சூரியனைக் கண்காணிக்கும் அமைப்புகளில் ஓல்ட்ஹாம் இணைப்புகள்: வெளிப்புற இயக்ககங்களில் வெப்ப விரிவாக்கத்தைக் கையாளுதல்

ஒரு இணைப்பு எதிர்கொள்ளக்கூடிய மிகவும் வெப்ப இயக்கவியல் தன்மை கொண்ட இயந்திரச் சூழல்களில் சூரியனைக் கண்காணிக்கும் அமைப்புகளும் ஒன்றாகும். ஒரு டிராக்கர் டிரைவ் மோட்டார், கியர்பாக்ஸ் மற்றும் டிரைவ் ஷாஃப்ட் ஆகியவை ஒவ்வொரு நாளும் சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் இயங்கத் தொடங்குகின்றன — பாலைவன சூரிய மின் நிலையங்களில், குளிர்கால காலைகளில் இந்த வெப்பநிலை உறைநிலைக்குக் கீழே இருக்கலாம் — மேலும் நண்பகலுக்குள் இயக்க வெப்பநிலையை அடைகின்றன. அப்போது, ​​டிராக்கர் கட்டமைப்பின் மீது விழும் நேரடி சூரியக் கதிர்வீச்சு, அதிக சுற்றுப்புற வெப்பநிலையுடன் இணைந்து, கட்டமைப்பு எஃகின் வெப்பநிலையை காலை நேர அடிப்படை வெப்பநிலையை விட 60 முதல் 80°C வரை உயர்த்தக்கூடும். இந்த வெப்பச் சுழற்சி, சூரிய மின் நிலையத்தின் 25 முதல் 30 ஆண்டு வடிவமைப்பு ஆயுட்காலம் முழுவதும் ஒவ்வொரு நாளும் மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்கிறது. இதன் விளைவாக, ஒவ்வொரு கட்டமைப்பு உறுப்பு மற்றும் டிரைவ் பாகத்திலும் ஆயிரக்கணக்கான வெப்ப விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கச் சுழற்சிகள் குவிகின்றன.

The coupling connecting the tracker’s drive motor and actuator to the torque tube or slewing drive must absorb the lateral shaft offset that results from this daily thermal expansion without transmitting destructive radial forces to the motor or gearbox bearings — and it must do this reliably for decades, in an outdoor environment with UV exposure, dust, temperature extremes, and minimal maintenance access. The ஓல்ட்ஹாம் இணைப்பு அதன் பக்கவாட்டு விலகல் உறிஞ்சும் திறன், உலர்வாக இயங்கும் பாலிமர் வட்டு, மற்றும் வெளிப்புற நிறுவலுக்கு ஏற்ற அரிப்பை எதிர்க்கும் பொருட்களில் கிடைக்கும் தன்மை ஆகியவற்றின் மூலம் இந்தச் சவாலை எதிர்கொள்கிறது.

டிராக்கர் டிரைவ்களில் வெப்ப விரிவாக்கம் எவ்வாறு ஷாஃப்ட் சீரற்ற நிலையை உருவாக்குகிறது

ஒரு வழக்கமான கிடைமட்ட ஒற்றை-அச்சு டிராக்கர் (HSAT) என்பது, அதன் நீளம் முழுவதும் சீரான இடைவெளிகளில் தாங்கிகளில் பொருத்தப்பட்ட ஒரு எஃகு முறுக்குக் குழாயைக் கொண்டுள்ளது. இது மைய ஆதரவில் உள்ள ஒரு நேரியல் இயக்கி அல்லது சுழலும் இயக்கி மூலம் இயக்கப்படுகிறது. மோட்டாரும் கியர்பாக்ஸும், இயக்கப் புள்ளிக்கு அருகில் உள்ள ஒரு நிலையான ஆதரவு அமைப்பில் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. ஒரு இணைப்பு, கியர்பாக்ஸின் வெளியீட்டுத் தண்டை முறுக்குக் குழாய் இயக்க இடைமுகத்துடன் இணைக்கிறது.

