Күн энергиясын бақылау жүйелері муфта кездесетін ең термиялық динамикалық механикалық орталардың бірі болып табылады. Бақылаушы қозғалтқыш, беріліс қорабы және жетек білігі күн сайын қоршаған орта температурасында (шөлдегі күн қондырғыларында қысқы таңертең нөлден төмен болуы мүмкін) іске қосылады және түске қарай жұмыс температурасына жетеді, сол кезде бақылаушы құрылымына тікелей күн сәулесі жоғары қоршаған орта температурасымен бірге құрылымдық болат температурасын таңертеңгі базалық деңгейден 60-тан 80°C-қа дейін көтеруі мүмкін. Бұл термиялық цикл күн қондырғысының 25-30 жылдық жобалық қызмет ету мерзімі ішінде күн сайын қайталанады, әрбір құрылымдық элемент пен жетек компонентінде мыңдаған жылулық кеңею және жиырылу циклдарын жинақтайды.
Трекердің жетек қозғалтқышы мен жетегін айналу моменті түтігіне немесе айналдыру жетегіне қосатын муфта қозғалтқышқа немесе беріліс қорабының мойынтіректеріне деструктивті радиалды күштерді бермей, күнделікті жылулық кеңеюден туындайтын бүйірлік біліктің ығысуын сіңіруі керек — және ол мұны ондаған жылдар бойы ультракүлгін сәулелену, шаң, температураның шектен тыс болуы және техникалық қызмет көрсетудің минималды қолжетімділігі бар сыртқы ортада сенімді түрде орындауы керек. Олдхэм муфтасы бұл қиындықты бүйірлік ығысу сіңіру қабілетімен, құрғақ жүретін полимерлі дискісімен және ашық ауада орнатуға жарамды коррозияға төзімді материалдардың қолжетімділігімен шешеді.
Термиялық кеңею трекер жетектерінің біліктерінің тураланбауын қалай тудырады
Әдеттегі көлденең бір осьті трекер (HSAT) сызықтық жетекпен немесе орталық тіректе айналдыру жетегімен басқарылатын, ұзындығы бойынша тұрақты аралықпен мойынтіректерге бекітілген болат момент түтігінен тұрады. Қозғалтқыш пен беріліс қорабы жетек нүктесіне жақын орналасқан бекітілген тірек құрылымына орнатылған, ал муфта беріліс қорабының шығыс білігін момент түтігінің жетек интерфейсіне қосады.
Күндізгі уақытта трекер құрылымы қызған кезде, болат момент түтігі мен қозғалтқыштың тірек құрылымы термиялық түрде кеңейеді. Екі құрылымның геометриясы әртүрлі, күнге қатысты бағыты әртүрлі және жылу массалары әртүрлі болғандықтан, олар бірдей жылдамдықпен немесе дәл бір бағытта кеңеймейді. Нәтижесінде беріліс қорабының шығыс білігі мен момент түтігінің жетек осі арасындағы бүйірлік біліктің ығысуының күнделікті циклі пайда болады — бұл ығысу орнату геометриясына және қозғалтқыш бекітпесі мен момент түтігінің мойынтірегі арасындағы қашықтыққа байланысты шың температура айырмашылығында 0,2-ден 0,8 мм-ге дейін болуы мүмкін.
Бұл қалыптағы қатты муфта термиялық тураланбауды беріліс қорабының шығыс білігінің мойынтірегіне де, момент түтігінің мойынтірегіне де иілу жүктемесі ретінде береді. Күнделікті мыңдаған термиялық циклдарда — онжылдықта шамамен 3650 циклде — бұл циклдік жүктеме мойынтіректердің қызмет ету мерзімін біртіндеп қысқартатын шаршау жүктемесі болып табылады. 25 жылдық жұмысқа арналған және техникалық қызмет көрсетуге минималды қолжетімділікпен жасалған күн энергиясы қондырғысында муфта тудырған жүктемелерден мойынтіректердің мерзімінен бұрын істен шығуы қолайсыз істен шығу режимі болып табылады.
Бір осьті трекерлік жетек қолданбалары
Көлденең бір осьті трекерлер орталықтандырылған жетек жүйесін — панельдер қатарына бір қозғалтқыш пен беріліс қорабы, қатардың ортасындағы момент түтігіне қосылған — немесе әр панельде жеке жетектері бар таратылған жетек жүйесін пайдаланады. Екі конфигурацияда да беріліс қорабы мен момент түтігінің интерфейсіндегі муфта жоғарыда сипатталған термиялық сәйкессіздікті ескеруі керек.
Олдхэм муфтасы осы қалыпта нөлдік мойынтірек жүктемесі бар бүйірлік ығысуды орналастыру үшін арнайы қолданылады. Серіппелі кері күштерді енгізетін икемді муфта - сильфон немесе арқалық конструкциялары - циклдік термиялық тураланбауды беріліс қорабының мойынтірегіне циклдік радиалды жүктеме ретінде береді: дәл 25 жылдық техникалық қызмет көрсетуді азайтатын қондырғыда аулақ болу керек шаршау жүктемесі. Олдхэм муфтасы ығысуды сырғанау дискісі арқылы нөлдік реакция күшімен сіңіреді, беріліс қорабы мен айналу моменті түтігінің мойынтіректерін қондырғының қызмет ету мерзімі ішінде муфта тудыратын шаршау жүктемелерінен қорғайды.
