Желдің жылдамдығын дұрыс өлшеу үшін анемометрді қалай пайдалану керек?

Анемометрлердің түрлері мен таңдау критерийлеріне түсінік

Анемометрлердің түрлеріне шолу: Қолмен ұстайтын, стаканды, импеллерлі және тіркелген модельдер

Желдің жылдамдығын өлшеу құрылғылары механикалық компоненттерге немесе электрондық датчиктерге негізделіп жұмыс істейді. Біз айналада апарып жүретін қолдан жасалған нұсқалар, мысалы стаканды немесе импеллерлі түрлері тауарлық аумақтарда тез көрсеткіштер алу үшін өте ыңғайлы. Енді тұрақты орнатылған нұсқалар, мысалы ультрадыбыстық құрылғылар немесе желбаандық типті өлшегіштер ауа райы станцияларында және әртүрлі өнеркәсіптік орындарда желдің үздіксіз бақылауын жүргізіп отырады. Дәстүрлі стаканды анемометрлер желді ұстап айналдыратын жартылай шар пішіндес стакандарға сүйенеді, ал импеллерлі конструкциялар ауа ағынымен бірге айналатын қозғалтқышқа ұқсас жапырақшалардан тұрады. Өткен жылы жасалған соңғы зерттеу қызықты нәтиже көрсетті: стаканды модельдер кенет желдің соққан кезде дәлдігін плюс немесе минус 3 пайыздан аспайтын деңгейде сақтап тұрды, бұл турбулентті жел кезінде импеллерлі модельге қарағанда шамамен 1,2 пайыздық ұтыс берді.

Аналогтық пен цифрлық анемометрлер: дәлдік, оқу ыңғайлылығы және қолдану аясы

Нақтылықтың шешуші рөл атқаратын салаларда цифрлық анемометрлер жақсы дәлдік және әртүрлі қосымша мүмкіндіктер ұсынғандықтан таңдау объектісіне айналып отыр. Көпшілік цифрлық құрылғылар жел жылдамдығын өлшеуде шамамен 2% дәлдік көрсетеді, ал ескі аналогтық шкалада көрсеткіштер қозғалыста болғандықтан оқу қателігі шамамен 5% болуы мүмкін. Цифрлық моделдердің тағы бір артықшылығы – деректерді тіркеу мүмкіндігі, бұл қолмен жазып алу кезіндегі адам қателіктерін азайтады. Көптеген HVAC техниктері ауа қозғалысындағы ең аз өзгерістерді анықтау үшін осы цифрлық құралдарды пайдаланады. Алайда, мектептерде студенттерге негізгі түсініктерді түсіндіру үшін қарапайым аналогтық нұсқалар әлі де кеңінен қолданылуда.

Әртүрлі анемометрлердің желді өлшеу тәсілдері: Механизмдер мен сезгіштік факторлар

Өлшеу әдісі орталар бойынша өнімділікке тікелей әсер етеді:

• Куб Анемометрлері : Жел үш немесе төрт стақанын айналдырады; айналу жылдамдығы жел жылдамдығына айналдырылады. Бұлар горизонталь ауа ағынына жақсы жауап береді, бірақ вертикаль құраушыларға аз сезімтал.
• Ультрадыбыстық анемометрлер : Трансдьюсерлер арасындағы дыбыс импульстерінің таралу уақытының айырмашылығын пайдаланып, жел жылдамдығы мен бағытын есептейді. Төменгі жел шарттарында (0,2-5 м/с) өте тиімді, қозғалмайтын бөліктері бар.
• Сызықтық Анемометрлер : Қыздырылған элементтегі суыту жылдамдығын анықтайды, лабораториялық турбулентті зерттеу үшін қажетті жоғары уақыттық шешімділікті ұсынады.

: Әрбір түрінің өзіндік күшті жақтары бар: төзімділік үшін стақанды модельдер, тыныш ауада дәлдік үшін ультрадыбыстық, ал ірі масштабты зерттеулер үшін қыздырылған сымды.

