Kai mūsų lauko inžinierius atvyko į Tongą, vietos projektų vadovas nepateikė šviesos pasiskirstymo diagramų ar techninių specifikacijų. Vietoj to, jis parodė į kreivą, senstantį šviesos stulpą ir pasakė:
„Nuo uragano jį remontavome tris kartus. Kiekvieną kartą pirmiausia atsilaisvindavo jungtys, į akumuliatoriaus dėžę pateko vandens, o tada nustodavo šviesa.“
Tai tipiška Ramiojo vandenyno pietinės pakrantės bendruomenė – neprisijungusi prie elektros tinklo, esanti veikiama didelio druskos kiekio rūko ir esanti uraganų linkusiame regione. Bendruomenei reikėjo patikimo kelių, šaligatvių ir sodų apšvietimo mažo gyventojų tankumo gyvenamajame rajone, laikantis dviejų pagrindinių reikalavimų: 10 metų tarnavimo laiko ir minimalios nuolatinės priežiūros.
Galiausiai pristatėme 30 „SRESKY Basalt“ serijos universalių saulės gatvių šviestuvų komplektų. Toliau pateikiama išsami šio projekto produkto pasirinkimo logikos ir inžinerinio patvirtinimo apžvalga.
Projekto apžvalga
| Parametrai | Detalės |
|---|---|
| Lokacija | Pakrantės bendruomenė Tongoje (150 metrų atstumu nuo kranto linijos) |
| taikymas | Ne elektros tinkluose esantys keliai, šaligatviai ir bendruomenės sodai |
| Šviestuvų skaičius | Maždaug 30 rinkinių |
| Modelis | SRESKY bazaltas „Viskas viename“ saulės gatvių šviestuvai |
| Pagrindiniai reikalavimai | Atsparumas uraganams + akumuliatoriaus apsauga nuo aukštos temperatūros |
| Techniniai reikalavimai | „Viskas viename“ aliuminio konstrukcija, IP65/IK08 apsauga, šilumos valdymas, mažo spinduliavimo patvarumas, viršijantis 7 dienas |
Du kritiniai inžineriniai iššūkiai
1 iššūkis: Konstrukcijų patikimumas uraganų ir druskos rūko korozijos metu
Uraganai sukuria sparčiai svyruojančias vėjo apkrovas, kurių intensyvumas keičiasi kelis kartus per sekundę. Įprasti padalinto tipo gatvių žibintai, kuriuose saulės baterijos, akumuliatorių dėžė ir šviestuvas įrengiami atskirai, sukuria daug koncentruotų apkrovos taškų.
Laikui bėgant, varžtai atsilaisvina, tvirtinimo spaustukai įtrūksta, o sandarikliai sugenda. Druskos rūkas paspartina koroziją, dažnai per kelias savaites pažeisdamas spausdintines plokštes.
2 iššūkis: Baterijos degradacija aukštos temperatūros ir didelės drėgmės sandarioje aplinkoje
Siekiant užtikrinti apsaugą nuo vandens, gatvių žibintai paprastai yra visiškai sandarūs. Tropinių vasarų metu vidaus temperatūra gali viršyti aplinkos temperatūrą 15–20 °C.
Kai ličio baterijos nuolat veikia aukštesnėje nei 55 °C temperatūroje, ciklų skaičius gali smarkiai sutrumpėti – nuo maždaug 3,000 ciklų iki mažiau nei 1,200. Po vos dvejų metų daugelis sistemų nebegali užtikrinti apšvietimo visą naktį.
Todėl pagrindinė produkto pasirinkimo logika buvo ne „maksimalus ryškumas“, o „maksimalus atsparumas dviem didžiausioms Tongos aplinkos grėsmėms“.
1 sprendimas: Konstrukcinis atsparumas nuovargiui taikant vientisą integruotą projektą
„ Basalt “ serijos saulės baterijos korpusas pagamintas iš vientiso lieto aliuminio. Vietoj klijavimo, jos yra tiesiogiai įmontuojamos į aliuminio lydinio rėmą.
Uraganų metu vėjo įtempis tolygiai pasiskirsto per visą stulpo flanšo konstrukciją, o ne sutelkiamas į atskirus varžtus ar laikiklius.
Trečiosios šalies laboratoriniai bandymai, atlikti imituojant 180 km/h vėjo gūsius, parodė:
- Nėra korpuso deformacijos
- Nėra sandariklio poslinkio
- Nėra konstrukcijos atsipalaidavimo
Papildomos apsaugos nuo korozijos priemonės
- Visos atviros tvirtinimo detalės pagamintos iš 316 nerūdijančio plieno
- Korpusas pasyvuojamas ir dažomas lauko sąlygoms atspariu milteliniu būdu.
- Įrenginys sėkmingai išlaikė 720 valandų druskos purškimo bandymą.