பகல் நேரத்தில் டிராக்கர் கட்டமைப்பு வெப்பமடையும்போது, ​​எஃகு முறுக்குக் குழாயும் மோட்டார் ஆதரவுக் கட்டமைப்பும் வெப்பத்தால் விரிவடைகின்றன. இந்த இரண்டு கட்டமைப்புகளும் வெவ்வேறு வடிவவியல்களையும், சூரியனைப் பொறுத்த வெவ்வேறு திசையமைப்புகளையும், வெவ்வேறு வெப்ப நிறைகளையும் கொண்டிருப்பதால், அவை துல்லியமாக ஒரே விகிதத்திலோ அல்லது துல்லியமாக ஒரே திசையிலோ விரிவடைவதில்லை. இதன் விளைவாக, கியர்பாக்ஸ் வெளியீட்டுத் தண்டுக்கும் முறுக்குக் குழாய் இயக்க அச்சுக்கும் இடையில் ஒரு தினசரி பக்கவாட்டுத் தண்டு விலகல் சுழற்சி ஏற்படுகிறது — இந்த விலகல், நிறுவல் வடிவவியல் மற்றும் மோட்டார் பொருத்திக்கும் முறுக்குக் குழாய் தாங்கிக்கும் இடையிலான தூரத்தைப் பொறுத்து, உச்ச வெப்பநிலை வேறுபாட்டின்போது 0.2 முதல் 0.8 மிமீ வரை இருக்கலாம்.

இந்த நிலையில் உள்ள ஒரு திடமான இணைப்பு, வெப்பச் சீரற்ற நிலையை, கியர்பாக்ஸ் வெளியீட்டுத் தண்டு தாங்கி மற்றும் முறுக்குக் குழாய் தாங்கி ஆகிய இரண்டின் மீதும் ஒரு வளைவுச் சுமையாகக் கடத்துகிறது. ஆயிரக்கணக்கான தினசரி வெப்பச் சுழற்சிகளின் போது — அதாவது பத்தாண்டுக்குச் சுமார் 3,650 சுழற்சிகள் — இந்த சுழற்சிச் சுமையானது, தாங்கியின் ஆயுளைப் படிப்படியாகக் குறைக்கும் ஒரு சோர்வுச் சுமையாக மாறுகிறது. குறைந்தபட்சப் பராமரிப்புடன் 25 ஆண்டுகள் செயல்படுவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு சூரிய ஆற்றல் அமைப்பில், இணைப்பினால் ஏற்படும் சுமைகளால் தாங்கி முன்கூட்டியே பழுதடைவது என்பது ஏற்றுக்கொள்ள முடியாத ஒரு பழுதாகும்.

ஒற்றை-அச்சு டிராக்கர் டிரைவ் பயன்பாடுகள்

Horizontal single-axis trackers use either a centralised drive system — one motor and gearbox per row of panels, connected to the torque tube at the row’s centre — or a distributed drive system with individual drives at each panel. In both configurations, the coupling at the gearbox-to-torque-tube interface must accommodate the thermal misalignment described above.

The Oldham coupling is used in this position specifically for its zero-bearing-load lateral offset accommodation. A flexible coupling that imposes spring-back forces — bellows or beam designs — would transmit the cyclic thermal misalignment as a cyclic radial load on the gearbox bearing: exactly the fatigue loading that must be avoided in a 25-year maintenance-minimised installation. The Oldham coupling absorbs the offset through its sliding disc with zero reaction force, protecting the gearbox and torque tube bearings from coupling-induced fatigue loads throughout the installation’s service life.

துல்லியமான செர்வோ அமைப்புகளைப் போல டிராக்கர் டிரைவ் அமைப்புகளுக்கு பூஜ்ஜிய பின்னடைவு தேவைப்படுவதில்லை — அதிகபட்ச ஆற்றல் அறுவடைக்குத் தேவைப்படும் பேனல் நிலைப்படுத்தல் துல்லியம் பொதுவாக ±0.1 முதல் ±0.5 டிகிரி வரம்பில் இருக்கும், இது மிதமான பின்னடைவைக் கொண்ட ஒரு இணைப்பு மூலம் அடையக்கூடியது. இருப்பினும், என்கோடர் அடிப்படையிலான மூடிய-சுற்று நிலை கட்டுப்பாட்டைக் கொண்ட டிராக்கர் வடிவமைப்புகளில், நிலையான கட்டுப்பாட்டு சுற்று செயல்பாட்டிற்கு என்கோடர் இணைப்புக்கு பூஜ்ஜிய பின்னடைவு தேவைப்படுகிறது.