Сіздің саладағы және ортадағы дұрыс анемометрді таңдау

Дұрыс анемометр таңдау өндірістің қандай салаларында қажеттілік туындайтынына байланысты. Теңізде жүзіп жүрген кемелер мен қайықтар үшін тұз суы басқа түрлерінің бетін жоя алатындықтан, коррозияға тұрақты ультрадыбыстық модельдер ең жақсы жұмыс істейді. Шаруашылықтар әдетте өрістерде ұшып жүрген шаң мен полленді төтеп бере алатын берік стаканды анемометрлерді таңдайды. Қайта өңделетін энергияны қарастырып отырсаңыз, 2024 жылғы соңғы зерттеулер жел электр станциялары үшін орнатылған дыбыстық құрылғыларға нұсқау береді. Бұл құрылғылар жөндеуді едәуір аз қажет етеді және ауа райы нашар болған кезде де уақыттың 99,4 пайызында желіде қалып отырады. Жабдық таңдап отырғанда әртүрлі аймақтарда жел қаншалықты жиі соғатынын тексеру маңызды. Орташа жылдамдық 12 метр/секунд болатын жағалау аймақтарында қалалық аудандармен салыстырғанда күшті заттар қажет, онда 3-тен 5 метр/секундқа дейінгі жұмсақ соққылар кездеседі.

Сенімді жел өлшеулері үшін дұрыс орналасу мен позиционирование

Ғимараттардан, ағаштар мен жер бедерінен ауа ағынының кедергілерінен құтылу керек

Ғимараттар, ағаштар немесе жер бедерінің өзгеруі сияқты заттар ауаның тегіс ағысын бұзып, өлшеулерді бұзып, турбулентті тудырса, онда олар жол бермеу керек. Ауа-райы сарапшыларының нұсқаулықтарына сәйкес желдің бағытын анықтау үшін датчиктерді жауын-шашын көлігінен он есе алысырақ қою керек. Мысалы, егер 10 метр биіктікте тұрған нәрсе болса, онда датчик оның 100 метр қашықтығында болуы керек. Бұл ережені сақтамау жел жылдамдығының дұрыс емес көрсеткіштеріне әкеліп соғады, әсіресе құрылыстар көп немесе тығыз ағаштар өсетін жерлерде қате жартысына дейін жетуі мүмкін. Дұрыс орналасу маңызды, өйткені қате деректер жел энергиясы жобаларын жоспарлау немесе жергілікті климаттық жағдайларды түсіну кезінде дұрыс емес шешімдерге әкеледі.

Жерге әсер етуді азайту үшін оптималды орнату биіктігі

Беткей үйкелісі жерге жақын жел үлгілерін біршама өзгертеді. Халықаралық стандарттарға сәйкес жер бетінен 10 метр (32,8 фут) биіктікте орнату жергілікті жер бедерінің әсерін азайтады. 2023 жылы жасалған зерттеу 3 метрден алынған өлшеулер стандартталған 10 метрлік оқу нәтижелерімен салыстырғанда жел жылдамдығын 15-22% асыра бағалайтынын көрсетті.

Анемометрді негізгі жел бағытымен теңестіру

Дұрыс бағыттау негізгі жел ағындарын дәл түсіруін қамтамасыз етеді. Құрылғылар теңізге қарай, ендікте теңіз желдері үшін перпендикуляр бағытта орналасуы керек. 15°-тан асатын дұрыс емес теңестіру кубышкалар мен жел желкектеріндегі косинустық жауап шектеулеріне байланысты 8% дейін қате енгізуі мүмкін.

