基于涡街原理的风速传感器.ppt

基于涡街原理的风速传感器 张喆 曹翔 沈润 主要内容 涡街基本原理 1 技术参数 3 技术参数 3 风速传感器在电力系统中应用 4 其他领域应用 5 某种型号风速传感器的功能及特点 2 卡曼涡街原理 在特定的流动条件下，一部分流体动能转化为 流体振动，其振动频率与流速（流量）有确定 的比例关系，这个原理称为卡曼涡街原理。利 用该原理的装置的基本结构是在流体中安放一 根（或多根）非线型阻流体，流体在阻流体两 侧交替地分离释放出两串规则的旋涡，在一定 的流量范围内旋涡分离频率正比于管道内的平 均流速，通过采用各种形式的检测元件测出旋 涡频率就可以推算出流体的流量。 卡曼涡街原理 卡 曼 涡 街 原 理 根据卡曼涡街理论,在无限界流场中垂直插入一根无限长的非线性阻力体（即旋涡发生体 C，风速传感器的探头横杆），当风流流经旋涡发生体时，在漩涡发生体边缘下游侧会产生两排交替的、内旋的旋涡列（即气流旋涡），而旋涡的产生频率f正比于流速V，用公式表示如下：　　 卡曼涡街原理 卡曼涡街原理 根据卡曼涡街原理，有如下关系式 涡列频率 斯特罗哈数 涡列发生体两侧流体的平均流速 涡列发生体迎流面的最大宽度 斯特罗哈数St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关，形状确定后，在一定雷诺数范围内St为常数。 旋涡频率检测方法，大致分为两类： 一类是检测旋涡发生时流速变化，采用的元件有热丝、热敏电阻、超声波探头等； 另一类是检测旋涡发生时压力变化，采用的检测元件有压电元件、应变元件、膜片+压电、膜片+电容等。 旋涡频率检测 圆柱形阻流体检出部分的轴向两侧开并列的偶数导压孔，导压孔与检测棒内的空腔相通。空腔内有隔墙，把空腔分隔成二部分，在隔墙中，装有通电流的铂电阻丝。当圆柱检测棒的侧后方产生旋涡时，有旋涡的一边静压大于无旋涡的一边，于是通过导压孔引起空腔内流体的移动，使得热电阻丝冷却而改变阻值，在通过电桥输出电信号。 漩涡频率检测举例 漩涡频率检测举例 电路部分 某种型号风速传感器的功能及特点 无启动风速限制，360°操作 同时具备风速、风向测量 测量精度高，性能稳定 结构坚固，不会磨损，不易变形 设计灵活，轻巧携带方便，安装拆卸容易 信号接入方便，同时提供数字、模拟信号 技术参数 测量参数：测量二维风速、风向 风速范围：0~60m/s 测量误差：±2% 分 辨 率：0.1m/s 风向范围：0~360°，全方位，无盲区 测量误差：±2% 分 辨 率：0.1° 信号输出：RS485/4-20mA(数字模拟可选) 工作温度：-40°~+70° MTBF： 5万小时 电力系统中应用 应用范围 风力发电 电力安全监控 气象监控 桥梁隧道 航海船舶 城市环境监测 ……… 微电网（Micro-Grid）也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。 针对单个并网点装机容量在6兆瓦以下，且接入电压在10千伏以下的光伏项目，将减免包括调试、检测等在内的服务费用。同时，满足上述条件的光伏电站接入电网的投资将由国家电网负责，也即免去接入费。 在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示。 斯特罗哈数St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关，形状确定后，在一定雷诺数范围内St为常数。 从一直到九，乘2各级有 ； 零级无风炊烟上；一级软风烟稍斜； 二级轻风树叶响；三级微风树枝晃； 四级和风灰尘起；五级清风水起波； 六级强风大树摇；七级疾风步难行； 八级大风树枝折；九级烈风烟囱毁； 十级狂风树根拔；十一级暴风陆罕见； 十二级飓风浪滔天。 地球风速最大的地方是南极。南极洲终年为冰雪覆盖,冰面上磨擦力极小,有世界风库之称。南极的年平均风速为17～18米/秒 在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示。