Vėjas - tai nuolat kintantis gamtos reiškinys, kuris veikia daugelį mūsų gyvenimo aspektų, pradedant orų prognozėmis ir baigiant energijos gamyba. Kuriant modernias technologijas, svarbu kaip galima tiksliau matuoti vėjo greitį. Vėjo greičio matavimui sukurtas prietaisas - anemometras.
Vėjo greitis (stiprumas) ir kryptis yra vieni iš svarbiausių vėjo parametrų, kurie dažniausiai vertinami meteorologijoje. Paprastai matuojamas vėjo vidutinis ir momentinis greičiai. Dėl netolygaus oro masių judėjimo vėjo greitis smarkiai svyruoja aplink vidutinę reikšmę.
Anemometrai yra prietaisai, skirti matuoti vėjo greitį. Jie būna įvairių tipų, tačiau dažniausiai naudojami yra taurės tipo anemometrai ir sparnuotės anemometrai. Taip pat egzistuoja mechaniniai, elektroniniai, terminiai ir ultragarsiniai anemometrai, kiekvienas jų turi savitą veikimo principą ir pritaikymą.
Anemometrų Tipai ir Veikimo Principai
Mechaniniai Anemometrai
Mechaninis matuoklis yra sumontuotas ant masyvaus stovo. Ant jo sumontuotas guolis, ant kurio yra įrenginio korpusas. Prie korpuso yra pritaisytas stabilizatorius, kuris atsuka įrenginį į vėją. Vėjas pasuka skardinę plokštelę tam tikru kampu. Kuo didesnis vėjas, tuo didesnis plokštelės atsilenkimo kampas. Šis kampas yra nustatomas bandymais. Bourdon vamzdis, deformuotas dėl slėgio, perkelia indikatoriaus adatą. Jie naudoja mechanizmą, panašų į rankinių laikrodžių.
Elektroniniai ir Skaitmeniniai Anemometrai
Elektroniniai Vėjo Matuokliai ir Skaitmeniniai Anemometrai yra modernūs prietaisai, kurie naudoja elektroninius daviklius ir mikroprocesorius tiksliam vėjo greičio matavimui. Jie naudoja elektroninius jutiklius slėgiui matuoti ir rodyti jį skaitmeniniame ekrane. Jie yra tikslūs ir lengvai skaitomi, todėl puikiai tinka tais atvejais, kai reikia didelio tikslumo. Jie siūlo papildomų funkcijų, tokių kaip duomenų įrašymas ir pavojaus signalai.
Terminiai Anemometrai
Šis matuoklis matuoja oro srautą, naudodamas įkaitintą laidą. Vėjas vėsina laidą, o kita srovė teka per laidą, kuris yra lauke, bet jo vėjas neveikia, jis apsaugotas nuo vėjo, kokiu nors skydu. Šiluminis anemometras matuoja vidutinį vėjo greitį. Šis metodas tikrina vėjo greitį, išbandydamas pasipriešinimo pokytį, kuris atsiranda, kai jutiklį vėsina vėjas, kai įjungtas maitinimas.
Ultragarsiniai Anemometrai
Ultragarsinių Anemometrų Veikimo Principai grindžiami ultragarso bangų sklidimo laiko matavimu tarp dviejų daviklių. Vėjo greitis apskaičiuojamas pagal skirtumą tarp bangų sklidimo laiko vėjo kryptimi ir prieš vėją. Šie matuokliai neturi judamų mechanizmų ir naudoja greitus mikroprocesorius, apdorojančius duomenis iš ultragarsinių daviklių. Ultragarsinis tipas tikrina laiką, kurio reikia ultragarso bangoms perduoti tam tikru atstumu.
Anemometrų Sandara ir Savybės
Vėjo greičio jutikliai, tokie kaip WFS-2, yra sudaryti iš dviejų pagrindinių dalių: vėjo puodelio ir jutiklio. Vėjo puodelis, pagamintas iš oro sąlygoms atsparaus ir didelio stiprumo inžinerinio plastiko, reaguoja į vėjo srautą. Jutiklis, dažnai apgaubtas inžineriniu plastikiniu ABS apvalkalu, paverčia mechaninį vėjo puodelio judėjimą į elektrinį signalą, kuris atspindi vėjo greitį. Siekiant užtikrinti patikimą veikimą įvairiomis sąlygomis, viršutinis ir apatinis apvalkalai yra užklijuojami O žiedais, o vidinė grandinė yra apsaugoma trimis lako apdorojimo sluoksniais.
