Vindkraftverk är en nyckelkomponent i världens övergång till nettonollutsläpp. Här tittar vi på sensortekniken som säkerställer dess säkra och effektiva drift.
Vindkraftverk har en förväntad livslängd på 25 år, och sensorer spelar en nyckelroll för att säkerställa att turbinerna uppnår sin förväntade livslängd. Genom att mäta vindhastighet, vibrationer, temperatur med mera säkerställer dessa små enheter att vindkraftverken fungerar säkert och effektivt.
Vindkraftverk måste också vara ekonomiskt lönsamma. Annars kommer deras användning att anses vara mindre praktisk än användningen av andra former av ren energi eller till och med fossila bränslen. Sensorer kan ge prestandadata som vindkraftsoperatörer kan använda för att uppnå maximal elproduktion.
Den mest grundläggande sensortekniken för vindkraftverk detekterar vind, vibrationer, förskjutning, temperatur och fysisk stress. Följande sensorer hjälper till att fastställa baslinjeförhållanden och upptäcka när förhållandena avviker avsevärt från baslinjen.
Förmågan att bestämma vindhastighet och -riktning är avgörande för att bedöma prestandan hos vindkraftsparker och enskilda turbiner. Livslängd, tillförlitlighet, funktionalitet och hållbarhet är de viktigaste kriterierna vid utvärdering av olika vindsensorer.
De flesta moderna vindsensorer är mekaniska eller ultraljudsbaserade. Mekaniska anemometrar använder en roterande kopp och skovel för att bestämma hastighet och riktning. Ultraljudssensorer skickar ultraljudspulser från ena sidan av sensorenheten till en mottagare på den andra sidan. Vindhastighet och riktning bestäms genom att mäta den mottagna signalen.
Många operatörer föredrar ultraljudsvindsensorer eftersom de inte kräver omkalibrering. Detta gör att de kan placeras på platser där underhåll är svårt.
Att detektera vibrationer och rörelser är avgörande för att övervaka vindkraftverkens integritet och prestanda. Accelerometrar används ofta för att övervaka vibrationer i lager och roterande komponenter. LiDAR-sensorer används ofta för att övervaka tornvibrationer och spåra rörelser över tid.
I vissa miljöer kan kopparkomponenterna som används för att överföra turbinkraft generera stora mängder värme, vilket orsakar farliga brännskador. Temperatursensorer kan övervaka ledande komponenter som är benägna att överhettas och förhindra skador genom automatiska eller manuella felsökningsåtgärder.
Vindkraftverk konstrueras, tillverkas och smörjs för att förhindra friktion. Ett av de viktigaste områdena för att förhindra friktion är runt drivaxeln, vilket främst uppnås genom att bibehålla ett kritiskt avstånd mellan axeln och dess tillhörande lager.
Virvelströmssensorer används ofta för att övervaka "lagerspel". Om spelet minskar minskar smörjningen, vilket kan leda till minskad effektivitet och skador på turbinen. Virvelströmssensorer mäter avståndet mellan ett objekt och en referenspunkt. De tål vätskor, tryck och temperatur, vilket gör dem idealiska för att övervaka lagerspel i tuffa miljöer.
Datainsamling och analys är avgörande för den dagliga driften och långsiktig planering. Att ansluta sensorer till en modern molninfrastruktur ger tillgång till vindkraftsdata och kontroll på hög nivå. Modern analys kan kombinera aktuell driftsdata med historisk data för att ge värdefulla insikter och generera automatiserade prestandaaviseringar.
Nya innovationer inom sensorteknik lovar att förbättra effektiviteten, minska kostnaderna och förbättra hållbarheten. Dessa framsteg avser artificiell intelligens, processautomation, digitala tvillingar och intelligent övervakning.
Liksom många andra processer har artificiell intelligens kraftigt accelererat bearbetningen av sensordata för att ge mer information, förbättra effektiviteten och minska kostnaderna. AI:s natur innebär att den kommer att ge mer information över tid. Processautomation använder sensordata, automatiserad bearbetning och programmerbara logiska styrenheter för att automatiskt justera lutning, effekt med mera. Många startups lägger till molntjänster för att automatisera dessa processer för att göra tekniken enklare att använda. Nya trender inom sensordata för vindkraftverk sträcker sig bortom processrelaterade problem. Data som samlas in från vindkraftverk används nu för att skapa digitala tvillingar av turbiner och andra vindkraftskomponenter. Digitala tvillingar kan användas för att skapa simuleringar och hjälpa till i beslutsprocessen. Denna teknik är ovärderlig vid planering av vindkraftparker, turbindesign, forensik, hållbarhet med mera. Detta är särskilt värdefullt för forskare, tillverkare och servicetekniker.
Publiceringstid: 26 mars 2024