הבנת התרחבות תרמית במבנה הרהורים סולאריים

כל חומר מגיב לשינויים בטמפרטורה על ידי שינוי הממדים שלו - התנהגות פיזית בסיסית המכונה הרחבה תרמית.במתקנים פוטו-וולטאיים (PV), מערכות הרהינג להתמודד מדי יום ותנודות טמפרטורה עונתיות שיכולים לעלות על 50 מעלות צלזיוס באקלים רבים. אלה שינויים ממדיים חוזרים שוב ושוב לייצר עומסים מכניים, כאשר יעילות לקויה, יושרה מבנית, עייפות וחתירה לנכסים, מהנדסים, ומהנדסים, מרשימים, הם בעלי טווח חום, אך לא ניתן להתעלם מאפקטים גמישים, אלא מאפקטים, אלא מאפקטים, ואפקטים, אך ורק מאפקטים של התפתחותיים, אך לא יציבים, אך לא ניתן להשפעות של התפתחותיים של התפתחותיים של התפתחותיים, אך לא ניתן להפחית את הגדלים, אלא מטווח חום.

פלדה ואלומיניום, המתכות הדומיננטיות ב- PV racking, להתרחב בקצבים שונים.סגסוגת אלומיניום בשימוש בדרך כלל עבור רכבות ו clamps יש coefficients של התרחבות תרמית (CTE) סביב 23 מיקרומטר / m ° C, בעוד פלדה מבנית יושב ליד 12 מיקרוג'מין / mtrus טמפרטורה רק 10מטר אלומיניום רכבת נתון 60 ° C יעלה על ידי בערך 13.8 מ"מ, אם זהה באופן קבוע של לחץ אווירי של נוזל איטי יותר על פני השטח.

תכונות חומריות והשלכותיהם

בחירת רכיבי CTE תואמים היא אחת מהמכשולים העיצוביים הפשוטים ביותר אך היעילים ביותר, כאשר השימוש באלומיניום לכל מרכיבי העומס הראשוני מקטין את התנועה השונה.עם זאת, עלות ודרישות מבניות לעתים קרובות לכפות עיצובים היברידיים.במקרים אלה, מהנדסים חייבים להציג דרגות מכוונים של חופש הולם.מערכות קירור מודרניות יכולות גם להשיג זאת באמצעות חורים הרריים, חיבורים מלוטשים, וקידודים המאפשרים לטווח ארוך ללא צורך בתכונות קירור מתאימות, אך לא רק להחלפת אמצעים אלה.

מעבר לתנועה מאקרוסקופית, אופניים תרמיים מציג השפעות בקנה מידה זעירות. Oxide שכבות, גסות פני השטח, ו clamping preload change over time as Materials להרחיב וחוזה.זה יכול לגרום שיחרור של מפרקים מכוערים, להטריד קורוזיציה בנקודות מגע, והפחתה הדרגתית של מחסנית חשמלית מנוסים על ידי דלקת הלחמות אלה הם בעיקר מסובסידית כי הם לפתח לאט ולעתים קרובות לברוח ראיות חזותיות של חמישה מתחנות לחץ על ידי זיהום אוויר אחד של כדור הארץ, אבל ירידה בינונית, לאחר ירידה בינונית של 40%.

מצבי מתח מכניים וכישלון

התוצאה הישירה של התרחבות תרמית מוגבלת היא מתח ריכוזים ליד קשרים ועצימות גיאומטריים יכול ליזום סדקים, במיוחד ברכיבי אלומיניום עם מגבלות סיבולת נמוכות יותר מאשר פלדה. חזור מחזורים יומיים על פני חיי עיצוב של 25 שנים מצטברים מיליוני צלעות, לדחוף רכיבים למשטר עייפות המטבולית גבוה.גם כאשר הלחץ של יום אחד נראה צנוע, מצטבר עלול להוביל לפגיעה פתאומית, שברירית של תופעות לוואי של מזג אוויר חם יותר מאשר עם 50 מעלות צלזיוס, אם זה היה מעורבב, או יותר, כלומר, או יותר, כלומר, אם זה היה מעורבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבבב עם עומס זה היה מעורבב עם עומס עם עומס עם עומס זה היה מעורבב עם עומס עם עומסי חום אחד, או יותר, או יותר, אם זה היה מעורבב עם עומסי חום אחד, אם זה היה מעורבבבבב עם עומסי חום אחד, או יותר, אם זה היה יכול ליצור תופעות לוואי אחד, אם זה היה מעורבב עם עומסי חום אחד, אם זה היה מעורבב עם עומסי חום אחד, אם זה היה מעורבב עם עומסי חום אחד, זה היה יכול ליצור רק עם עומס אחד, 000 זה

