说起这件事吧,可大可小,要说小,估计大家都注意不到;要说大,好像影响也会比较大。不废话了,切入正题。
风杯风速仪
今天我要说的是风杯风速仪,有人可能会觉得这玩意有啥好说的,太简单了。没错,它就是个测量风速的传感器,风速大的时候转得快,风速小的时候转得慢,没风的时候就不转了。
风杯风速仪
说到这里还是很容易理解的,风大时风杯受到的力就大,自然转得快,反之亦然,这也没啥问题呀。测风塔与风速仪的安装
高海拔时测量结果偏低
可是大家有没有想过,风杯感受到的是风的压力,而这风压又与空气密度成正比,那在高海拔地区空气密度非常小的时候,风杯受不上力,风速仪还能转得起来吗?
空气稀薄的珠穆朗玛峰
按照这个思路,在高海拔地区(比如说联合动力的西藏那曲项目),风杯风速仪测出来的风速是不是会变小(把风资源低估了)呢?在机组选型时是不是也要做下适当的修正呢?
联合动力西藏那曲项目
而且,在运行阶段,是不是还要根据修正后的风速调整一下机组的运行参数呢?(想到这点的请自行面壁,本文不作解释,有需要以后另行开文介绍)
看到这里,是不是已经有人对风杯风速仪在高海拔地区的性能有所怀疑了?如果你有怀疑那就对了。
恭喜你,你也上当了。
答案揭晓
其实,在高海拔地区,风杯风速仪的测量结果还是非常准确的。下面我们就来做个分析。
对于风杯来说,凹面对风能有聚拢的作用,而凸面则恰恰相反(就像勺子),所以两面的风阻系数不同,假设凹凸两面的风阻系数比为1/A2(其中,A<1)。
那么,在特定的风速下,风杯凹凸两面的风压之比则必须为A2,即相对风速之比为A,风杯风速仪才能达到力矩平衡,并使转速维持恒定。
我们对风杯进行一个简化的建模,可以看出风速之间存在如下关系,其中A、R均为定值,因此,风速越大,风速仪的转动频率也就越大,而且风速和转动频率之间是成正比的关系。
针对常见的风杯风速仪来说,在西藏那曲地区(空气密度约为0.8m3/kg)得到的风速测量结果比标准空气密度下(1.225m3/kg)仅低约0.75%,而这对于风电场前期的评估来说,是可以忽略不计的。
所以说,在风电行业的应用环境下,风杯风速仪的测量精度还是比较高的,空气密度对它的影响可以忽略。
结束语
当然,现在看来,我们已经逃出了这个陷阱,但是如果我们用下面这个角度来看这个问题,就会觉得这哪里是个陷阱,简直就是个明摆着的坑。
如果风杯风速仪是受流体压力影响而改变速度,那么把它放到水里,转速应该成百上千地增大,而这显然也是不可能的。