Ультрагукавыя анемометры — гэта высокадакладныя прыборы, якія вымяраюць хуткасць і кірунак ветру на аснове ультрагукавой тэхналогіі. У параўнанні з традыцыйнымі механічнымі анемометрамі, ультрагукавыя анемометры маюць перавагі адсутнасці рухомых частак, высокай дакладнасці і нізкіх выдаткаў на абслугоўванне, таму яны шырока выкарыстоўваюцца ў многіх галінах Паўночнай Амерыкі. Ад метэаралагічнага маніторынгу да вытворчасці ветраэнергетыкі, бяспекі будынкаў і кіравання сельскай гаспадаркай, ультрагукавыя анемометры адыгрываюць важную ролю ў забеспячэнні дакладных дадзеных аб хуткасці і кірунку ветру.
1. Прынцып працы і перавагі ультрагукавога анемометра
1.1 Прынцып працы
Ультрагукавыя анемометры вылічваюць хуткасць і кірунак ветру, вымяраючы розніцу ў часе распаўсюджвання ультрагукавых хваль у паветры. Прынцып іх працы наступны:
Прыбор звычайна абсталяваны двума ці трыма парамі ультрагукавых датчыкаў, якія перадаюць і прымаюць ультрагукавыя сігналы ў розных напрамках.
Пры патоку паветра час распаўсюджвання ультрагукавых хваль у напрамках па наветры і супраць ветру будзе адрознівацца.
Вылічваючы розніцу ў часе, прыбор можа дакладна вымераць хуткасць і кірунак ветру.
1.2 Перавагі
Высокая дакладнасць: ультрагукавыя анемометры могуць вымяраць змены хуткасці ветру да 0,01 м/с, што падыходзіць для сцэнарыяў з высокімі патрабаваннямі да дакладнасці.
Адсутнасць рухомых частак: Паколькі няма механічных частак, ультрагукавыя анемометры не схільныя да зносу і маюць нізкія эксплуатацыйныя выдаткі.
Універсальнасць: акрамя хуткасці і напрамку ветру, некаторыя ультрагукавыя анемометры могуць таксама вымяраць тэмпературу, вільготнасць і ціск паветра.
У рэжыме рэальнага часу: ён можа прадастаўляць дадзеныя аб хуткасці і кірунку ветру ў рэжыме рэальнага часу, што падыходзіць для сцэнарыяў прымянення, якія патрабуюць хуткага рэагавання.
2. Выпадкі прымянення ў Паўночнай Амерыцы
2.1 Перадгісторыя прымянення
Паўночная Амерыка — гэта велізарны рэгіён з разнастайным кліматам, ад халодных рэгіёнаў Канады да схільных да ўраганаў раёнаў поўдня ЗША. Маніторынг хуткасці і напрамку ветру мае вырашальнае значэнне для многіх галін прамысловасці. Ультрагукавыя анемометры шырока выкарыстоўваюцца ў метэаралагічным маніторынгу, вытворчасці ветраэнергетыкі, бяспецы будынкаў і кіраванні сельскай гаспадаркай дзякуючы сваёй высокай дакладнасці і надзейнасці.
2.2 Канкрэтныя выпадкі прымянення
Выпадак 1: Маніторынг хуткасці ветру на ветраных электрастанцыях у Злучаных Штатах
Злучаныя Штаты з'яўляюцца адной з вядучых краін свету па вытворчасці ветраэнергетыкі, і маніторынг хуткасці ветру з'яўляецца ключом да працы ветраных электрастанцый. На буйной ветранай электрастанцыі ў Тэхасе ультрагукавыя анемометры выкарыстоўваюцца для аптымізацыі працы ветраных турбін. Канкрэтныя сферы прымянення наступныя:
Спосаб разгортвання: Усталюйце ультрагукавыя анемометры на верхняй частцы ветраных турбін для кантролю хуткасці і кірунку ветру ў рэжыме рэальнага часу.
Эфект ад ужывання:
Маючы дакладныя дадзеныя аб хуткасці ветру, ветраныя турбіны могуць рэгуляваць вуглы лапатак у залежнасці ад хуткасці ветру, каб максымізаваць эфектыўнасць выпрацоўкі энергіі.
Ва ўмовах моцнага ветру дадзеныя, якія прадстаўляюцца ультрагукавымі анемометрамі, дапамагаюць аператарам своечасова спыніць турбіны, каб пазбегнуць пашкоджання абсталявання.
