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            貝良風能體驗風力發電機“眼睛”的檢測過程——狂風暴雪,“打”出高效能傳感器
            2022-05-12 來源:浙江日報
             一排排風車或矗立在壯闊的海面上,或屹立在起伏的高山上,迎風旋轉,日夜不停地向電網輸送能量。但你不知道的是,向風機發出轉向指令,實現高效能量轉化的關鍵其實是安裝在風機頂部的一組小小設備。它們就是被譽為風力發電機“眼睛”的測風傳感器。
             
            在位于樂清經濟開發區的國家級專精特新“小巨人”企業浙江貝良風能電子科技有限公司的實驗室,公司副總經理葉力現場進行了演示。隨著模擬風向開始轉變,只見風力發電機的風機開始“迎風”轉向,同步每一片風葉也旋轉起來。它們在傳感器的指導下,和風匹配著“最佳角度”。
             
            以前這些高效能傳感器長期依賴進口,如今經過多年自主研發,國內七成以上的風機都裝上了貝良風能的測風傳感器。這雙風機上的“眼睛”究竟有多厲害?近日,我走進貝良風能,跟隨技術檢測員一起查看傳感器是如何經受狂風暴雪等惡劣環境考驗的。
             
             
            在實驗室檢測暴雨環境中的產品性能。
             
            15級臺風中
             
            “狀態良好”
             
            走進貝良風能的生產基地,還未見車間,先映入眼簾的就是位于一樓的一整層實驗室。換上專門的防靜電工作服,套上鞋套,在工作人員的刷臉確認下,我進入了實驗室內。
             
            偌大的實驗室里異常安靜。“我們每個實驗設備密閉性都很強,大多數是步入式的實驗室,所以實驗的動靜再大,隔了幾道門就幾乎聽不見了。其實現在實驗室里正刮風又下雨呢!”葉力說著,帶我走進風洞實驗室。
             
            當偌大的風洞實驗室展現在我面前時,我簡直無法將葉力的介紹和眼前的情況聯系起來。一個長達5米的通風管道占據了一大半的空間。管道旁,堆放著幾車測風傳感器。每一只傳感器只有10多厘米高,圓柱狀的“身體”頂端有兩只半球形的“小耳朵”。
             
            兩名技術人員正對著電腦屏幕觀察數據。“實驗已經開始了嗎?”我不禁發問,“它同時能檢測一車產品嗎?”
             
            葉力笑了笑,又搖搖頭,帶我走近風洞實驗艙口。透過玻璃罩,我看到約一個烤箱大小的風管空間,正中竟然只有一個凹槽,擺放著一個風速傳感器。他解釋說:“風機選址都是找風力最大的地方,因此我們的風洞實驗,管道雖然寬大,但要模擬超過15級風速,相當于強臺風的級別,為了保證實驗的效果,一次只能測一只產品。”
             
            在葉力的指導下,我調整了送風大小,繼續記錄實驗情況。只見測風傳感器兩只黑色“耳朵”隨著風速變大,轉得飛快,一下子就成了一團模糊的黑影??墒蔷嚯x送風管道僅1米處的我,既聽不到風聲,也感受不到風力的威力,幸好有計算機幫我們判斷。
             
            經過30分鐘測驗,屏幕上顯示的實時數據,15級風的實驗風速是70.04米/秒,傳感器顯示風速69.94米/秒。我一邊記錄,一邊比照實驗誤差,上下誤差保證在0.5米/秒到0.1米/秒之內,在15級風速中持續運行30分鐘不損壞,才算過關。顯然,我所測的這只測風傳感器在這輪考驗中“狀態良好”。
             
            只有在實驗室的測驗過關,才能在真實的戰場上發揮實力。葉力回憶,2014年9號超強臺風“威馬遜”登陸海南省文昌市,后來又在廣東省湛江市登陸。采用公司測風傳感器的廣東湛江徐聞風場所在地遭受“威馬遜”17級大風正面襲擊。“臺風過后,經風場一線確認,我們的測風傳感器全部安然無事,第二天中午風場立即恢復了正常發電,為組織搶險和生活生產提供了保障。”葉力說。
             
