언론 보도 자료

Renewable Energy Technology (중국), 2011년 8월호 게재

풍력 터빈을 위한 풍속 및 풍향 측정

독자적인 초음파 기술 - 풍력 터빈의 효율적이고 안전한 운전을 위해 풍속 및 풍향의 측정은 대단히 중요합니다.

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이상적인 풍향풍속계는 터빈의 수명이 다할 때까지 정확한 데이터를 초당 4 또는 5회 제공하면서 어떠한 간섭, 재조정 또는 정비도 받지 않아야 합니다. 이것은 '설치 후 잊어버리는' 제품이 되어야 합니다.

하지만 풍력 터빈의 상단은 기기의 미묘한 부품에는 매우 적대적인 환경입니다. 센서는 비, 결빙, 우박, 눈, 먼지, 극고온과 극저온, 진동 및 번개를 견뎌야 합니다. 전통적인 기계식 강풍 센서는 모래에 의해 피해를 받을 수 있고 결빙되지 않게 하는 것이 쉽지 않아 정기적인 정비를 필요로 합니다.

전파 시간(초음파 신호가 한 지점에서 다른 곳으로 가는데 얼마나 오래 걸리는가)을 측정하는 초음파 강풍 센서는 이러한 문제점 중 몇몇을 극복할 수 있습니다. 하지만 그 크기와 건축물로 인해 가열하기가 어렵고 물리적 피해를 받기 쉽습니다.

그러나 여기에 세 번째 선택이 가능하게 되었는데, 바로 음파 공진 초음파 측정입니다. 특허를 받은 이 고정형 기술은 작은 틈 안에서 공진되는 음파(초음파)를 사용합니다. 이것은 많은 이득을 가져다 주는데, 그것은 작고 경량인 설치, 장수명, 강한 물리적 강성, 높은 데이터 가용성 및 수명이 다하도록 유지되는 높은 정밀도입니다. 이 기술에서는 밖으로 노출된 부품이 없기 때문에 극한의 기상 조건 하에서도 작동할 수 있게 튼튼합니다. 이 센서는 낮은 전력 소모를 하며 다른 기술들에는 영향을 끼치는 환경적 요소들에 대한 보정 기능이 내장되어 있습니다.

이 센서는 두 개의 평행한 판으로 구성되어, 각각의 판은 삼각형으로 배열된 세 개의 축방향 변환기를 가지고 있습니다. 동시에 하나의 변환기에서만 초음파 신호를 방출합니다. 이 신호는 위쪽 반사판에 닿을 때까지 바깥쪽으로 전파되며, 거기에서 되돌려 반사하여 이번에는 아래쪽 반사판에 닿아 다시 반사됩니다. 초음파는 모든 에너지를 잃을 때까지 한 쌍의 반사판 사이에서 지속적으로 반사되어 약 200번의 반사가 이루어집니다.

이 반사는 위상에 따라 합쳐져 수직적인 준정상파가 생성되고 이것은 신호 강도를 극적으로 증가시킵니다. 수평면에서 보면 이것은 2차원적인 방사형 파장처럼 거동합니다.

움직이는 파장의 거동에 기반하여 공기 흐름이 측정됩니다. 어느 변환기 쌍 사이든 그 위상 차는 그 쌍의 축을 따라 움직이는 풍속과 풍향을 보여줍니다. 따라서 세 쌍의 진동판 모두로부터 위상차를 측정하면 삼각형(진동판에 의해 형성된)의 그 면을 따라 흐르는 공기 흐름의 벡터 성분이 계산됩니다. 이 벡터들을 결합하면 종합적인 풍속과 풍향을 알 수 있게 됩니다.

더 나아가서 정상파는 온도, 습도 및 기압에 의한 소리의 속도 변화를 자동으로 보정할 수 있게 해 줍니다. 이 기술은 응답을 최대화하고 공진을 유지하기 위해 주파수를 조정합니다. 이 조건들 하에서는 소리 속도에 무관한 측정을 할 수 있습니다.

공진을 이용함에 따라 신호 대 잡음 비가 매우 높게 보장되고, 이 강력한 신호는 쉽게 읽을 수 있고 방해에 대해 내성이 높습니다.

음향 공진 기술은 영국 런던에 소재한 FT 테크놀로지가 개발하여 특허를 보유하고 있습니다. 이제 Acu-Res라고 알려진 이 기술은 근 10년간 터빈 제어를 위해 FT702LT 시리즈 강풍 센서에 사용되어 왔습니다. 중국 및 전세계에서 20개 이상의 터빈 제조업체가 이 기술을 선정하고 있습니다.

센서의 최신 버전인 버전 22는 25가지 이상의 서로 다른 국제 시험을 거쳐 Acu-Res 기술을 사용한 FT 센서의 강도와 효과를 입증하였습니다. 
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