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超声波传感器把每台风机变成测风塔

如何精准测风?如何增功提效?如何优化投资?这恐怕是每个风电场业主和厂家都在琢磨的事情。本文介绍一个新技术,或者是新方法,叫iSpin,或许是未来的趋势,先了解一下吧。  

iSpin超声波传感器可以代替原有的机舱风速风向仪,由于测风角度为180度,可用于风机控制和停机,不能用来启机,因为从风机后面吹来的风感知不到,因此需要一个简单的风向标配合。而且,安装了iSpin超声波传感器的风机就相当于一个测风塔,业主对所有风机的运行数据可以有非常精准的掌握,这可以使风场运行更加智能。   超声波并不是新技术,但应用于测风是在2004年由丹麦科技大学教授发明的,2011年,ROMO wind 公司成立,并购买这项技术。2013年,IEC 61400-12-2标准将该技术列为风场绩效监测技术。  

ROMO Wind 是一个瑞士-丹麦科技公司,利用其专有的全球专利iSpin技术为风电产业提供应用服务和产品。ROMO Wind的总部设立在瑞士,技术和运营总部设立在丹麦。此外,ROMO在德国、西班牙、意大利、法国和英国都设有销售办事处。ROMO Wind 在美国的业务由Vestas非排他性代理。现有客户为所有欧洲的主要风电场运营商,四个领先的整机商也已测试和批准采用ROMO Wind的iSpin技术。  

“风能来自于对风资源的掌握”   为了对风机的性能进行可靠的监测,需要具备一定量的有关导入能量和风力的知识。但是现有的风机机舱的传感器,安装在风机机舱的顶部位置,提供的风力测量不够准确和可靠,对于风机的性能监测也不能做到准确和可靠。因此很难实现风机改进或当风机性能下降时进行干预。  

与很多革命性的发明一样,iSpin对于这个关键性行业难题的解决方法简单而完美:iSpin 的风力传感器为超声波传感器,放置在风机导流罩上,这里对测风的干扰最小而且易于理解,可以完全纠正。这开辟了很多重要的工业应用,构成ROMO Wind的iSpin产品和服务的核心。

  超声波传感器把每台风机变成测风塔  

iSpin传感器可以监测如下诸多参数,而且不受尾流和地形影响。   - 自由流风速 - 偏向误差 - 入流角度 - 湍流度 - 温度 - 空气密度(通过加装空气压强传感器) - 风向(通过加装机舱风向传感器)

iSpin超声波传感器的标定:   对超声波传感器的标定有五个步骤,每种机型只需要标定一次,传递函数即可应用于不同地形风场的同样机型。  

一是出厂时在无风状态下做标定   二是风洞标定   三是在安装时对安装精度做标定   四是根据导流罩形状做标定,将风机偏航正负40度   五是测风塔标定,仅用于负荷曲线测量。   iSpin超声波传感器的安装:   在整流罩前端,对称安装三个传感器,可以完成所有参数的测量。安装时间约为半天,但主要是用激光定位安装孔,至于钻孔和安装只需10分钟,安装精度要求1.5厘米。

  功率曲线测量和iSpin监控原理   iSpin的一个关键性优势,除了它相对较低的成本和较低的维护要求,另一点是风测量不受地形或附近风机的尾流影响。因此,与机舱风速计和前瞻性的测量技术如LiDAR相比,iSpin可以在整个风电场的全生命周期中准确并永久地测量所有地形的风力并且保证100%的数据可用性。这适用于所有风机相关部门无需对材料数据进行过滤,这一点独一无二。这对于良好的风功率曲线测量至关重要——iSpin还可以用于风机控制。   iSpin真正独特的地方,是可以对比各风机之间对比功率曲线和偏航误差测量,无论风机是在同一风电场或世界其他地区。原因是与机舱风速计不同,即使在复杂的地形iSpin校准也非常稳固。iSpin测量的稳定性如下所示。   超声波传感器把每台风机变成测风塔  

每种风机类型,iSpin仅需校准一次,iSpin因此可以用于世界任何地方的任何风电场的高度精确测量,以及对比所有其他相同类型风机的功率曲线。由于iSpin应用了十分稳健的超声波测量技术,可以用于监测特定风机在整个全生命周期的性能测量和功率曲线监控。ROMO把这个独特的属性称为 “iSpin监护” 理念,示意如下:

  超声波传感器把每台风机变成测风塔  

当使用iSpin监护(绿色曲线)时,只有真正出力表现不佳的风机会被识别出来,而SCADA功率曲线(黄色曲线)不能提供一个准确的风机性能测量。   显著改善风机质保和风电场资产的可能性   当前,风机整机厂家的功率曲线保证是基于测风塔数据的,对于风电场业主来说可能并没有多大意义。如果技术上可行,测风塔验证方法仅能用于一到三个风电场的风机。昂贵的测风塔在特殊的地形和海上经常不能使用,而且它们不适用于全生命周期的性能监控,甚至只能应用于一小部分的风机。此外,ROMO还可以通过其五年风电场“iSpin监控”为整机商提供了显著的竞争优势——不仅仅是在海上风电。

  超声波传感器把每台风机变成测风塔  

风电机一直被视为单独运作的发电机;其实它们也可以与风电场内的复杂网络一起工作,它们对彼此的生产能力和负荷产生强烈影响。   最近,一些整机制造商,比如GE, Siemens 和Envision正着手建设数字化风电场,通过引入先进的自学软件解决方案优化风机的交互,风电场的生产和经营,还有使用多个风电场的数据优化生产预测。这样的数字解决方案在风电行业显然需要实时的高质量风能数据输入,然而,由于上面提及的原因,目前来说是还不可能实现的。所有的数字模型需要高质量的数据输入来进行函数优化,否则其结果意义有限,如“垃圾入-垃圾出”。因为iSpin适用于在所有风电场的风机的永久和实时风速测量,ROMO坚信iSpin能够帮助促进风电行业的快速持续数字化,以及风电产业园的组合控制。   偏航误差检测和立即校正为业主提供了额外的年度能源产量(AEP)

  超声波传感器把每台风机变成测风塔  

在过去的几年时间里,ROMO已经完成了超过300多台风机,40种风机型号,偏航误差的测量。下面这个样本,主要是基于随机选择的风机,表明超过50%的风机遭受过严重的偏航失调。   校正/监测偏航误差可以为业主带来直接的收益,对应于一个平均AEP增益为1.5-2%。对于一些类型的风机,这个数据可以更高。   iSpin解决的行业难题可以直接与机舱电流传感器以及下表中的机舱激光雷达做对比。目前唯一可用的其他技术——测风塔,可以说在市场中没有竞争力。

  超声波传感器把每台风机变成测风塔  

ROMO Wind 目前供应欧洲和美国市场   ROMO目前提供风电机升级改造服务,包括iSpin用于功率曲线测量和/或检测和协助校正偏航失调。作为测量方法,iSpin在测量期之后可以被删除;或者iSpin提供长期的监控服务,iSpin传感器安装于风电机内并保留5-10年。在后一种情况下,业主支付iSpin的安装费用,以及之后产生的的月度监控费用和任何再现的失调警报。   在欧洲,ROMO产品已经应用于几乎所有主要的公用事业和风电场运营商。iSpin已经被大型的陆上和海上风电运营商测量和验证,而且通过了国际知名检测机构如:DNV-GL, ECN和DTUWind Energy的审查和批准。一些大型的公用事业客户目前正在测试的不同阶段,有些业主选择在风电场后续项目中逐步部署iSpin。

 

转载自唯样电子资讯。

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