Мысал: Қате орналасуға байланысты өлшеу қателері

Төбеден екі метрдей биіктікте орнатылған үй шаруашылығындағы ауа райы станциясы 2024 жылы NY Times Wirecutter жасаған хабарлау бойынша, жергілікті әуежай сенсорлары көрсеткен мәліметтерге қарағанда жел жылдамдығын 30% төмен көрсетіп тұрған. Шынында да, мәселе сол жақта тұрған 40 фут (12 метр) биіктіктегі ағаштардың тудырған турбуленттік мәселелеріне байланысты екені анықталды. Дәл өлшеулер алу үшін осы станцияны мүлік аумағының шетінде ағаштардан 400 фут (122 метр) қашықтықта және кем дегенде 10 метр биіктікте орналастыру қажет болған. Қате нәтижелерден құтылу үшін кедергілер жанында өлшеу кезінде сақтау керек стандарт ережелер осындай қашықтықты қамтиды.

Дәл жел жылдамдығын өлшеу бойынша Қадамдық нұсқаулық

Алдын ала өлшеу тізімі: Қуат, Нөлдеу және Режим параметрлері

Алдымен өріске шықпас бұрын аккумуляторларды тексеріңіз. Токтың кетуі жиі болып тұрады және пайдалы деректерді жинау жұмысын бұзып жіберуі мүмкін. Келесі қадам - жұмыстың нақты міндетіне байланысты метр бөліктер, миль/сағат немесе түйін сияқты өлшеу бірліктерін дұрыс орнату. Құралды толық тыныш ауа жағдайында нөлдеуіңізді ұмытпаңыз, бұл бастапқы ауытқуларды болдырмауға көмектеседі. Қазіргі кезде көптеген құрылғылар екі негізгі режим ұсынады: таңдалған нүктелерді тексеру үшін дереу көрсеткіштер немесе уақыт өте өзгерістерді бақылау үшін орташа режим. Сондай-ақ, цифрлық құрылғылармен жұмыс істегенде қателерді тіркеу функциясын қосыңыз. Бұл функция көрсеткіштердегі кенеттен өзгерістерді немесе төмендеулерді уақытылы анықтауға көмектеседі, олардың ешнәрсе өзгертуге болмайтын кезге дейін байқап қоймау үшін.

Өлшеу ортасындағы Құрылғыны тұрақтандыру

Қолмен ұстайтын моделдерде дене ыстығы мен қозғалыстың кедергі келтіруін азайту үшін қолыңызды толық созыңыз. Орнатылған анемометрлерді жоғары ылғалдылық ортасында конденсат сенсордың жауап беруіне әсер ететіндіктен орнатылғаннан кейін 2-3 минут бекіту керек. Құрылғыны жел ағынына перпендикуляр және вихрь туғызатын беттерден алыс орналастырыңыз.

Лездік және ұзақ мерзімді жел жылдамдықтарын жазу

Лездік көрсеткіштер қысқа мерзімді жел күшейіп соғуын ғана фиксиалайды, бірақ орташа жағдайды дұрыс бейнелеуі мүмкін емес. Дәлдікті қамтамасыз ету үшін ең жоғары (жел күшейіп соғу) және орташа (10 секундтық орташа) мәндерді жазыңыз. Кран жұмыстары немесе дрон ұшуы сияқты қауіпсіздік маңызды қолданбаларда транзиттік шыңдарға жаншылып қалудан құтылу үшін ұзақ орташаны пайдаланыңыз.

Деректерді тіркеу және нақты уақытта орташа мәндер алу мүмкіндіктерін пайдалану

Ішкі жадындағы немесе Bluetooth-пен қосылатын қазіргі заманғы анемометрлер ұзақ мерзімді бақылауды жеңілдетеді. Орташа мәндерді нақты бағыттау үшін жел күшейіп тұрған кезде нақты уақыт режимін қосыңыз. Құрылғыларды метеорологияда қабылданған эталон болып табылатын 10-минуттық орташа мәндерді есептеуге баптаңыз.

Негізгі тәжірибе
Қолмен тексеру мен автоматты түрде журналдауды үйлестіріңіз. Қолшатырлы құрылғы 12,3 м/с көрсетсе де, бір уақытта жүргізілген журналдау деректері орташа мәннің 9,8 м/с екенін көрсетуі мүмкін, бұл тәуелсіз бақылаулардың қателік ықтималдығын көрсетеді.