Трекерлік жетек жүйелері дәлдік серво жүйелері сияқты нөлдік кері соққыны қажет етпейді — максималды энергия жинау үшін қажетті панельді орналастыру дәлдігі әдетте ±0,1-ден ±0,5 градусқа дейін болады, бұл орташа кері соққысы бар муфтамен қол жеткізуге болады. Дегенмен, энкодерге негізделген тұйықталған циклді позицияны басқару мүмкіндігі бар трекер конструкцияларында энкодерге арналған муфта қосылымы басқару циклінің тұрақты жұмысы үшін нөлдік кері соққыны қажет етеді.
Екі осьті трекер қолданбалары
Қос осьті трекерлер (азимут және биіктікті бақылау) шоғырланған фотоэлектрлік (CPV) және шоғырланған күн энергиясы (CSP) қолданбаларында қолданылады, мұнда бақылау дәлдігі талаптары қатаңырақ болады — әдетте шағын қабылдағышқа назар аудару үшін ±0,05 градус шегінде. Бұл жүйелер энкодерлік кері байланысы бар серво-басқарылатын жетектерді пайдаланады, ал байланыстыру талаптары серво қолданбасының дәлдігін күн трекерінің сыртқы ортадағы қиындықтарымен біріктіреді.
CPV және CSP трекерлерінде Олдхэм муфталары кодтаушы қосылымында (нөлдік кері соққы, электрлік оқшаулау, кодтаушыға нөлдік мойынтірек жүктемесі) және негізгі жетек қосылымында (жылулық кеңеюден бүйірлік офсеттік сіңіру, дәлдік жетек беріліс қорабына нөлдік мойынтірек жүктемесі) пайда болады. Тот баспайтын болаттан жасалған көпіршіктер мен PEEK дискілері әдетте осы сыртқы дәлдік қолданбалары үшін арнайы жасалған — жағалаудағы немесе ылғалды шөлді ортада коррозияға төзімділікті қамтамасыз ететін тот баспайтын болат, ал PEEK жоғары температуралы климатта үздіксіз ашық ауада жұмыс істеу үшін қажетті температура тұрақтылығын қамтамасыз етеді.
Ашық күн сәулесі қондырғыларына арналған материал таңдау
Күн энергиясын пайдаланатын қондырғының сыртқы ортасы әдеттегі өнеркәсіптік қолданбаларда кездесетіннен тыс материалдық талаптарды тудырады:
УК сәулеленуі: Стандартты ацеталь (POM) ұзақ уақыт бойы ашық ауада болған кезде ультракүлгін сәулеленуге сезімтал. УК сәулеленуі полимер тізбегін бұзады, бұл бетінің борлануына, сынғыштығына және сынғыштығының артуына әкеледі. Тікелей күн сәулесі түсетін ашық ауадағы трекер қолданбаларында ультракүлгін-тұрақтандырылған ацеталь класын немесе балама диск материалын көрсету керек. Көміртекті талшықпен толтырылған PEEK табиғи түрде қара түсті және ультракүлгін сәулелерді ыдырамай сіңіреді, бұл оны ашық ауадағы диск материалына айналдырады. Егер муфтаны тікелей күн сәулесінен қарапайым қақпақпен немесе қорғаныспен қорғау мүмкін болса, стандартты ацеталь дискілерін сенімді түрде пайдалануға болады.
Конденсация және ылғал айналымы: Суық таңертеңнен ыстық түске дейінгі күнделікті температура циклі салқындату кезеңінде суық металл беттерінде конденсация тудырады. Жағалаудағы немесе ылғалды шөлді ортада тұзға толы конденсация алюминий хабтарына әсіресе коррозия тудырады. Арнайы беттік өңдеусіз стандартты 6061 алюминийі 25 жылдық қызмет ету мерзімі ішінде осы ортада коррозияға ұшырайды. Анодталған алюминий коррозияға жақсы төзімділікті қамтамасыз етеді; қатты анодталған алюминий одан да берік. Жағалаудағы немесе тұзды тұманды орталар үшін 316L тот баспайтын болаттан жасалған хабтар коррозия мәселелерін толығымен болдырмайтын консервативті сипаттама болып табылады.
Температураның шектен шығуы: Шөлді күн энергиясы қондырғыларында қысқы түндерде -20°C-тан төмен температурадан жазғы түстен кейін +60°C-тан жоғары қоршаған орта температурасына дейін температура ауытқуы байқалады, ал тікелей күн қыздыруына байланысты қосылыс компоненттерінің температурасы одан да жоғары болады. Acetal-дың төмен температурадағы сынғыштығы - 0°C-тан төмен температурада айтарлықтай сынғыш болады - дискіні ауыстыру немесе суық жағдайларда шұғыл техникалық қызмет көрсету дискіні абайсызда ұстаған жағдайда сынғыштық сыну қаупін тудыратынын білдіреді. PEEK-тің суық температурадағы әлдеқайда төмен сынғыштығы оны суық түнгі климатта қондырғылар үшін берік сипаттамаға айналдырады.