מצבי כישלונ נפוצים הקשורים במיוחד להתרחבות תרמית כוללים:

  • (FLT:0)Panel misalignment:FLT1) Racking עיוותים את המודולים של מעבר מהמטוס המיועד שלהם, צמצום תפוקת החשמל באמצעות פגיעת רוח עצמית ועלייה במגמת עלייה.אפילו שגיאה של 2 מעלות יכול לגרום להפסד אנרגיה שנתי 0.1–0.3% על פני מערך גדול.
  • (FLT:0) Fastener רופפת או כישלון של שיר: ⁇ 1) ניסיון בולטס מחוספסת של Tenile ו Shear לטעון כמו המבנה נושם, בסופו של דבר פסים או ראשים מפוספסים.זה נפוץ במיוחד במערכות מכווץ באמצעות ברגים עצמיים דקים של פלדה מאגות דקות.
  • (FLT:0Glass breakage: FLT:1 inמסגרות ללא מסגרת או כאשר clamps הם לא כראוי מומנטד, התרחבות שונה בין זכוכית מתכת יכול להתרכז מדגיש קצה, גורם שבר זכוכית ספונטנית. צומת כתמים חם מ כיבדח חלקי להחמיר את הטמפרטורה ⁇ , מה שהופך את זה יותר סיכוי במפעלים הפעלה.
  • (FLT:0) נזק קיר / קורוזיה:03FLT:1 Motion בין משטחים מחוברים ללבוש ציפויים מגן, קידום קורוזיה כי עוד מחלישה את ההרכבה.בסביבות החוף או תעשייתיות, קורוזי גליוני בין אלומיניום ופלדה מאיצה, ורכיבי אופניים תרמיים חושפים משטחים מתכת טריים ללא הרף.
  • (FLT:0) הליכה מהירה: 1FLT כאשר חיבורים מלוטשים מאפשרים תנועות קטנות חוזרות ונשנות, שורות שלמות של לוחות יכולות להשתנות באופן מצטבר לאורך שנים, עלולות ללכת מעל מבנה התמיכה או לגרום לכבלים ל-chafe נגד הקצוות. .Racking הליכה נצפות כדי מודולים לא משוחדים על ידי כמה סנטימטרים בצמחים ישנים יותר מ -10 שנים אם לא מאומנים כראוי.
  • (FLT:0) צינור צינור טאורק מבזבז: 1FreaLT) במערכות מעקב, אור ארוך תרמי של צינורות טורק ארוכים, אם מרוסנים מנועים או נושאים דיור, יכול ליצור כוחות ציריים מעל יכולת העיצוב של כוננים סלים.זה יכול להוביל לזינוק של צינור הטוק או נזק ליחידת הנהיגה.

מסלולים חד-צדדיים מודרך פנים אתגר נוסף כי צינורות הטורקים המסתובבים שלהם יוצרים דבורים ארוכות ומתמשכות.הארוכה הארוכית של צינור 90 מטר, אם מרוסן במנוע או נושא דיור, יכול ליצור כוחות ציריים מעל יכולת העיצוב של כונן סלסול.

אסטרטגיות עיצוב עבור התנועה הירומית

(העיצוב היעיל מתייחס להתרחבות תרמית כעקירה בלתי נמנעת, לא כוח לעמוד בפניה.האסטרטגיות הבאות מאומצות רבות ברחבי התעשייה וממליצות על ידי הנחיות הנדסיות כגון FLT:0ASTM InternationalFLT:1 תקנים עבור מבני אלומיניום ו-FLT:2 aluminum Design ManualFLT 3.

