Возобновляемая энергия · Технология высокоточных приводов · Солнечная энергетика Великобритании
Реечные зубчатые передачи для систем слежения за солнцем: высокоточные приводные решения для фотоэлектрических установок в Великобритании.
Разработаны для одноосевых и двухосевых солнечных трекеров — надежные, коррозионностойкие и изготовлены на заказ для британских солнечных электростанций, агровольтаических площадок и плавучих фотоэлектрических установок.
Почему для систем слежения за солнцем необходимы прецизионные зубчатые рейки?
По мере того, как Соединенное Королевство ускоряет свой переход к нулевым выбросам углерода, наземные солнечные фотоэлектрические фермы стали определяющей чертой британского энергетического ландшафта — от равнинных болот Линкольншира до открытых склонов холмов Шропшира и прибрежных равнин Восточной Англии. В этих установках системы слежения за солнцем представляют собой одно из наиболее эффективных инженерных решений, доступных разработчикам: хорошо спроектированный трекер может увеличить выработку энергии на 20–40 процентов по сравнению с массивом с фиксированным наклоном, просто за счет поддержания перпендикулярного положения поверхности панели относительно солнца в течение всего дня. Каждая степень точности слежения напрямую влияет на количество выработанных киловатт-часов и полученный доход за 25-летний срок службы актива, поэтому механические приводные компоненты, лежащие в основе каждого ряда трекеров, требуют тщательной спецификации.
Реечные передачи зарекомендовали себя как один из самых надежных элементов привода в системах слежения за солнцем. В отличие от ременных передач, роликовых цепей или гидравлических приводов, реечные передачи обеспечивают прямую механическую связь с фиксированным передаточным отношением между приводным двигателем и конструкцией трекера. Отсутствует ползучесть, утечка гидравлической жидкости и люфт, который мог бы накапливаться. Реечный привод удерживает свое угловое положение при обратной нагрузке — силе, создаваемой ветром, которая постоянно пытается сместить панели от заданного положения, — без необходимости активного удерживающего момента со стороны двигателя. Для солнечных электростанций Великобритании, где ветровые нагрузки со стороны Атлантического океана или Северного моря могут быть значительными и постоянными, эта пассивная механическая стабильность является существенным инженерным преимуществом, которое одновременно снижает нагрузку на систему управления и износ двигателя.
Стойки Ever Power — заводская сборка, готовая к интеграции с системами слежения за солнцем по всей Великобритании.
Как работают зубчатые рейки в системе слежения за солнцем
В типичной конфигурации одноосевого трекера, используемой на солнечных электростанциях Великобритании, ряд фотоэлектрических панелей установлен на горизонтальной торсионной трубе, ориентированной с севера на юг. Приводная система вращает эту трубу — и прикрепленные к ней панели — вокруг ее продольной оси, изменяя угол наклона от восточного утром до горизонтального в полдень и до западного во второй половине дня. Зубчатые рейки установлены вдоль толкателя, идущего параллельно торсионной трубе и соединенного с ней кривошипом в середине трубы. Когда приводной двигатель вращает шестерню вдоль рейки, линейное перемещение толкателя создает вращающий момент в кривошипе, вращая трубу с высокой механической эффективностью и без накопления люфта.
В двухосевых трекерах — менее распространенных, но используемых на установках концентрирующей солнечной энергии и некоторых премиальных коммерческих системах на крышах — зубчатые рейки могут приводить в движение как ежедневное вращение в направлении восток-запад, так и сезонную регулировку наклона в направлении север-юг. В таких системах требования к угловой точности значительно ужесточаются, как правило, требуется погрешность позиционирования менее ±0,1 градуса от рассчитанного солнечного вектора. При таком уровне точности точность профиля зубьев и постоянство шага зубчатой рейки становятся критически важными: стандартными для трекеров являются классы точности ISO от 6 до 8, где ошибка шага одного зуба напрямую приводит к измеримой ошибке наведения на поверхности панели.