Уақыт бойынша орташаланған жел жылдамдығы деректері арқылы дәлдікті арттыру

Атмосфералық турбуленттілік әсерінен бір нүктедегі жел өлшемдері тұрақсыз болып келеді. Жақында жасалған зерттеу Табиғат (2024) жел жылдамдығының уақыт өтуімен қалай өзгеретіні талдау сенімділігі үшін маңызды екенін көрсетті, себебі тұрақты оқу нәтижелері жел күшеюі мен әлсіреуіне байланысты шынайы орташа мәндерден 40% дейін ауытқуы мүмкін.

Неліктен турбулентті жағдайда бір ғана оқу нәтижелері сенімсіз болып табылады

Турбуленттілік жел жылдамдығындағы тез өзгерістерге әкеліп соғады. Үш секундтық суретке түсіру 15 mph соққан желді және тұрақты 8 mph негізгі деңгейді қамтуы мүмкін, бұл энергия потенциалы немесе құрылымдық қауіптерді бағалаудың дәлсіздігіне әкеледі.

Орташа өлшемдерді есептеу үшін ұсынылатын ұзақтық пен жиілік

Метеорологтар стандартты есеп беру үшін 10 минуттық орташа мәндерді қолданады. Әуе және құрылыс сияқты салалар жұмыс шешімдері үшін 2-5 минуттық аралықтарды қолданады. Қысқа мерзімдер (30-60 секунд) нақты уақытта бақылау үшін қолайлы, бірақ оларда ұзақ мерзімді жоспарлау үшін қажетті статистикалық беріктік жоқ.

Уақыт бойынша орташа жел деректерінің статистикалық артықшылықтары

Уақыт бойынша орташалау шеткі мәндердің әсерін азайтады және деректер жиынтығының тұрақтылығын арттырады, қателік шегін 55-70% дейін төмендетеді, ал нақты өлшеулер салыстырмалы түрде осындай нәтижеге қол жеткізе алмайды. Бұл әдіс тәуліктік циклдар немесе дауыл дамуы сияқты үлгілерді ашып, дәл болжау мен жүйе жобалауын жақсартуға көмектеседі.

Саладағы стандарт: метеорологиялық үйлесімділік үшін 10 минуттық орташа мән

Әлемдік метеорологиялық ұйым барлық өлшемдерді біркелкі ету үшін 10-минуттық орташа мәндерді қолдануды талап етеді. Бұл стандарт жер станцияларынан, кемелерден және жасанды серіктерден алынған мәліметтерді біріктіруді жеңілдетеді және өлшеу әдістерінің әртүрлілігінен туындаған айырмашылықтарды жояды.

Калибрлеу, техникалық қызмет көрсету және анемометрлерді пайдаланудағы жиі кездесетін қателерден сақтану

Ұзақ мерзімді дәлдік үшін калибрлеудің маңызы

Датчиктің үйкелісі, шаң жиналуы және табиғи орта әсерінен дәлдігі уақыт өткен сайын төмендейді. 2024 жылы жүргізілген жел өлшеу зерттеуі калибрленбеген анемометрлердің үздіксіз пайдаланғаннан кейінгі бір жыл ішінде қателігі ±5% асатынын көрсетті. ISO 17713-1 сияқты стандарттарға сәйкес жыл сайын калибрлау кезінде қателіктердің 87% азаятыны дәлелденген (NIST, 2023).

Сіздің анемометріңіздің қайта калибрлеу немесе жөндеу қажеттілігінің белгілері

• Жел жоқ жағдайдағы нөлдік көрсеткіштердің ауытқуы
• Орналасқан датчиктердің арасындағы өлшеу нәтижелерінің әртүрлілігі
• Стакандардың, желбезектердің көрінетін зақымдануы немесе электрлік жалғаулардың тот басуы

MetCheck-тің далалық зерттеуі көрсеткендей, нашар күтімде тұрған анемометрлердің 63% 15 м/с-тан жоғары жел шарықтарын жеткіліксіз деп есептейді, бұл қауіпсіздік пен өнімділікті бағалауда қауіп төндіреді.