1.Siding and Expand Joints

שילובי הרחבה תוך כדי מרווחים מחושבים לאורך ריצות ארוכות של הרכבות מקלקלים את המבנה לתוך פלחים עצמאיים תרמיים.כל מפרק מספק פער כי קרוב או נפתח עם טמפרטורה, מונע אורך מצטבר ממבנה לאורך כל השורה. ⁇ סלידינג אשר מחזיק את מסגרת המודול אבל מאפשר מרווחי זמן קבועים של 2, תוך שמירה על אגודל אנכי ומאוחר יותר, עמידה ממש על ההתרחבות בממשק המרבי של 40 מטר מרובע, בדרך כלל, בתנאי חימום בינוני של 40 מטר מרובע של טמפרטורה נמוכה יותר, בתנאי CTE.

2.החלים וההגינות

קשרים בולעים בצריף יכולים להתאים את התנועה באמצעות חורים מכווני מקבילה לכיוון ההתרחבות הצפוי.תרגול עיצוב סטנדרטי specifies מרווח אורך שווה למקסימום של elongation תרמי בתוספת סובלנות ההתקנה. מברגים גבוהים ואז מוצצים לכדי מומנט מבוקר, אשר מספק כוח clamping מספיק עבור יציבות מבנית ללא עיכוב של כ- 10,000 מברשות, ניילון, או אגוזים מתקדמים (Fedgeerrerererererererererererererererererererererereate) אשר עשוי להיות קבוע בדיקות מעבדה (מחדש) אשר תוכנן כראוי על ידי מחזורים) לאחר אימון קירור ראשי תיבות של מחזורי תיבות של מחזורי תיבות של מחזורי לחץ דם (Rine) אשר מופעלים) על ידי מחזוריים (Rliated) לאחר אימון קירור) לאחר אימון מכניקה) על ידי ⁇ ) על ידי קיבולת מחזורי כוח clamping כוח קלפטפטים (Rlimpicular) על ידי ⁇ ם של כוח clampiculard) על ידי קיבולת מחזורית (Rlimpicular percapicial עבור יציבות כוח clamping כוח עבור יציבות כוח עבור יציבות כוח clamping כוח קיבולת מוגבלת על ידי ⁇ d) לאחר אימון אירובית (

3 חומר פנס ושיקום

כאשר פלדה ואלומיניום חייבים לשמש יחד, מעצבים משתמשים בחומרי בידוד - פולימיד באופן רציני או EPDM גזים - כדי למנוע קריוזיות גליוניות ופעולה כשכבה מקבילה סופגת תנועה יחסית. ממשקים אלה להפחית הן פוטנציאל אלקטרוכימי והן לחץ המועבר.בכמה מערכות מכווצות שדה, כל חיפוי הרכבת מבודדת מפלט פלדה על ידי משככי עיניים עבות, כמו מצעים מתכתיים מתכתיים.

4 אדריכלות גמישה

עיצובים מסוימים, במיוחד על גגות שטוחים או פלטפורמות סולאריות צף, להשתמש חיבורים מבוטחים או מחזורי כדור-and-socket המאפשרים תנועה רב-כיוונית.מערכות אלה מסתמכות פחות על עקירה תרמית ועוד על מנת להנחות אותה לכיוונים לא מזיקים.לדוגמה, מסגרת משולשת תומכת בטבלת PV עשויה להיות מלוטשת בקצה אחד ומבוססת על רולרים אחרים, כך שלעתים קרובות כל השולחנות היחסיים למשטחי חום כגון גלי חום, אך ורקמות, אשר מספקים בין קירות טמפרטורה, אך לעתים קרובות, כגון, אך ורקמות חום, אך ורקמות, כגון, אשר מספקים, אך ורקמות חום, כגון, אשר לעתים קרובות, כמו גם מטמפרטורה, אך ורק מטמפרטורה, אשר לעתים קרובות, אשר מספקים.