Системы зубчатых реек с возможностью соединения заслуживают особого внимания в длинных рядах гусеничных машин. Когда один ряд простирается более чем на шесть или восемь метров, необходимо соединить несколько секций рейки встык. Если соединение не обработано таким образом, чтобы обеспечить непрерывность шага зубьев по всей линии соединения, каждый раз, когда шестерня проходит через место соединения, возникает ступенчатая ошибка — при скорости одного прохода в день в течение 25 лет срока службы это соответствует десяткам тысяч ударных воздействий, которые постепенно изнашивают боковые поверхности зубьев и ухудшают точность позиционирования. Наши секции зубчатых реек обрабатываются с прецизионными соединительными концами, которые сохраняют непрерывность шага с той же точностью, что и корпус рейки, полностью исключая этот вид отказа.
Технические характеристики: Реечные стойки для солнечных трекеров
Редукторы солнечных трекеров должны выдерживать десятилетия воздействия окружающей среды, сохраняя при этом точность размеров, необходимую для точного следования за солнцем. Технические характеристики материала определяют как механические характеристики, так и долговременную коррозионную стойкость, и правильный выбор зависит от условий эксплуатации — внутренние сельскохозяйственные угодья Англии, шотландские высокогорья, побережье Уэльса или плавучие платформы — каждое из этих мест представляет собой различные проблемы коррозии. В таблице ниже приведены три основных варианта материалов и обработки поверхности, доступных в нашем ассортименте.
Шесть причин, по которым британские разработчики солнечных электростанций выбирают наши монтажные стойки.
Точность зубьев по стандарту ISO
Реечные зубчатые передачи, изготовленные в соответствии со стандартом ISO 6–8, обеспечивают поддержание угловой погрешности наведения в пределах допусков, требуемых современными системами управления слежением, защищая расчетную выработку энергии в каждом ряду, в каждый сезон, на протяжении всего срока службы проекта.
Рассчитано на погодные условия Великобритании.
Реечные передачи из оцинкованной легированной стали и нержавеющей стали разработаны специально для условий британских прибрежных ветров, циклов замерзания-оттаивания в шотландском высокогорье, а также для условий постоянной низкой влажности, ускоряющей коррозию стандартных незащищенных компонентов привода.
Резка и сверление по специфике проекта
Мы изготавливаем секции зубчатой рейки точно по размерам вашего чертежа и схеме расположения монтажных отверстий машины, чтобы они соответствовали интерфейсу вашей рамы гусеничного привода, что исключает любые модификации на месте и сокращает время работы монтажной бригады на каждый ряд во время этапа ввода в эксплуатацию.
Прецизионная обработка концов соединений
Многосекционные зубчатые рейки для длинных рядов направляющих поставляются с обработанными соединительными концами, которые сохраняют непрерывность шага зубьев в каждом узле, предотвращая кумулятивное повреждение зубьев от ударов, которое со временем ухудшает точность отслеживания в системах, использующих стандартные стыковые профили.
Упрочненные боковые поверхности зубов для долговечности
Индукционная закалка поверхности зубьев до твердости 45–62 HRC значительно увеличивает срок службы при повторяющихся нагрузках солнечной трековой системы — один полный цикл привода в день в течение 25 лет — без необходимости использования зубчатых реек увеличенного сечения, которые потребовались бы для достижения эквивалентной долговечности у незакаленных зубчатых реек.
Срок доставки в порты Великобритании: 3–5 недель.
Стандартные размеры модулей имеются на складе, а изготовленные на заказ секции зубчатых реек обычно отгружаются в течение 3–5 недель после утверждения чертежей — это соответствует поэтапным срокам поставки, характерным для контрактов EPC на солнечные электростанции в Великобритании, поэтому ваши монтажные бригады никогда не будут ждать комплектующих.
