Kalibratiewindtunnels voor Anemometers: ISO 17025 & MEASNET

De meeste windtunnels zijn testfaciliteiten: het model is het onderwerp en de tunnel is de omgeving. Een kalibratiewindtunnel draait die relatie om. Hier is de tunnel het instrument, en het object in de stroming is datgene wat daaraan wordt getoetst.

Die omkering verandert alles aan de manier waarop de faciliteit wordt gespecificeerd. Niemand vraagt van een kalibratiewindtunnel een indrukwekkende snelheid of een grote testsectie. Men vraagt om een referentiewindsnelheid die, inclusief een onzekerheidsbudget, kan worden verantwoord tegenover een accreditatie-instantie.

1. Wat de normen daadwerkelijk vereisen

Voor de windenergiesector — de grootste aanjager van de vraag naar anemometerkalibratie — zijn de geldende documenten IEC 61400-12-1 en de MEASNET Anemometer Calibration Procedure . De huidige Versie 3 (december 2020) past Bijlage F van IEC 61400-12-1, Editie 2 (2017) toe; eerdere versies van de procedure volgden de editie van 2005. Het is dus de moeite waard om te bevestigen naar welke herziening een bepaald laboratorium of een klant daadwerkelijk verwijst voordat u naleving garandeert.

Twee eisen aan de stromingskwaliteit staan hierbij centraal:

Axiale turbulentie-intensiteit onder 2% op de positie van de anemometer.
Stromingsuniformiteit tot 0,2% over het gebied dat door de anemometer wordt bestreken.

Daarnaast wordt verwacht dat het laboratorium zelf opereert onder een ISO/IEC 17025 -accreditatie voor de relevante meetgrootheden, waarbij nationale accreditatie (bijvoorbeeld DAkkS in Duitsland) en het MEASNET-lidmaatschap de weg vormen naar erkende kalibraties. Vergelijkbaarheid wordt geverifieerd door middel van round robin -oefeningen (ringonderzoeken) tussen instituten, waarbij een gemiddelde nalevingswaarde van 1% of beter vereist is.

Let op de aard van deze cijfers: ze zijn streng, maar het zijn niet de turbulentiecijfers van minder dan 0,1% die worden genoemd voor aerodynamisch onderzoek met lage turbulentie. Een kalibratiewindtunnel is geoptimaliseerd voor stabiliteit en herleidbaarheid, niet voor de laagst haalbare turbulentie.

2. Waarom die cijfers moeilijker zijn dan ze lijken

Het instrument blokkeert zijn eigen referentie. Een cup-anemometer in een kleine testsectie is geen verwaarloosbare obstructie. De grootte van de testsectie moet zo worden gekozen dat de blokkade binnen de limieten van de procedure blijft voor de instrumenten die u wilt kalibreren — en dat is de reden waarom 'we gebruiken gewoon een kleine tunnel' al bij de eerste accreditatiebeoordeling faalt.

De referentiesnelheid moet herleidbaar zijn. Snelheid wordt afgeleid, niet direct waargenomen: uit drukverschil, luchtdichtheid en dus uit gekalibreerde druk-, temperatuur- en vochtigheidsinstrumentatie, elk met een eigen herleidbaarheidsketen en bijdrage aan het onzekerheidsbudget.

Stabiliteit is belangrijker dan bereik. Kalibratiepunten bevinden zich doorgaans in een bescheiden snelheidsband, en elk punt moet lang genoeg stabiel blijven voor middeling. Een nauwkeurige, herhaalbare snelheidsregeling aan de onderkant van het bereik is een lastiger technisch probleem dan een hoge topsnelheid.

Uniformiteit wordt gemeten, niet zomaar aangenomen. Het cijfer van 0,2% is van toepassing op het hele gebied dat de anemometer inneemt, wat betekent dat de stromingsuniformiteit in de testsectie in kaart moet worden gebracht en deze mapping moet worden onderhouden.

Het gebouw maakt deel uit van de onzekerheid. De temperatuurstabiliteit van het laboratorium, barometrische metingen en zelfs de beweging van personeel beïnvloeden de resultaten op dit niveau.

3. Gevolgen voor het ontwerp

Een kalibratiewindtunnel is een kleine machine die is gebouwd met instrumentkwaliteit-toleranties:

Hoge contractieverhouding met een honingraat en meerdere stromingszeven, gedimensioneerd om de vereiste turbulentie-intensiteit en stromingsuniformiteit op het meetvlak te leveren.
Testsectie gedimensioneerd voor blokkade-naleving met de instrumentenfamilie, niet voor de grootst denkbare sensor.
Een gedefinieerde, herhaalbare montage voor het te testen apparaat, met een vaste geometrie ten opzichte van de referentiesonde.
Geïntegreerde referentie-instrumentatie — druk, temperatuur, vochtigheid — waarbij kalibratie-intervallen en herleidbaarheid vanaf het begin zijn gepland.
Aandrijving en besturingssysteem afgestemd op stabiliteit bij lage snelheden, inclusief hoe snel de tunnel stabiliseert na een wijziging van het setpoint.
Klimaatbeheersing van de ruimte , niet alleen van de stroming.
Automatisering en gegevensverwerking die een certificaat met een onzekerheidsverklaring produceren, want de doorvoersnelheid bepaalt of het laboratorium een bedrijf of een hobby is.