2 sprendimas: akumuliatoriaus apsauga naudojant šiluminę izoliaciją ir pasyvų aušinimą
Užuot naudoję aktyvius aušinimo ventiliatorius, kurie gali užsikimšti dėl druskos nuosėdų, sistema naudoja tris pasyvias šilumos valdymo strategijas:
Nepriklausoma akumuliatoriaus skyriaus šiluminė izoliacija
Oro tarpo izoliacinis sluoksnis kartu su atspindinčia aliuminio folija sumažina išorinio spinduliuojamos šilumos perdavimą į akumuliatoriaus kamerą.
Pasyvūs konvekciniai aušinimo kanalai
Paslėptos šilumos išsklaidymo briaunos galiniame korpuse naudoja kamino efektą, kad sukurtų nuolatinę mikrooro cirkuliaciją.
Orui atsparios sandarinimo medžiagos
Automobilių klasės EPDM putplasčio tarpinės išlaiko elastingumą esant temperatūrai nuo -30 °C iki +120 °C.
Lauko bandymų rezultatai Tongoje
Vasaros lauko bandymų metu, kai aplinkos temperatūra pasiekė 38 °C:
- Įprastos lempos vidinė temperatūra: 61 °C
- Bazaltas akumuliatoriaus šerdies temperatūra: 49 °C
Šis 12 °C sumažinimas žymiai pagerina akumuliatoriaus tarnavimo laiką, pailgindamas numatomą ciklų skaičių nuo mažiau nei 1,500 ciklų iki daugiau nei 2,200 ciklų.
Projekto veiklos rezultatai
18 mėnesių trukęs tolesnis patikrinimas parodė, kad visi 30 „Basalt“ gatvių žibintų toliau veikė normaliai:
- Jokių sutrikimų dėl konstrukcijų atsipalaidavimo
- Nėra vandens prasiskverbimo gedimų
- Nėra su baterija susijusių išsijungimų
Bendruomenės atsiliepimai
Kaip teigė vietos projekto vadovas:
„Nuo įdiegimo neišleidome nė cento priežiūrai. Beveik pamiršome, kad šviesos ten yra – kol jos neįsijungdavo kiekvieną naktį.“
Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)
K: Kaip saulės gatvių žibintai atlaiko druskos rūko koroziją?
A: Laivų ilgaamžiškumas priklauso nuo daugybės apsaugos priemonių, įskaitant lieto aliuminio korpusus, lauko antikorozines dangas, 316 nerūdijančio plieno tvirtinimo detales, sandarius elektros skyrius ir UV spinduliams atsparias sandarinimo medžiagas. Visos šios savybės žymiai sumažina rūdžių ir medžiagų degradaciją pakrančių aplinkoje.
K: Kokie konstrukciniai reikalavimai būtini saulės gatvių apšvietimui uraganų paveiktose pakrančių zonose?
A: Saulės energija varomi gatvių žibintai pakrančių uraganų zonose turi atlaikyti stiprų vėją, smarkų lietų, druskos rūką ir ilgalaikį drėgmės poveikį. Svarbiausi aspektai:
- Didelis atsparumas vėjo apkrovai
- IP65 arba aukštesnė apsauga nuo vandens
- IK08 atsparumas smūgiams
- Korozijai atsparios medžiagos
- Ilgalaikis sandarinimo patikimumas
Šiose aplinkose konstrukcijos ilgaamžiškumas yra svarbesnis nei maksimalus ryškumo išvestis.
Išvada
Salose, esančiose uraganų juostose, brangiausi remonto darbai yra tie, kurie turi būti atliekami vietoje.
Užuot daug investavęs į nereikalingas išmaniąsias funkcijas, šiame projekte pirmenybė buvo teikiama trims svarbiausioms inžinerijos sritims:
- Monokokinis liejimo būdu pagamintas konstrukcinis projektavimas
- Baterijų skyriaus šiluminė izoliacija ir šilumos išsklaidymas
- 316 nerūdijančio plieno korozijai atsparios tvirtinimo detalės
Bazalto sėkmė nepriklauso nuo prašmatnių technologijų. Ji kyla iš kruopštaus praktinių iššūkių, kylančių dviejose pagrindinėse inžinerijos disciplinose: konstrukcijų mechanikoje ir medžiagų atsparume korozijai, sprendimo.
Jei projektas vykdomas Ramiojo vandenyno uraganų zonose, aukštos temperatūros tropinėse salose arba tirštame druskos rūke, atminkite:
Kiekvieno varžto medžiagos specifikacija ir kiekvieno sandarinimo komponento temperatūros tolerancija dažnai yra daug svarbesnės nei nuotolinio pritemdymo funkcijos ar pažangūs išmanieji valdikliai.
Turinys