Сценарии применения в солнечном секторе Великобритании
☀ Наземные фермы промышленного масштаба
В Великобритании наиболее распространенным применением зубчатых реек для солнечных трекеров является использование одноосевых трекеров с зубчатыми рейками из оцинкованной легированной стали толщиной 3–6 мм. Эти системы выдерживают средние ветровые нагрузки без ухудшения характеристик в течение всего 25-летнего периода финансирования проекта.
🌿 Агровольтаические установки
Увеличение высоты установки трекеров на агровольтаических станциях приводит к увеличению плеча ветрового момента, что требует использования более высоких зубчатых реек модулей (m5–m8) с увеличенной шириной рабочей поверхности. Наличие аммиака и остатков удобрений в рабочей среде делает горячее цинкование с толщиной покрытия 85 мкм и более минимально допустимым требованием.
🌊 Плавучие солнечные электростанции на водохранилищах Великобритании
Постоянно повышенная влажность и наличие биологических агентов в резервуарах делают зубчатые рейки из нержавеющей стали марки 316 единственным практичным вариантом для плавучих солнечных трекеров. Более высокая первоначальная стоимость материала многократно окупается за счет затрат на техническое обслуживание, связанных с заменой корродированных реек из углеродистой стали в середине проекта.
В коммерческих и промышленных зданиях на крышах все чаще используются одноосевые трекеры на больших складах с плоскими крышами и логистических центрах по всей Великобритании. В таких условиях вес конструкций и необходимость гидроизоляции накладывают жесткие ограничения на конструкцию трекеров, и предпочтение отдается компактным зубчатым рейкам с легким алюминиевым или тонким поперечным сечением из нержавеющей стали, а не более тяжелым альтернативам из оцинкованной стали. Наш ассортимент охватывает этот компактный сегмент, включая зубчатые рейки из нержавеющей стали модулей 1 и 2, предназначенные для коммерческого рынка трекеров на крышах, а также наши более крупные линейки продукции для коммунального хозяйства.
Проект в центре внимания: ферма с одноосевой системой слежения мощностью 48 МВт, Линкольншир, Англия.
ЗАКАЗЧИК: Ведущий британский разработчик проектов в области возобновляемой энергетики · МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ: Линкольншир · МОЩНОСТЬ: 48 МВт · ЗАВЕРШЕНО: 2022
Крупнейший независимый производитель электроэнергии в Великобритании заказал у компании Ever Power поставку зубчатых реек для своей электростанции мощностью 48 МВт с одноосевой системой слежения, расположенной на открытой равнинной сельскохозяйственной местности в Линкольншире. Площадка представляла собой специфический набор инженерных задач: средняя скорость ветра превышала региональные показатели, глинистые почвы удерживали влагу на уровне земли в течение осени и зимы, а также близость к побережью, из-за чего в течение нескольких месяцев в году в окружающую среду попадал солевой аэрозоль. В совокупности эти факторы отнесли данную площадку к категории, требующей использования зубчатых реек из горячеоцинкованной легированной стали, а не цинково-эпоксидной стали, как это принято в более защищенных от ветра районах внутри страны.
После технических консультаций между нашей инженерной командой и инженерами-конструкторами EPC-подрядчика мы выбрали зубчатые рейки из легированной стали M4 со средней толщиной цинкового покрытия 90 микрон и индукционной закалкой боковых поверхностей зубьев. Все секции были предварительно просверлены в соответствии с интерфейсом фланца толкателя, используемым производителем трекера, что позволило избежать сверления на месте более чем 3200 отдельных секций рейки. Поставка была организована в три этапа, каждый из которых должен был прибыть на неделю раньше соответствующего этапа ввода в эксплуатацию на площадке.
Команда по эксплуатации и техническому обслуживанию объекта сообщила об отсутствии каких-либо работ по техническому обслуживанию, связанных с монтажными стойками, за первые 20 месяцев коммерческой эксплуатации. Журналы системы управления трекером подтвердили, что средняя ошибка наведения по всем рядам оставалась ниже 0,09 градуса — что находится в пределах допустимого отклонения ±0,15 градуса, принятого в модели выработки энергии P90 объекта. С тех пор проект был упомянут подрядчиком EPC в заявках на еще три солнечных проекта в Великобритании, при этом спецификация наших монтажных стоек осталась без изменений.
