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贝良风能体验风力发电机“眼睛”的检测过程——狂风暴雪,“打”出高效能传感器
2022-05-12 来源:浙江日报
 一排排风车或矗立在壮阔的海面上,或屹立在起伏的高山上,迎风旋转,日夜不停地向电网输送能量。但你不知道的是,向风机发出转向指令,实现高效能量转化的关键其实是安装在风机顶部的一组小小设备。它们就是被誉为风力发电机“眼睛”的测风传感器。
 
在位于乐清经济开发区的国家级专精特新“小巨人”企业浙江贝良风能电子科技有限公司的实验室,公司副总经理叶力现场进行了演示。随着模拟风向开始转变,只见风力发电机的风机开始“迎风”转向,同步每一片风叶也旋转起来。它们在传感器的指导下,和风匹配着“最佳角度”。
 
以前这些高效能传感器长期依赖进口,如今经过多年自主研发,国内七成以上的风机都装上了贝良风能的测风传感器。这双风机上的“眼睛”究竟有多厉害?近日,我走进贝良风能,跟随技术检测员一起查看传感器是如何经受狂风暴雪等恶劣环境考验的。
 
 
在实验室检测暴雨环境中的产品性能。
 
15级台风中
 
“状态良好”
 
走进贝良风能的生产基地,还未见车间,先映入眼帘的就是位于一楼的一整层实验室。换上专门的防静电工作服,套上鞋套,在工作人员的刷脸确认下,我进入了实验室内。
 
偌大的实验室里异常安静。“我们每个实验设备密闭性都很强,大多数是步入式的实验室,所以实验的动静再大,隔了几道门就几乎听不见了。其实现在实验室里正刮风又下雨呢!”叶力说着,带我走进风洞实验室。
 
当偌大的风洞实验室展现在我面前时,我简直无法将叶力的介绍和眼前的情况联系起来。一个长达5米的通风管道占据了一大半的空间。管道旁,堆放着几车测风传感器。每一只传感器只有10多厘米高,圆柱状的“身体”顶端有两只半球形的“小耳朵”。
 
两名技术人员正对着电脑屏幕观察数据。“实验已经开始了吗?”我不禁发问,“它同时能检测一车产品吗?”
 
叶力笑了笑,又摇摇头,带我走近风洞实验舱口。透过玻璃罩,我看到约一个烤箱大小的风管空间,正中竟然只有一个凹槽,摆放着一个风速传感器。他解释说:“风机选址都是找风力最大的地方,因此我们的风洞实验,管道虽然宽大,但要模拟超过15级风速,相当于强台风的级别,为了保证实验的效果,一次只能测一只产品。”
 
在叶力的指导下,我调整了送风大小,继续记录实验情况。只见测风传感器两只黑色“耳朵”随着风速变大,转得飞快,一下子就成了一团模糊的黑影。可是距离送风管道仅1米处的我,既听不到风声,也感受不到风力的威力,幸好有计算机帮我们判断。
 
经过30分钟测验,屏幕上显示的实时数据,15级风的实验风速是70.04米/秒,传感器显示风速69.94米/秒。我一边记录,一边比照实验误差,上下误差保证在0.5米/秒到0.1米/秒之内,在15级风速中持续运行30分钟不损坏,才算过关。显然,我所测的这只测风传感器在这轮考验中“状态良好”。
 
只有在实验室的测验过关,才能在真实的战场上发挥实力。叶力回忆,2014年9号超强台风“威马逊”登陆海南省文昌市,后来又在广东省湛江市登陆。采用公司测风传感器的广东湛江徐闻风场所在地遭受“威马逊”17级大风正面袭击。“台风过后,经风场一线确认,我们的测风传感器全部安然无事,第二天中午风场立即恢复了正常发电,为组织抢险和生活生产提供了保障。”叶力说。
 
 
记者与技术人员做实验前准备。 共享联盟乐清站 陈青 摄
 
冰天雪地里
 
自动加热
 
做完风洞实验,抱着好奇心,我又马不停蹄地寻找起下一个实验目标。透过实验室玻璃隔断,各个实验室里实验设备各式各样、大小不一。
 
“这几年随着风能不断被开发,风场选址从草原、沙漠、海洋开始移向高海拔雪山,他们最近就在抗冰冻的问题解决上找方案。”叶力介绍道。说话间,他带我来到了低温飘雪实验室。
 
低温飘雪实验室是一个大约6平方米的小房间,正中安装着一台造冰设备,还有一些摆放产品的架子。和叶力一起,我们将几个不同类型的传感器安装在实验架上,又将这些实验产品移到造雪机正下方。从实验室里撤出,做好封闭措施,在实验室外的电脑面板上设置实验时间和温度后,飘雪实验就开始了。这次的实验要测试传感器长时间处于零下低温冰雪环境中是否会被冻住,影响作业。实验室内温度急速下降,不一会儿开始不断飘落白雪,时间过去30分钟、1小时……
 
传感器底端逐渐有了积雪,可是随着时间推移,积雪竟然没有再增多,反而减少了。看到我疑惑的表情,叶力乐呵呵地给我分析起了实验数据,实验设备内的环境温度是零下40摄氏度,然而通过热成像,产品壳体表面一片通红,再一看数据,温度居然有50摄氏度。
 
“别看它就是个金属器件,其实内部设计有很多玄机。我们植入了加热装置,只要环境达到设定的低温温度,就会自动工作。”叶力解释道,这样的设计也是在实验中逐渐优化修正的。
 
抗高温耐腐蚀
 
样样行
 
技术人员的研发思路要破题,就像是艺术创作者需要灵感一样。
 
在风力发电机众多零部件中,测风传感器是唯一一个安装在机舱外面的传感器,因此它的高可靠性、高精度、高环境适应性一直是技术难点。产品研发的初衷,源自客户和企业负责人之间的反馈“吐槽”。在等待实验结果的间隙,叶力带我逛起企业的展厅,回忆起了企业的“变身”经历。“我们最初也和其他国内企业一样,生产风力发电机普通零配件。直到2008年前后,合作商频繁向企业负责人‘吐槽’关键部件依赖进口,价格昂贵,风机产量受制于外人很是无奈。这让我们嗅到了商机。”
 
摆在展厅里的测风传感器,大小颜色大有不同,这是四次迭代过程中不同时期的产品,给予技术人员研发灵感的是大客户们。
 
在展厅的一面墙壁上,我看到了一副贝良风能的项目应用地图,几乎布成了一张密密的放射网,多元的项目选址让他们更早地接触到了行业的新问题,例如海拔4000米的高山如何抗冻,南海盐雾严重区域如何抗高温耐腐蚀等。“客户的需求就是我们的课题,所以才有了你刚刚看到的这么多实验室,毫不夸张地说,除了狂风暴雪的测试以外,我们的产品在抗高温和耐腐蚀方面也是样样行。”叶力说。
 
企业生产的风速传感器和超声波风速风向传感器已经连续三年在国内测风传感器市场排名第一,国际市场排名第三。“我们企业员工中研发人员占了近四分之一。每年研发投入占营收5%以上。这是我们不断挑战设计极限的底气。”叶力说。
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