இரட்டை-அச்சு டிராக்கர் பயன்பாடுகள்

செறிவூட்டப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்த (CPV) மற்றும் செறிவூட்டப்பட்ட சூரிய சக்தி (CSP) பயன்பாடுகளில் இரட்டை-அச்சு டிராக்கர்கள் (திசை மற்றும் உயர கண்காணிப்பு ஆகிய இரண்டும்) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இப்பயன்பாடுகளில், ஒரு சிறிய ரிசீவரில் குவியத்தைப் பராமரிப்பதற்காக, கண்காணிப்புத் துல்லியத் தேவைகள் பொதுவாக ±0.05 பாகைகளுக்குள் மிகவும் கடுமையாக இருக்கும். இந்த அமைப்புகள் என்கோடர் பின்னூட்டத்துடன் கூடிய செர்வோ-கட்டுப்பாட்டு இயக்கிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் இவற்றின் இணைப்புத் தேவைகள், ஒரு செர்வோ பயன்பாட்டின் துல்லியத்தையும், ஒரு சோலார் டிராக்கரின் வெளிப்புறச் சூழல் சவால்களையும் ஒன்றிணைக்கின்றன.

CPV மற்றும் CSP டிராக்கர்களில், ஓல்ட்ஹாம் இணைப்புகள் என்கோடர் இணைப்பு (பூஜ்ஜிய பின்னடைவு, மின் தனிமைப்படுத்தல், என்கோடரில் பூஜ்ஜிய தாங்குசுமை) மற்றும் பிரதான டிரைவ் இணைப்பு (வெப்ப விரிவாக்கத்தால் ஏற்படும் பக்கவாட்டு இடப்பெயர்ச்சி உறிஞ்சுதல், துல்லியமான டிரைவ் கியர்பாக்ஸில் பூஜ்ஜிய தாங்குசுமை) ஆகிய இரண்டிலும் காணப்படுகின்றன. இந்த வெளிப்புறத் துல்லியமான பயன்பாடுகளுக்கு, துருப்பிடிக்காத எஃகு ஹப்களும் PEEK வட்டுகளும் பொதுவாகப் பரிந்துரைக்கப்படுகின்றன — துருப்பிடிக்காத எஃகு, கடலோர அல்லது ஈரப்பதமான பாலைவனச் சூழல்களில் அரிப்பு எதிர்ப்பை வழங்குகிறது, மேலும் PEEK, அதிக சுற்றுப்புற வெப்பநிலை நிலவும் காலநிலைகளில் தொடர்ச்சியான வெளிப்புறச் செயல்பாட்டிற்குத் தேவையான வெப்பநிலை நிலைத்தன்மையை வழங்குகிறது.

வெளிப்புற சூரிய ஆற்றல் பயன்பாடுகளுக்கான மூலப்பொருள் தேர்வு

ஒரு சூரிய சக்தி அமைப்பின் வெளிப்புறச் சூழலானது, வழக்கமான தொழில்துறைப் பயன்பாடுகளில் காணப்படும் தேவைகளுக்கு அப்பாற்பட்ட மூலப்பொருள் தேவைகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது:

புற ஊதா கதிர்வீச்சு: சாதாரண அசிட்டால் (POM) நீண்ட கால வெளிப்புற வெளிப்பாட்டினால் புற ஊதாக் கதிர் சிதைவுக்கு உள்ளாகிறது. புற ஊதாக் கதிர்வீச்சு பாலிமர் சங்கிலியை உடைத்து, மேற்பரப்பு சுண்ணாம்புப் பூச்சு, எளிதில் உடையும் தன்மை மற்றும் அதிகரித்த உடையக்கூடிய தன்மையை ஏற்படுத்துகிறது. நேரடி சூரிய ஒளி படும் வெளிப்புற டிராக்கர் பயன்பாடுகளில், புற ஊதாக் கதிர்களால் பாதிப்படையாத அசிட்டால் வகை அல்லது மாற்று வட்டுப் பொருளைக் குறிப்பிட வேண்டும். கார்பன்-ஃபைபர் நிரப்பப்பட்ட PEEK இயல்பாகவே கருப்பு நிறத்தில் இருப்பதுடன், சிதைவின்றி புற ஊதாக் கதிர்களை உறிஞ்சுவதால், இது ஒரு பொருத்தமான வெளிப்புற வட்டுப் பொருளாக அமைகிறது. ஒரு எளிய மூடி அல்லது பாதுகாப்பு உறையைக் கொண்டு இணைப்பை நேரடி சூரிய ஒளியிலிருந்து பாதுகாக்க முடியுமானால், சாதாரண அசிட்டால் வட்டுகளை நம்பிக்கையுடன் பயன்படுத்தலாம்.

