בעלת פוטנציאל פיתוח גדול, תעשיית הרוח הפכה לתחום אנרגיה חדש, בעלת סיכויי פיתוח בוגרים מאוד, ובמקביל נמצאים בשימוש נרחב גם חיישני מהירות רוח וחיישני מהירות רוח אולטרסאונד.

ראשית, יישום חיישן מהירות וכיוון הרוח
חיישני מהירות וכיוון רוח נמצאים בשימוש נרחב בייצור אנרגיית רוח. האנרגיה הקינטית של הרוח מומרת לאנרגיה קינטית מכנית, ולאחר מכן האנרגיה המכנית מומרת לאנרגיה קינטית חשמלית, שהיא אנרגיית רוח. עקרון ייצור אנרגיית הרוח הוא להשתמש ברוח כדי להניע את סיבוב להבי טחנת הרוח, ולאחר מכן להגביר את מהירות הסיבוב באמצעות מפחית מהירות כדי לקדם את הגנרטור לייצר חשמל.
למרות שתהליך ייצור אנרגיית הרוח הוא ידידותי ביותר לסביבה, חוסר היציבות של ייצור אנרגיית הרוח הופך את עלות ייצור אנרגיית הרוח ליקרה יותר מאשר ייצור אנרגיה אחר. לכן, על מנת לשלוט היטב באנרגיית הרוח, לעקוב אחר שינויי הרוח כדי להשיג את מגבלת ייצור החשמל ולהפחית את העלות, עלינו למדוד במדויק ובזמן את כיוון הרוח ומהירות הרוח, על מנת לשלוט במאוורר בהתאם. בנוסף, בחירת האתר של חוות רוח דורשת גם חיזוי של מהירות וכיוון הרוח מראש כדי לספק בסיס ניתוח סביר. לכן, שימוש בחיישן מהירות וכיוון רוח למדידה מדויקת של פרמטרי רוח הוא קריטי בייצור אנרגיית רוח.

שנית, עקרון חיישן מהירות וכיוון הרוח
1, חיישן מהירות וכיוון רוח מכני
חיישן מהירות וכיוון רוח מכני בשל קיומו של ציר מסתובב מכני, הוא מחולק לחיישן מהירות רוח וחיישן כיוון רוח לשני סוגים של ציוד:
חיישן מהירות רוח
חיישן מהירות רוח מכני הוא חיישן שיכול למדוד באופן רציף את מהירות הרוח ואת נפח האוויר (נפח אוויר = מהירות רוח × שטח חתך). חיישן מהירות הרוח הנפוץ יותר הוא חיישן מהירות הרוח מסוג "כוס רוח", אשר נאמר כי הומצא לראשונה על ידי רובינסון בבריטניה. מקטע המדידה מורכב משלושה או ארבעה כוסות רוח בצורת חצי כדור, המותקנות בכיוון אחד בזווית שווה על תושבת מסתובבת על הקרקע האנכית.
חיישן כיוון הרוח
חיישן כיוון הרוח הוא סוג של מכשיר פיזי המזהה וחש את מידע כיוון הרוח על ידי סיבוב חץ כיוון הרוח, ומשדר אותו לחוג הקואקסיאלי, ופולט את הערך המתאים לכיוון הרוח בו זמנית. הגוף העיקרי שלו משתמש במבנה המכני של שבשבת הרוח, כאשר הרוח נושבת לכנף הזנב של שבשבת הרוח, חץ שבשבת הרוח יצביע על כיוון הרוח. על מנת לשמור על רגישות לכיוון, מנגנונים פנימיים שונים משמשים גם לזיהוי כיוון חיישן מהירות הרוח.
2, חיישן מהירות וכיוון רוח קולי
עקרון הפעולה של גל קולי הוא שימוש בשיטת הפרש הזמן הקולי למדידת מהירות וכיוונה של הרוח. בגלל המהירות שבה הקול נע באוויר, הוא מונח על גבי מהירות זרימת האוויר כלפי מעלה מהרוח. אם גל הקולי נע באותו כיוון כמו הרוח, מהירותו תגדל; מצד שני, אם כיוון התפשטות האולטרסאונד הפוך לכיוון הרוח, אזי מהירותו תאט. לכן, בתנאי גילוי קבועים, מהירות התפשטות האולטרסאונד באוויר יכולה להתאים לפונקציית מהירות הרוח. ניתן לקבל מהירות וכיוון רוח מדויקים באמצעות חישוב. כאשר גלי קול נעים באוויר, מהירותם מושפעת מאוד מהטמפרטורה; חיישן מהירות הרוח מזהה שני כיוונים מנוגדים בשני ערוצים, כך שלטמפרטורה יש השפעה זניחה על מהירות גלי הקול.
כחלק הכרחי מפיתוח אנרגיית רוח, חיישני מהירות וכיוון רוח משפיעים ישירות על האמינות ויעילות ייצור החשמל של המאוורר, וגם קשורים ישירות לרווחים, לרווחיות ולשביעות הרצון של תעשיית אנרגיית הרוח. כיום, תחנות כוח רוח ממוקמות בעיקר בסביבה טבעית פראית של מקומות קשים, סביבה עם טמפרטורה נמוכה ואבק רב, דרישות המערכת לטמפרטורת עבודה ועמידות בפני כיפוף הן קשות מאוד. מוצרים מכניים קיימים לוקים בחסר בהקשר זה. לכן, חיישני מהירות וכיוון רוח אולטרסאונד עשויים להיות בעלי פוטנציאל יישום רחב בתעשיית אנרגיית הרוח.