4. De businesscase

De zoekvolumes voor dit onderwerp zijn klein; de koopintentie is vrijwel absoluut. Ontwikkelaars van windparken, onafhankelijke meetinstituten en turbine-OEM's hebben gekalibreerde anemometrie nodig, herkalibratie is periodiek in plaats van eenmalig, en accreditatie creëert een verdedigbare positie: een geaccrediteerd laboratorium in een regio waar er nog geen is, trekt werk aan dat momenteel naar het buitenland gaat.

Dezelfde faciliteit bedient meestal een bredere sensorpopulatie dan alleen cup-anemometers — ultrasone anemometers, pitotbuizen, stromingssensoren, HVAC- en procesinstrumentatie — mits de testsectie, het montageconcept en het onzekerheidsbudget met dat in gedachten zijn ontworpen.

5. Wat te specificeren bij de aanschaf

De accreditatie die u wilt behalen , en de procedures waaraan u moet voldoen. Dit bepaalt de volledige specificatie en kan niet achteraf worden toegevoegd.
De instrumentenfamilies die moeten worden gekalibreerd, met hun afmetingen — dit bepaalt de grootte van de testsectie via de blokkadelimieten.
Het snelheidsbereik en de vereiste stabiliteit , inclusief de stabilisatietijd per punt.
Het beoogde onzekerheidsbudget , uitgesplitst naar bijdrage.
Doorvoersnelheid , wat bepalend is voor de automatisering, het montageontwerp en hoeveel van het proces handmatig is.
Het round robin-plan , want vergelijkbaarheid met collega-instituten is wat uw certificaten de moeite waard maakt om uit te geven.

6. Veelgemaakte fouten

Een multifunctionele windtunnel kopen in de hoop deze te kunnen accrediteren. Stromingskwaliteit op één punt is haalbaar; gedocumenteerde stromingsuniformiteit over het instrumentgebied, met herleidbaarheid, is een ontwerpbeslissing.
Onzekerheid behandelen als een taak voor nabewerking. Het is een architectuurvereiste.
De testsectie te klein dimensioneren. Blokkadelimieten zijn onverbiddelijk, en het vergroten van een voltooide testsectie is geen aanpassing, het is een nieuwe tunnel.
De laboratoriumomgeving negeren. Een uitstekende stroming in een instabiele ruimte levert instabiele resultaten op.
Alleen plannen voor cup-anemometers. De mix van sensoren verandert; de tunnel niet.

7. Specificeren met vertrouwen

Een kalibratiewindtunnel is een kleine, nauwkeurige, saaie machine die decennialang geld oplevert — mits de specificatie begint bij de accreditatie en van daaruit terugwerkt.

Wij ontwerpen en bouwen kalibratiewindtunnels en windtunnels met lage turbulentie precies rond die logica: eerst de vereiste onzekerheid, dan de stromingskwaliteit, dan de geometrie, dan de aandrijving. Gerelateerd leesvoer:

improving flow quality

en onze

comparison of wind tunnel types

Vertel ons welke accreditatie en welke instrumenten en wij komen terug met een testsectieconcept, een doel voor de stromingskwaliteit en een onzekerheidsstructuur om vanuit te werken.

Bronnen en opmerkingen

MEASNET Anemometer Calibration Procedure, Versie 3 (december 2020), waarin staat dat Bijlage F van IEC 61400-12-1 Editie 2 (2017) van toepassing is, waarbij eerdere versies van de procedure (V1 1997, V2 2009) gekoppeld waren aan de editie van 2005: MEASNET Anemometer Calibration Procedure.
Een axiale turbulentie-intensiteit onder 2% op de positie van de anemometer en een stromingsuniformiteit van 0,2% over het gebied dat door de anemometer wordt bestreken, weerspiegelen de cijfers die worden gebruikt in de kalibratiepraktijk voor windenergie; de huidige MEASNET-procedure verwijst de lezer naar de standaardtekst van IEC 61400-12-1 Editie 2:2017 voor de exacte clausules. Dit is een betaald document dat we hier niet hebben gereproduceerd. Bevestig de huidige numerieke limieten aan de hand van die standaardtekst voordat u ze in een specificatie opneemt.
ISO/IEC 17025-accreditatie en MEASNET-lidmaatschap als basis voor erkende kalibraties: Ammonit wind tunnel, DIN EN ISO/IEC 17025 and MEASNET, IDR-UPM anemometer calibration laboratory.
Ontwerprichtlijnen (dimensionering van de testsectie voor blokkade, referentie-instrumentatie, stabiliteit bij lage snelheid, automatisering) zijn gebaseerd op de technische praktijk van TunnelTech.

Kalibratiewindtunnels: Voldoen aan de eisen van ISO/IEC 17025, IEC 61400-12-1 en MEASNET