ஆவி சுருங்குதல் மற்றும் ஈரப்பதம் சுழற்சி: குளிரான காலைப் பொழுதும் வெப்பமான மதியப் பொழுதும் என தினசரி வெப்பநிலை மாறுபடுவதால், குளிர்ச்சியடையும் கட்டத்தில் குளிர்ந்த உலோகப் பரப்புகளில் நீர்த்துளிகள் உருவாகின்றன. கடலோர அல்லது ஈரப்பதமான பாலைவனச் சூழல்களில், உப்பு நிறைந்த இந்த நீர்த்துளிகள் அலுமினிய ஹப்களுக்கு குறிப்பாக அரிப்பை உண்டாக்கும். சிறப்பு மேற்பரப்புப் பதப்படுத்தல் இல்லாத சாதாரண அலுமினியம் 6061, இந்தச் சூழல்களில் 25 ஆண்டு காலப் பயன்பாட்டில் அரிப்பை உருவாக்கும். ஆனோடைஸ் செய்யப்பட்ட அலுமினியம் சிறந்த அரிப்புத் தடுப்புத் திறனை வழங்குகிறது; கடின-ஆனோடைஸ் செய்யப்பட்ட அலுமினியம் இன்னும் அதிக நீடித்து உழைக்கக்கூடியது. கடலோர அல்லது உப்பு-மூடுபனிச் சூழல்களுக்கு, 316L துருப்பிடிக்காத எஃகு ஹப்கள் அரிப்புப் பிரச்சனைகளை முழுமையாகத் தவிர்க்கும் ஒரு பாதுகாப்பான தேர்வாகும்.

வெப்பநிலை உச்சநிலைகள்: Desert solar installations experience temperature swings from below -20°C on winter nights to above +60°C ambient in summer afternoons, with coupling component temperatures reaching higher still due to direct solar heating. Acetal’s low-temperature brittleness — it becomes significantly more brittle below 0°C — means that a disc replacement or emergency maintenance action in cold conditions carries a risk of brittle fracture if a disc is handled carelessly. PEEK’s much lower cold-temperature brittleness makes it a more robust specification for installations in cold-night climates.

பராமரிப்பு அணுகல் சவால்கள்

சோலார் டிராக்கர் அமைப்புகள் பொதுவாகப் பெரிய பகுதிகளை உள்ளடக்கியிருக்கும் — ஒரு பயன்பாட்டு அளவிலான சூரியப் பண்ணையில் நூற்றுக்கணக்கான ஹெக்டேர் பரப்பளவில் ஆயிரக்கணக்கான டிராக்கர் டிரைவ்கள் பரவியிருக்கலாம். எனவே, ஒவ்வொரு இணைப்பையும் தனித்தனியாகப் பராமரிப்பதற்கான செலவு ஒரு குறிப்பிடத்தக்க செயல்பாட்டுக் காரணியாகும், மேலும் பராமரிப்பு அதிர்வெண்ணைக் குறைப்பது ஒரு முதன்மை வடிவமைப்பு இலக்காகும்.

The Oldham coupling’s replaceable disc architecture is well suited to this constraint. When disc replacement is eventually required — typically after several years in a correctly specified solar tracker application — the replacement takes five minutes per coupling without shaft re-alignment or disturbing the mounting structure. A maintenance technician with a small kit of replacement discs and a torque wrench can service multiple couplings per day. Compare this with bellows couplings that require full replacement and re-alignment, which takes significantly longer and may require two technicians.