У 2022 годзе ветрапарк павялічыў эфектыўнасць выпрацоўкі электраэнергіі прыкладна на 8% дзякуючы выкарыстанню ультрагукавых анемометраў.
Выпадак 2: Канадская сетка метэаралагічнага маніторынгу
Канадская метэаралагічная служба стварыла шчыльную сетку метэаралагічнага маніторынгу па ўсёй краіне, і ультрагукавыя анемометры з'яўляюцца яе важнай часткай. У Альберце ультрагукавыя анемометры выкарыстоўваюцца для маніторынгу экстрэмальных пагодных з'яў. Канкрэтныя сферы прымянення наступныя:
Спосаб разгортвання: Усталёўка ультрагукавых анемометраў на метэастанцыях і інтэграцыя іх з іншымі метэаралагічнымі датчыкамі.
Эфект ад ужывання:
Маніторынг хуткасці і напрамку ветру ў рэжыме рэальнага часу, што забяспечвае падтрымку дадзеных для папярэджанняў аб тарнада і завеях.
Падчас завеі ў 2021 годзе дадзеныя, атрыманыя ультрагукавымі анемометрамі, дапамаглі Метэаралагічнаму бюро загадзя выдаваць папярэджанні і змяншаць страты ад стыхійных бедстваў.
Выпадак 3: Маніторынг ветравой нагрузкі высотных будынкаў у Злучаных Штатах
У буйных гарадах ЗША, такіх як Чыкага і Нью-Ёрк, пры праектаванні бяспекі высотных будынкаў неабходна ўлічваць уплыў ветравой нагрузкі. Ультрагукавыя анемометры выкарыстоўваюцца для кантролю хуткасці і напрамку ветру вакол будынкаў, каб забяспечыць бяспеку будынкаў. Канкрэтныя сферы прымянення наступныя:
Спосаб разгортвання: Усталюйце ультрагукавыя анемометры на версе і баках будынка для кантролю ветравых нагрузак у рэжыме рэальнага часу.
Эфект ад ужывання:
Прадстаўленыя дадзеныя дапамагаюць інжынерам аптымізаваць праектаванне будынкаў і палепшыць іх ветрастойкасць.
Ва ўмовах моцнага ветру дадзеныя ультрагукавых анемометраў выкарыстоўваюцца для ацэнкі бяспекі будынкаў і забеспячэння бяспекі жыхароў і пешаходаў.
Прыклад 4: Маніторынг хуткасці ветру ў дакладнай сельскай гаспадарцы ў Паўночнай Амерыцы
У дакладнай сельскай гаспадарцы Паўночнай Амерыкі маніторынг хуткасці ветру мае вырашальнае значэнне для распылення пестыцыдаў і кіравання арашэннем. На вялікай ферме ў Каліфорніі ультрагукавыя анемометры выкарыстоўваюцца для аптымізацыі аперацый па распыленні пестыцыдаў. Канкрэтныя сферы прымянення наступныя:
Спосаб разгортвання: Устанавіць ультрагукавыя анемометры на сельскагаспадарчых угоддзях для кантролю хуткасці і напрамку ветру ў рэжыме рэальнага часу.
Эфект ад ужывання:
Адрэгулюйце працоўныя параметры распыляльнага абсталявання ў адпаведнасці з дадзенымі аб хуткасці ветру, каб паменшыць знос пестыцыдаў і павысіць эфектыўнасць распылення.
У 2020 годзе выкарыстанне пестыцыдаў было скарочана на 15%, пры гэтым эфект абароны сельскагаспадарчых культур палепшыўся.
3. Заключэнне
Ультрагукавыя анемометры прадэманстравалі свае перавагі высокай дакладнасці, высокай надзейнасці і ўніверсальнасці ў многіх галінах Паўночнай Амерыкі. Ад вытворчасці ветраэнергетыкі да метэаралагічнага маніторынгу, бяспекі будынкаў і кіравання сельскай гаспадаркай, ультрагукавыя анемометры забяспечваюць важную падтрымку дадзеных для гэтых абласцей. У будучыні, з далейшым развіццём тэхналогій і пашырэннем сцэнарыяў прымянення, перспектывы прымянення ультрагукавых анемометраў у Паўночнай Амерыцы будуць пашырацца.
Час публікацыі: 18 лютага 2025 г.