Kai kurie anemometrai, pavyzdžiui, rankiniai, turi papildomą termometro funkciją, matuoja temperatūrą ir atšalimą esant tam tikram vėjo greičiui. Greičio matavimas gali būti atliekamas skirtingais vienetais: m/s, p/min, mazgai, km/h, mph.
Boforto Skalė
Vėjo stiprumui nustatyti yra Boforto (Beauforto) sutartinė skalė, skirta vėjo stiprumui vizualiai (iš akies) apibūdinti. Pagrindinė skalė yra 12 balų: nuo visiškos tylos (štilio, 0 balų) iki uragano (12 balų), kai vėjo greitis viršija 32,7 m/s. Šią skalę 1806 m. pasikliavo naudoti anglų admirolas F. Bofortas.
Praktinis Anemometrų Pritaikymas
Vėjo matavimo prietaisai naudojami įvairiose srityse:
- Meteorologija: Orų prognozėms ir klimato tyrimams. Meteorologiniai matuokliai leidžia sekti temperatūrą, drėgmę, vėjo greitį ir kitus svarbius meteorologinius rodiklius.
- Aviacija: Lėktuvų pakilimui ir nusileidimui.
- Jūrininkystė: Laive esantys prietaisai naudojami ne tik siekiant pagerinti navigaciją, bet ir užtikrinti saugumą. Vėjo indikatoriai yra būtini buriavime.
- Energetika: Vėjo jėgainių efektyvumo įvertinimui. Vėjo greitis yra vienas svarbiausių veiksnių, lemiančių vėjo jėgainių efektyvumą.
- Statyba: Pastatų ir konstrukcijų projektavimui.
- Sportas: Buriavimui ir skraidymui.
Anemometrai taip pat naudojami pramonės statybinių medžiagų parduotuvėse, mašinų remonto dirbtuvėse, gamybos gamyklose, spausdinimo parduotuvėse, statybos darbuose, energetikos ir kasybos sektoriuose. Jie yra sudedamoji dalis kontroliuojant vėdinimo sistemas, matuojant oro greitį, oro srautą, drėgmę ir temperatūrą.
Kaip matuojamas vėjo greitis?
Vėjo greičio matuokliai - anemometrai skirti vėjo greičio matavimams atlikti. Paprastai vėjo greičio matuokliai naudojami kartu su kritulių, lauko oro temperatūros ir drėgmės davikliais meteorologinėms stotelėms sukonstruoti. Komplektas iš kritulių jutiklio ir vėjo greičio matuoklio gali būti naudojamas vėdinimo stoglangiams uždaryti lyjant arba esant per stipriam vėjui.
Vėjo jėgainių statybai aikštelėje būtina atlikti papildomus matavimus, siekiant nustatyti vėjo stiprumą ir turbulentiškumą. Stipriam vėjui (virš 25 m/s) jėgainėms sustabdyti būtini mechaniniai stabdžiai.
Manometrai ir Jų Santykis su Anemometrais
Nors šis straipsnis daugiausia dėmesio skiria vėjo greičio matuokliams (anemometrams), verta paminėti ir slėgio matuoklius (manometrus). Manometras - tai prietaisas slėgiui skysčiuose (skysčiuose ir dujose) matuoti uždarose grandinėse. Jie apskaičiuoja skirtumą tarp tikrojo arba absoliutaus slėgio ir atmosferos slėgio, vadindami šią vertę manometrine jėga. Jie iš tikrųjų lygina atmosferos slėgį su slėgiu grandinės viduje. Todėl ir sakoma, kad slėgio matuokliai matuoja santykinį slėgį. Kai kurie multifunkciniai matuokliai gali turėti integruotą diferencinio slėgio jutiklį ir būti skirti vidaus patalpų oro kokybės matavimams, įskaitant slėgio matavimą.
