تحسين أداء توربينات الرياح باستخدام حلول الاستشعار

تعد توربينات الرياح عنصرًا أساسيًا في انتقال العالم إلى صافي الصفر.نحن هنا نلقي نظرة على تقنية الاستشعار التي تضمن التشغيل الآمن والفعال.
يبلغ متوسط ​​العمر المتوقع لتوربينات الرياح 25 عامًا، وتلعب أجهزة الاستشعار دورًا رئيسيًا في ضمان تحقيق التوربينات لعمرها المتوقع.من خلال قياس سرعة الرياح والاهتزاز ودرجة الحرارة والمزيد، تضمن هذه الأجهزة الصغيرة عمل توربينات الرياح بأمان وكفاءة.
تحتاج توربينات الرياح أيضًا إلى أن تكون مجدية اقتصاديًا.وإلا فإن استخدامها سيعتبر أقل عملية من استخدام الأشكال الأخرى من الطاقة النظيفة أو حتى طاقة الوقود الأحفوري.يمكن لأجهزة الاستشعار توفير بيانات الأداء التي يمكن لمشغلي مزارع الرياح استخدامها لتحقيق ذروة إنتاج الطاقة.
تكتشف تقنية الاستشعار الأساسية لتوربينات الرياح الرياح والاهتزازات والإزاحة ودرجة الحرارة والإجهاد البدني.تساعد المستشعرات التالية في تحديد ظروف خط الأساس واكتشاف الحالات التي تنحرف فيها الظروف بشكل كبير عن خط الأساس.
تعد القدرة على تحديد سرعة الرياح واتجاهها أمرًا بالغ الأهمية لتقييم أداء مزارع الرياح والتوربينات الفردية.تعد مدة الخدمة والموثوقية والوظيفة والمتانة هي المعايير الرئيسية عند تقييم أجهزة استشعار الرياح المختلفة.
معظم أجهزة استشعار الرياح الحديثة ميكانيكية أو فوق صوتية.تستخدم مقاييس شدة الريح الميكانيكية كوبًا دوارًا وريشة لتحديد السرعة والاتجاه.تقوم أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية بإرسال نبضات فوق صوتية من أحد جوانب وحدة الاستشعار إلى جهاز الاستقبال الموجود على الجانب الآخر.يتم تحديد سرعة الرياح واتجاهها عن طريق قياس الإشارة المستقبلة.
يفضل العديد من المشغلين أجهزة استشعار الرياح بالموجات فوق الصوتية لأنها لا تحتاج إلى إعادة المعايرة.وهذا يسمح بوضعها في الأماكن التي يصعب صيانتها.
يعد اكتشاف الاهتزازات وأي حركة أمرًا بالغ الأهمية لمراقبة سلامة وأداء توربينات الرياح.تُستخدم مقاييس التسارع بشكل شائع لمراقبة الاهتزازات داخل المحامل والمكونات الدوارة.غالبًا ما تُستخدم مستشعرات LiDAR لمراقبة اهتزازات البرج وتتبع أي حركة مع مرور الوقت.
في بعض البيئات، يمكن للمكونات النحاسية المستخدمة لنقل الطاقة التوربينية أن تولد كميات كبيرة من الحرارة، مما يسبب حروقًا خطيرة.يمكن لأجهزة استشعار درجة الحرارة مراقبة المكونات الموصلة المعرضة لارتفاع درجة الحرارة ومنع الضرر من خلال إجراءات استكشاف الأخطاء وإصلاحها التلقائية أو اليدوية.
تم تصميم توربينات الرياح وتصنيعها وتشحيمها لمنع الاحتكاك.واحدة من أهم المناطق لمنع الاحتكاك هي حول عمود الإدارة، ويتم تحقيق ذلك بشكل أساسي من خلال الحفاظ على مسافة حرجة بين العمود والمحامل المرتبطة به.
غالبًا ما تستخدم أجهزة استشعار التيار الدوامي لمراقبة "خلوص المحمل".إذا انخفض الخلوص، فسوف ينخفض ​​التشحيم، مما قد يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وإلحاق الضرر بالتوربين.تحدد مستشعرات التيار الدوامي المسافة بين الجسم والنقطة المرجعية.فهي قادرة على تحمل السوائل والضغط ودرجة الحرارة، مما يجعلها مثالية لمراقبة خلوص المحامل في البيئات القاسية.
يعد جمع البيانات وتحليلها أمرًا بالغ الأهمية للعمليات اليومية والتخطيط طويل المدى.يوفر توصيل أجهزة الاستشعار بالبنية التحتية السحابية الحديثة إمكانية الوصول إلى بيانات مزرعة الرياح والتحكم عالي المستوى.يمكن للتحليلات الحديثة أن تجمع بين البيانات التشغيلية الحديثة والبيانات التاريخية لتوفير رؤى قيمة وإنشاء تنبيهات أداء تلقائية.
تعد الابتكارات الحديثة في تكنولوجيا الاستشعار بتحسين الكفاءة وخفض التكاليف وتحسين الاستدامة.تتعلق هذه التطورات بالذكاء الاصطناعي وأتمتة العمليات والتوائم الرقمية والمراقبة الذكية.
مثل العديد من العمليات الأخرى، أدى الذكاء الاصطناعي إلى تسريع عملية معالجة بيانات الاستشعار بشكل كبير لتوفير المزيد من المعلومات وتحسين الكفاءة وخفض التكاليف.إن طبيعة الذكاء الاصطناعي تعني أنه سيوفر المزيد من المعلومات مع مرور الوقت.تستخدم أتمتة العمليات بيانات المستشعر والمعالجة الآلية ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة لضبط درجة الصوت وإخراج الطاقة والمزيد تلقائيًا.تضيف العديد من الشركات الناشئة الحوسبة السحابية لأتمتة هذه العمليات لتسهيل استخدام التكنولوجيا.تمتد الاتجاهات الجديدة في بيانات مستشعرات توربينات الرياح إلى ما هو أبعد من المشكلات المتعلقة بالعملية.يتم الآن استخدام البيانات المجمعة من توربينات الرياح لإنشاء توائم رقمية للتوربينات ومكونات مزرعة الرياح الأخرى.يمكن استخدام التوائم الرقمية لإنشاء عمليات محاكاة والمساعدة في عملية صنع القرار.هذه التكنولوجيا لا تقدر بثمن في تخطيط مزرعة الرياح، وتصميم التوربينات، والطب الشرعي، والاستدامة وأكثر من ذلك.وهذا أمر ذو قيمة خاصة للباحثين والمصنعين وفنيي الخدمة.