5. טרום-נסיגה ומקורות האביב

ביישומים גבוהים כמו עוקבים, מעצבים לפעמים משלבים ברגים או מטלית מעופפת כי שמירה על כוח קלפי קבוע אפילו ככל שהחומר מתרחב וחוזים. בלווילרס יעילים במיוחד משום שהם מספקים השתקפות כמעט שטוחה על עקומת עומס על טווח של נסיעות. גישה זו משמשת במחזות של רבים מסלולים עצלניים כדי למנוע במהלך ערימה רפלקטיבית של רכיבה על פני שטח יעיל; גישה זו הייתה הכרחית כדי למנוע את המיקום הנכון של תחבורה.

עיצוב: Thermal Break Design

אסטרטגיה נוספת כוללת הצגת הפסקות תרמיות מכוונת - חלקים של מבנה הרכבת או התמיכה עשויים מחומר בעל מוליכים נמוכה יחסית כגון סיבים או פלסטיק חזק. אלה הפסקות להפריע מסלול מתכת מתמשך, צמצום הזינוק התרמי הכולל לקטע ולספק אזור עמידה בנוי-in-in תאימות. כמה יצרנים מציעים חלקי רכבת עם שילובים פולימרים שפועלים כמו גם הפסקה תרמית וחיתוך כפול, בעוד זה יכול להוסיף תצורה מסוימת של ההתקנה.

ניתוח ומודלים נומריים

תרגול הנדסי מודרני ממינוף ניתוח אלמנטים סופי (FEA) כדי לדמות אפקטים של התרחבות תרמית בשלב העיצוב.מודל מבנה תרמי מלא שני נדרש מודלים של מבנה תרמי חל על פרופילי טמפרטורה מנוחה שמקורם FLT:0 NSBRDFLT ארצות הברית 1 ו- 1 זמן ניתוחי אוויר על ידי גיאומטריה מרווחים, מודל לוכד התנהגות לא ליניארית במפרקים, חיכוך, ובדיקת חומרים מפלסטיקה, כמו גם טמפרטורות מהירות גבוהה.

עבור מערכות מעקב, מודלים דינמיים-מבנה המשלבים את המסה התרמית של הצינור הטורק ואת מודול השמש הופכים סטנדרטיים.מודלים אלה יכולים לחזות עקירה בזמן אמת במהלך שינויים בטמפרטורה מהירה (למשל, סופת רעמים פתאומית קירור המערך על ידי 20 מעלות צלזיוס תוך דקות) אירועים כאלה יכולים לייצר כוחות אינפורמטיביים, בשילוב עם התכווצות תרמיות, מתח מכני מעבר לגבולות רגילים של FEA עם מודלים סטנדרטיים של 15 מעלות צלזיוס, כלומר, החלים, החל מ-מונים, לאחר מכן, החל מ-מונים של 150 מעלות צלזיוס, החלים, החלים, החלים, החל מ-מונים, כולל מדדים של 150 מעלות צלזיוס, כלומר, כלומר, כלומר, החלים של 150 יחידות מדידה של מדדים של נתונים מורכבים, לאחר מכן, החל מ-מונים גדולים של 150 יחידות מדידה של 150 יחידות מדידה של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים של מדדים מתקדמים של מדדים של סגסוגת של מדדים של מקיפים של מדדים של מקיפים של מקיפים של מקיפים של סגסוגת של סגסוגת של סגסוגת של סגסוגת של סגסוגת של סגסוגת של

נתונים ומקרה מחקרים

נתוני ביצועים אמיתיים מחזקים את החשיבות של ניהול התרחבות תרמי. צמח PV בקנה מידה רב-תועלת בנבאדה עם חלקים קבועים של רכבות אלומיניום מנוסים כישלונות מהירים חוזרים שוב ושוב בשנה השלישית שלה.חקירות גילו כי הקשרים המנוכרים הותקנו עם חריצים לכיוון של ההתפשטות, ביעילות לתקן את המסילות של אנרגיה מכוונת כראוי ולהוסיף מסלולים משולבים על ידי סטנדרטיים אחרים עקב תקלה משולבת, לאחר מצופה גם על ידי מתקן ייצור נוסף של 04%.