Шараға арналған калибрлеуді тексеру: қадам-кезеңмен жүргізілетін практикалық нұсқаулық

1. Желдің төмен, орташа және жоғары жылдамдығында алынған көрсеткіштерді сертификатталған анықтамалық анемометрмен салыстыру
2. Барлық сынақ нүктелерінде ауытқу 5% -дан төмен болып қалуын қамтамасыз ету
3. Өндірушінің ұсынған бағдарламалық жасақтамасын пайдалана отырып, цифрлық модельдерде оффсет мәндерін реттеу
4. Уақыт белгілері, жел жағдайлары және қоршаған орта туралы мәліметтермен нәтижелерді жазу

Бұл процесс зертханалық есеп беруді талап етпей, далалық өлшеулерді ізденуге және сенімді сақтауға көмектеседі.

Сақтаудың үздік тәжірибесі: тазалау датчиктері және ауа райынан қорғау

Тұрақты күтіп ұстау сенсордың өмір сүру мерзімін 3-5 жылға ұзартады (Америкалық метеорологиялық қоғам 2023). Келесі техникалық қызмет көрсету кестесін орындаңыз:

Импеллерлі моделдерге 38% пайдаланушылар қате су атқылауын қолданады (WindTech Journal 2024), ішкі бөліктерге зиян келтіру қаупі бар.

Жиі кездесетін қателер: Қате орналасу, ығысу және сенсордың қажеттілігін елемеу

Жел өлшеу қондырғыларындағы ең үлкен қате - ғимараттардың төменгі бөлігінде немесе кедергілердің артында анемометрлерді орнату болып табылады, бұл турбулентті қателерге әкеліп соғады, олар 22% - ға дейін жетуі мүмкін. Басқа да көптеген мәселелер бар. Көптеген жүйелер IP54 қорғаныс дәрежесінен тыс қалады, кейбіреулері 50 мм асатын жауыннан кейін ешқашан қайта тексерілмейді және өндірушілердің ұсынған техникалық қызмет көрсету мерзімдеріне назар аударылмайды. 2023 жылы NIST тексеруінен алынған нақты әлемдік деректерге қараңыз - олар өнеркәсіптегі төрттен үш бөлігіндей анемометрлерде ротордың орналасуы немесе калибрлеу параметрлері бойынша шешімін таппаған кем дегенде екі проблеманы анықтаған. Бұл ақаулар өнеркәсіп салаларында дәл өлшеулерге сүйенетін жел туралы жиналған ақпараттың сенімділігін қатты төмендетеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Ең дәл анемометр қандай?

Ультрадыбысты анемометрлер өте дәл, әсіресе жел күші әлсіз болған кезде, өйткені оларда қозғалыстағы бөлшектер болмайды және уақыт өтуіне байланысты айырмашылықты өлшейді.

Анемометрді қаншалықты жиі өлшеуім керек?

Анемометрдің дәлдігін сақтау және оның өнімділігі салалық стандарттарға сәйкес келу үшін жыл сайын калибрлеу ұсынылады.

Неліктен аналогтық анемометрлерге қарағанда цифрлық анемометрлер артық?

Цифрлық анемометрлер аналогтық анемометрлерге қарағанда 2%-ға артық дәлдік береді. Сонымен қатар олар қолмен жазу қателерін азайтатын деректерді тіркеу мүмкіндіктерін ұсынады.

Жел өлшеуінде уақыт бойынша орташаланған деректердің рөлі қандай?

Уақыт бойынша орташаланған деректер аутлярилерді азайтуға көмектеседі және тұрақты деректер жиынтығын қамтамасыз етеді, бұл бірден алынған көрсеткіштерден қателерді азайту арқылы дәл болжам мен жүйелік жобалауды қамтамасыз етеді.