             
            記者與技術人員做實驗前準備。 共享聯盟樂清站 陳青 攝
             
            冰天雪地里
             
            自動加熱
             
            做完風洞實驗,抱著好奇心,我又馬不停蹄地尋找起下一個實驗目標。透過實驗室玻璃隔斷,各個實驗室里實驗設備各式各樣、大小不一。
             
            “這幾年隨著風能不斷被開發,風場選址從草原、沙漠、海洋開始移向高海拔雪山,他們最近就在抗冰凍的問題解決上找方案。”葉力介紹道。說話間,他帶我來到了低溫飄雪實驗室。
             
            低溫飄雪實驗室是一個大約6平方米的小房間,正中安裝著一臺造冰設備,還有一些擺放產品的架子。和葉力一起,我們將幾個不同類型的傳感器安裝在實驗架上,又將這些實驗產品移到造雪機正下方。從實驗室里撤出,做好封閉措施,在實驗室外的電腦面板上設置實驗時間和溫度后,飄雪實驗就開始了。這次的實驗要測試傳感器長時間處于零下低溫冰雪環境中是否會被凍住,影響作業。實驗室內溫度急速下降,不一會兒開始不斷飄落白雪,時間過去30分鐘、1小時……
             
            傳感器底端逐漸有了積雪,可是隨著時間推移,積雪竟然沒有再增多,反而減少了??吹轿乙苫蟮谋砬?,葉力樂呵呵地給我分析起了實驗數據,實驗設備內的環境溫度是零下40攝氏度,然而通過熱成像,產品殼體表面一片通紅,再一看數據,溫度居然有50攝氏度。
             
            “別看它就是個金屬器件,其實內部設計有很多玄機。我們植入了加熱裝置,只要環境達到設定的低溫溫度,就會自動工作。”葉力解釋道,這樣的設計也是在實驗中逐漸優化修正的。
             
            抗高溫耐腐蝕
             
            樣樣行
             
            技術人員的研發思路要破題,就像是藝術創作者需要靈感一樣。
             
            在風力發電機眾多零部件中,測風傳感器是唯一一個安裝在機艙外面的傳感器,因此它的高可靠性、高精度、高環境適應性一直是技術難點。產品研發的初衷,源自客戶和企業負責人之間的反饋“吐槽”。在等待實驗結果的間隙,葉力帶我逛起企業的展廳,回憶起了企業的“變身”經歷。“我們最初也和其他國內企業一樣,生產風力發電機普通零配件。直到2008年前后,合作商頻繁向企業負責人‘吐槽’關鍵部件依賴進口,價格昂貴,風機產量受制于外人很是無奈。這讓我們嗅到了商機。”
             
            擺在展廳里的測風傳感器,大小顏色大有不同,這是四次迭代過程中不同時期的產品,給予技術人員研發靈感的是大客戶們。
             
            在展廳的一面墻壁上,我看到了一副貝良風能的項目應用地圖,幾乎布成了一張密密的放射網,多元的項目選址讓他們更早地接觸到了行業的新問題,例如海拔4000米的高山如何抗凍,南海鹽霧嚴重區域如何抗高溫耐腐蝕等。“客戶的需求就是我們的課題,所以才有了你剛剛看到的這么多實驗室,毫不夸張地說,除了狂風暴雪的測試以外,我們的產品在抗高溫和耐腐蝕方面也是樣樣行。”葉力說。
             
            企業生產的風速傳感器和超聲波風速風向傳感器已經連續三年在國內測風傳感器市場排名第一,國際市場排名第三。“我們企業員工中研發人員占了近四分之一。每年研發投入占營收5%以上。這是我們不斷挑戰設計極限的底氣。”葉力說。
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