Техникалық қызмет көрсетуге қолжетімділік мәселелері
Күн энергиясын бақылайтын қондырғылар әдетте үлкен аумақтарды қамтиды — коммуналдық көлемдегі күн электр станциясында жүздеген гектарға таралған мыңдаған бақылайтын жетек болуы мүмкін. Сондықтан әрбір муфтаны жеке күтіп ұстау құны маңызды пайдалану мәселесі болып табылады, ал техникалық қызмет көрсету жиілігін азайту жобалаудың негізгі мақсаты болып табылады.
Олдхэм муфтасының ауыстырылатын диск архитектурасы осы шектеуге өте қолайлы. Дискіні ауыстыру қажет болған кезде — әдетте дұрыс көрсетілген күн энергиясын бақылайтын құрылғыда бірнеше жылдан кейін — ауыстыру білікті қайта тураламай немесе бекіту құрылымын бұзбай әр муфта үшін бес минутты алады. Ауыстыру дискілерінің шағын жиынтығы мен момент кілті бар техникалық қызмет көрсету маманы күніне бірнеше муфтаға қызмет көрсете алады. Мұны толық ауыстыруды және қайта туралауды қажет ететін, айтарлықтай ұзағырақ уақытты алатын және екі техникті қажет ететін сильфон муфталарымен салыстырыңыз.
Коммуналдық көлемдегі қондырғылар үшін пайдалану компаниясы нақты орнату жағдайлары - климат, жұмыс циклі және диск материалы үшін күтілетін қызмет ету мерзіміне негізделген дискіні ауыстыру бағдарламасын құруы және толық орнату үшін жеткілікті ауыстыру дискілерін алдын ала қормен қамтамасыз етуі керек. Қосалқы дискілерді қормен қамтамасыз ету құны қашықтағы трекер қатарына жоспарланбаған техникалық қызмет көрсетуді жіберу құнымен салыстырғанда минималды.
Күн энергиясын бақылау құрылғыларына арналған ұсынылатын сипаттамалар
| Бақылау құрылғысының түрі / орналасқан жері | Хаб материалы | Диск материалы | Негізгі себеп |
|---|---|---|---|
| HSAT, ішкі құрғақ аймақ | Анодталған алюминий | УК-тұрақтандырылған ацеталь немесе PEEK | Төмен ылғалдылық, ультракүлгін сәулелерден қорғау басымдығы |
| HSAT, жағалаудағы немесе ылғалды аймақ | 316L тот баспайтын болат | ПИК | Тұз шашырауына және конденсацияға төзімділік |
| HSAT, суық климат (-20°C-тан төмен) | 316L тот баспайтын болат | ПИК | Төмен температураға төзімділік, суық сынғыштық жоқ |
| Екі осьті CPV/CSP трекері | 316L тот баспайтын болат | ПИК | Дәлдік + сыртқы орта + ұзақ қызмет ету мерзімі |
Қорытынды
Күн энергиясын бақылайтын жетектері басқа қолданбаларда жеке-жеке пайда болатын, бірақ сирек бірге кездесетін үш талапты біріктіреді: 50-ден 80°C-қа дейінгі күнделікті температура циклдарында жылу кеңеюінен көлденең офсеттік сіңіру; ультракүлгін, ылғалды және температураның шектен тыс әсері бар сыртқы ортада ұзақ қызмет ету мерзімі; және үлкен таралған қондырғыларда техникалық қызмет көрсетуге минималды қолжетімділік. Олдхэм муфтасы күнделікті циклде ондаған жылдар бойы жүктеме көтермей жылулық сәйкессіздікті сіңіретін сырғанайтын диск механизмі және әрбір орнату климатына сәйкес келетін ультракүлгін, температура және коррозияға төзімділікті қамтамасыз ететін материалдық нұсқалары арқылы үшеуін де қанағаттандырады. Қатаң орталар үшін тот баспайтын болаттан жасалған хабтармен және PEEK дискілерімен және тікелей күн сәулесінің әсеріне арналған ультракүлгін тұрақтандырылған материалдармен дұрыс көрсетілген күн энергиясын бақылайтын жетектегі Олдхэм муфтасы қондырғының толық 25-30 жылдық жобалық қызмет ету мерзімі ішінде сенімді жұмыс істейді, техникалық қызмет көрсету талабы ретінде мерзімді дискіні тексеруден және ауыстырудан басқа ештеңе жоқ.
Біздің шолуымыз Олдхэмдегі ашық ауада және күн сәулесінде қолдануға арналған муфталар жиынтығы тот баспайтын болаттан жасалған хабы және PEEK дискісі опцияларымен немесе біздің командаға хабарласыңыз Орнату климатына және трекер дизайнына тән материалды таңдау бойынша нұсқаулық алу үшін.