பயன்பாட்டு அளவிலான நிறுவல்களுக்கு, இயக்கும் நிறுவனம், குறிப்பிட்ட நிறுவல் நிலைமைகளான காலநிலை, இயக்கச் சுழற்சி மற்றும் வட்டுப் பொருள் ஆகியவற்றின் எதிர்பார்க்கப்படும் சேவை ஆயுட்காலத்தின் அடிப்படையில் ஒரு வட்டு மாற்றுத் திட்டத்தை உருவாக்கி, முழு நிறுவலுக்கும் போதுமான மாற்று வட்டுகளை முன்கூட்டியே கையிருப்பில் வைத்திருக்க வேண்டும். தொலைவில் உள்ள ஒரு டிராக்கர் வரிசைக்குத் திட்டமிடப்படாத பராமரிப்புப் பணிக்கு அனுப்பப்படுவதற்கான செலவுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​உதிரி வட்டுகளைக் கையிருப்பில் வைப்பதற்கான செலவு மிகக் குறைவு.

சோலார் டிராக்கர் பயன்பாடுகளுக்கான பரிந்துரைக்கப்பட்ட விவரக்குறிப்பு

முடிவு

சோலார் டிராக்கர் டிரைவ்கள், மற்ற பயன்பாடுகளில் தனித்தனியாகத் தோன்றினாலும் அரிதாகவே ஒன்றாகக் காணப்படும் மூன்று தேவைகளை ஒன்றிணைக்கின்றன: 50 முதல் 80°C வரையிலான தினசரி வெப்பநிலை சுழற்சிகளின் போது ஏற்படும் வெப்ப விரிவாக்கத்தால் உண்டாகும் பக்கவாட்டு இடப்பெயர்ச்சி உறிஞ்சுதல்; புற ஊதா, ஈரப்பதம் மற்றும் தீவிர வெப்பநிலை வெளிப்பாடு கொண்ட வெளிப்புறச் சூழல்களில் நீண்ட சேவை ஆயுள்; மற்றும் பெரிய, பரவலான நிறுவல்களில் குறைந்தபட்ச பராமரிப்பு அணுகல். ஓல்ட்ஹாம் கப்ளிங் இந்த மூன்று தேவைகளையும் அதன் சறுக்கும் வட்டு அமைப்பு மூலம் பூர்த்தி செய்கிறது — இது பல பத்தாண்டுகால தினசரி சுழற்சியின் போது சுமைகளைத் தாங்காமல் வெப்பப் பொருத்தமின்மையை உறிஞ்சுகிறது — மேலும் அதன் மூலப்பொருள் தேர்வுகள், ஒவ்வொரு நிறுவல் காலநிலைக்கும் பொருத்தமான புற ஊதா, வெப்பநிலை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பை வழங்குகின்றன. கடினமான சூழல்களுக்கு துருப்பிடிக்காத எஃகு மையங்கள் மற்றும் PEEK வட்டுகளுடனும், நேரடி சூரிய ஒளி வெளிப்பாட்டிற்கு புற ஊதா-நிலைப்படுத்தப்பட்ட பொருட்களுடனும் சரியாகக் குறிப்பிடப்பட்டால், ஒரு சோலார் டிராக்கர் டிரைவில் உள்ள ஓல்ட்ஹாம் கப்ளிங், அவ்வப்போது வட்டுகளைப் பரிசோதித்து மாற்றுவதைத் தவிர வேறு எந்தப் பராமரிப்புத் தேவையும் இல்லாமல், அந்த நிறுவலின் முழு 25 முதல் 30 வருட வடிவமைப்பு ஆயுளுக்கும் நம்பகத்தன்மையுடன் செயல்படும்.

எங்கள் வெளிப்புற மற்றும் சூரிய ஆற்றல் பயன்பாடுகளுக்கான ஓல்ட்ஹாம் இணைப்புத் தொடர் துருப்பிடிக்காத எஃகு ஹப் மற்றும் PEEK டிஸ்க் விருப்பங்களுடன், அல்லது எங்கள் குழுவைத் தொடர்பு கொள்ளுங்கள் உங்கள் நிறுவல் காலநிலை மற்றும் டிராக்கர் வடிவமைப்பிற்கு ஏற்ற பொருள் தேர்வு வழிகாட்டுதலுக்காக.