נתונים מ-FLT:0 NREL של מחקר האנרגיה הסולארית FacilityFLT ( 1:1) מצביעים על כך שלצמחים עם ניהול תרמי חזק יש 50% פחות תביעות אחריות מבניות במהלך עשר השנים הראשונות בהשוואה לאלה ללא קשר זה מתקיים באקלים שונים, אם כי התועלת בולטת ביותר באזורים חמים שבהם הטמפרטורה היומית עולה על 30 מעלות צלזיוס.השיעור ברור: השקעה בהתרחבות תרמית כפלת תשלומים בטווח הארוך.

התקנה וביטוח איכות

אפילו את העיצוב המתוחכם ביותר ניתן לספוג על ידי מתקנים עניים.תכונות ניהול ה-rmal חייב להיות מוכווני כראוי ולהשאיר ללא חסום במהלך ההרכבה.שגיאה נפוצה היא overtightening clamps עד לנקודה שבה הם פועלים כקשרים קבועים, להביס את מטרותיהם. pques בדיקה מכנית בעת ההתקנה ולאחר מספר מחזורים חמים הם קריטיים.

מעקב ותחזוקה לטווח ארוך

הרחבה תרמית היא נהג ההידרדרות הפרוגרסיבי; ההשפעות שלה גוברות לאורך זמן.צוותי התפעול צריכים ליישם תוכנית ניטור בריאות מבנית הכוללת:

  • בדיקה חזותית סמי-שנתית של מפרקי הרחבה, חיבורים מלוטשים, ומשטחים מלוטשים לסימנים של מחייב, גירוד, או קורוזיה. אינדיקטור פשוט הוא סימן עדות (שורה צבועה) על פני ממשק החיתוך המציג תנועה יחסית.אם הסימן העד מצביע על תנועה העולה על קצבת העיצוב, החיבור עשוי להיות קרוב לגבולו.
  • ביקורת טורק-מרק: סימני היערכות צבועים על פני אסיפות מבריכות לחשוף סיבוב ושחרר לאחר מחזורים תרמיים.כל סימן המציג יותר מכמה מעלות של צוי סיבוב re-torquing וחקירה. חלק מפעילי משתמשים במערכת ראיית צבע שבו סימנים כי לעבור מתוך היערכות לאירוע תחזוקה מתוכנן.
  • סריקת לייזר או photogrammetry כדי למדוד את ההיערכות הגלובלית לנסחף במשך שנים רבות.כל שורה המציגה שינויים מתקדמים מעבר ל-0.5 מעלות בשנה יש לבדוק עבור חיבורים מדבקים או התיישבות בסיס. עבור צמחים גדולים, photogrammetry מבוסס רחפנים יכול לסרוק מאות שורות בטיסה אחת, מתן נתונים לניתוח טרנד.
  • ניתוח של נתונים חשמליים ברמת מחרוזת, אשר יכול להצביע על תנועת מודול עדינה באמצעות אובדן לא מתאים מוגבר.שינוי פתאומי בשלב לא מתאים בשעות אחר הצהריים החמות לעתים קרובות תואם עם מפרק התרחבות מחייב. אלגוריתמי למידת מכונה יכולים לדגל אירועים כאלה באופן אוטומטי, המאפשר תחזוקה פרואקטיבית.

באזורים עם תנודות טמפרטורה קיצוניות, כגון מישורים המדבריים הגבוהים, כמה מנהלי נכסים הפרו מדדים אלחוטיים ועקירה חיישנים על מבנים מייצגים.אלה מספקים נתונים בזמן אמת על התנהגות הרחבה, המאפשרים תזמון תחזוקה חיזוי.גילוי מוקדם של ערכת דבק תקועה יכול למנוע בנק מעקב רב-קילואט מתפתל את צינור ה- torque שלו מעבר למגבלה.

חומרים מתקדמים וכיוונים עתידיים

חידוש חומרי הוא הפחתת בהתמדה של מגבלת המחקר של התרחבות תרמית לא מתאים.גב-פייבר סולימר פולימר (GFRP) צורות מבניות יש CTEs בין 8 ל-14 מיקרומטר / m ° C, קרוב יותר פלדה, בעוד מציע corrosion ו- 1 לחוזק גבוה יחסי לחץ אל משקל.