Что говорят специалисты по солнечной энергетике в Великобритании
«Для нашего проекта по установке трекового электроснабжения мощностью 35 МВт в Йоркшире мы рассмотрели несколько поставщиков зубчатых реек. Сочетание высокого качества гальванизации и прецизионной обработки торцов реек от компании Ever Power вселило в нас уверенность в 25-летний срок службы оборудования. Поставка была осуществлена в срок, и все параметры, указанные в пакете документов для проверки, были подтверждены».
— Менеджер по закупкам, ведущий британский проект в сфере солнечной энергетики (EPC), Йоркшир
«Для нашего пилотного проекта по строительству плавучей солнечной электростанции на юго-западе страны потребовались зубчатые рейки из нержавеющей стали с нестандартным расположением отверстий. Инженерная команда Ever Power провела проверку чертежей в течение 48 часов, и образцы соответствовали техническим требованиям. Такая оперативность – это именно то, что требуется для соблюдения сроков закупок возобновляемой энергии».
— Ведущий инженер-механик, разработчик плавучих солнечных электростанций, Бристоль
«Мы закупаем зубчатые рейки у компании Ever Power для наших систем слежения с 2020 года. Точность размеров от партии к партии действительно превосходна — при сборке сотен рядов трекеров любое отклонение между поставками приводит к реальным затратам времени на монтаж. Мы ни разу не сталкивались с такой проблемой».
— Операционный директор, производитель солнечных трекеров, Шотландия
Изготовление зубчатых реек на заказ для солнечных электростанций в Великобритании.
Компания Ever Power располагает специализированным производственным комплексом по изготовлению зубчатых реек с ЧПУ-станками, линиями шлифовки поверхностей и специализированными станциями индукционной закалки, обрабатывающим рейки от модуля 1 до модуля 16 в виде отдельных секций длиной до 3000 мм. Для систем слежения за солнцем наши возможности по индивидуальной настройке включают выбор профиля зубьев (прямой или косозубый), оптимизацию ширины модуля и торца с учетом расчетов ветровой нагрузки проекта, обработку отверстий в соответствии с чертежами рамы трекера, выбор обработки поверхности (от цинк-эпоксидного покрытия до горячего цинкования с толщиной 90 микрон), а также документацию по контролю качества партий, включая погрешность шага, отклонение профиля зубьев, биение и шероховатость поверхности — все это предоставляется в стандартном порядке без дополнительной платы при выполнении заказов.
Наша инженерная команда регулярно сотрудничает напрямую с британскими производителями солнечных трекеров, инженерно-техническими бригадами EPC и группами управления активами застройщиков для проверки расчетов приводных усилий, подтверждения выбора поперечного сечения стоек и консультирования по конфигурациям соединения длинных многосекционных рядов. Мы понимаем, что графики проектов возобновляемой энергетики в Англии, Шотландии и Уэльсе часто жестко ограничены сроками подключения к сети и сезонными целевыми показателями установки, и мы соответствующим образом структурируем наши программы производства и отгрузки. Независимо от того, находитесь ли вы на ранней стадии проектирования новой системы слежения или закупаете замену, мы готовы вам помочь. зубчатые рейки В случае модернизации объекта, требующей технического обслуживания и эксплуатации, наша команда готова оперативно предоставить техническую информацию и рассчитать стоимость проекта с учетом специфики объекта.
Часто задаваемые вопросы
Ever Power · Прецизионные зубчатые рейки для систем слежения за солнцем
Поставка оборудования для EPC-подрядчиков и производителей систем слежения по всей Англии, Шотландии и Уэльсу. [email protected]
отредактировано gzl