תאומים דיגיטליים מייצגים את הגבול הבא.תאם דיגיטלית של צמח סולארי משלב נתונים בזמן אמת עם מודל FEA מבוסס פיזיקה, עדכון מתמיד של מצבי מתח וחיזוי חיים שימושיים עבור כל רכיב גדל.התנהגות הרחבה תרמית, בתחילה דחוס במהלך בנייה ואומת באמצעות מדידות שדה, הופך חלק מאלגוריתם התפעולי.המערכת מזהירה מפעילי כאשר תנועות deviate צפוי דפוסים, ומאפשרות התערבות מבנית להתרחש לפני מגמות יעילות של פונקציות של פונקציות של ניהול נכסים ואופטימיזציה.

טיהור כלכלי לניהול הרחבה

השקעה בניהול ההרחבה התרמית חזקה משפיעה ישירות על העלות המותאמת של אנרגיה (LCOE) מערכת עולה כי נכשלת מוקדם עקב עייפות תרמית דורש תיקונים יקרים, תחליפים אחריות, ודור אבוד במהלך זמן השבתה. עבור מפעל 100 MW, אפילו ירידה שנתית של 1% עקב הפסקת חשמל תקופת הפחתת עלויות של מחזורי ביטוח נמוך יותר מ- 30 גרם של מימון תרמיל יכול להשוות בין $ לשנה בהפסד, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, עלות של עלויות מצטברות של פחות מ-0.01 שנים.

תגיות Common Misconceptions

כמה מיתוסים נמשכים להתרחבות תרמית ב- PV.הראשון הוא כי מבנים פלדה כבדים חסינים מפני עקירה תרמית בשל ההרחבה שלהם, נוקשות ומסה אינם מפחיתים את ההתרחבות - הם מגבירים את הכוחות שפותחו כאשר התנועה מוגבלת. פלדה מסיבית I-beam עדיין מרחיבה את אותה כמות במידה מסוימת לערוץ אור; היא פשוט מפעילה כוח גדול בהרבה על הקשרים שלה כאשר התנועה היא מחוספסת, כמה מקבצי ברזל מסיבית, אך ורק על גבי משטחים מדויקים, על פני דחוסים, אך ורק על פני השטח, על פני השטח, אך ורק על פני השטח, על פני השטח, על גבי מחסומים מדויקים, אך ורק על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על גבי דחוסים, אך ורק על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, אך ורק על פני השטח האחוריים, על פני השטח האחוריים, אך ורק על פני השטח של אותה כמות מסוימת, אך ורק על פני השטח המדויקים, על פני כדוריות מהירות גבוהה יותר, על פני כדוריות מהירות גבוהה יותר, אם כי הוא יכול להיות מנטרים, על פני כדוריות מהירות גבוהה יותר, על פני כדוריות מהירות גבוהה יותר, אם כי הוא

הצעות מפתח עבור Project Stake

הרחבה תרמית היא תופעה אוניברסלית, בלתי נמנעת שיש לטפל בשלבים המוקדמים של עיצוב צמחי PV.בחירת חומרים עם מחזורים דומים CTEs, שילוב של מפרקי סלידה או הרחבה, ומציין כי מומנט מהיר מתאים הם צעדים יסוד. Computational Modeling להפחית את הסיכון על ידי זיהוי נקודות לחץ חם לפני הבנייה, אבטחת איכות קפדנית מבטיחה כי תכונות מהנדסי מתאימים אינם ניתנים לשליטה על ידי ניתוח קיסרי של זמן קצר, אלא לחץ דם ארוך טווח, אלא גם כן, אלא גם כן, אלא שמירה על ידי שינוי זמן קצר של לחץ דם קבוע של מחזורי של זמן קצר לחץ דם ארוך טווח של זמן קצר, אלא גם על ידי שינוי לחץ דם ארוך טווח לחץ דם, אלא גם על ידי שינוי לחץ דם קבוע של לחץ דם, אך ורק על ידי שליטה על ידי שינוי לחץ דם קבוע של מחזורי של לחץ דם ארוך טווח לחץ דם זמן קצר.