Червячные редукторы для систем слежения за солнцем
Червячный редуктор для системы слежения за солнцем должен удерживать положение панели при ветровой нагрузке без потребления энергии, выдерживать 25 лет воздействия погодных условий на открытом воздухе с минимальным техническим обслуживанием и перемещаться с достаточной точностью, чтобы погрешность слежения не превышала 0,5°. В этом руководстве объясняется, как выбрать и подобрать червячный редуктор, отвечающий всем трем требованиям.
Какие требования предъявляет система слежения за солнцем, которых нет ни в одном другом приложении?
Каждый червячный редуктор Применение включает в себя сочетание крутящего момента, скорости и условий окружающей среды. Система слежения за солнцем необычна тем, что требует наличия пяти специфических свойств, которые в совокупности обеспечиваются червячным редуктором, превосходящим по своим характеристикам стандартные варианты зубчатых передач.
Точность слежения (±0,5°): Червячный редуктор должен располагать панель с точностью до ±0,5° от целевого угла. Люфт — свободное перемещение в зацеплении шестерен — должен быть менее приблизительно 0,3°, чтобы соответствовать этому целевому показателю с учетом податливости системы и точности датчика.
Самоблокирующаяся фиксация положения: Когда двигатель обесточен между перемещениями направляющих — а это происходит большую часть времени — червячный редуктор должен удерживать панель, противодействуя ветровой нагрузке, без потребления энергии. Это самая важная функция ночью и при сильном ветре.
Низкое энергопотребление: КПД червячного редуктора здесь менее критичен, чем в случае непрерывных промышленных приводов — трекер перемещается всего на несколько градусов в час в течение дня. Энергия, потребляемая трекером, обычно составляет 1–31 ТТ³ от вырабатываемой энергии. Функция самоблокировки червячного редуктора исключает необходимость в энергозатратном электромагнитном тормозе.
Срок службы на открытом воздухе — 25 лет: Расчетный срок службы солнечных электростанций составляет 25 лет. Предполагается, что червячный редуктор будет работать в течение этого периода только с периодической смазкой, а не с заменой. Это предъявляет необычайно высокие требования к материалу уплотнений, защите корпуса от коррозии и сроку службы смазки.
Защита от атмосферных воздействий по стандарту IP65+ для использования на открытом воздухе: В технических характеристиках червячного редуктора необходимо учитывать корейские осадки, воздействие ультрафиолетового излучения, пыль, пыльцу и перепады температур от -15°C зимой до +40°C летом — все это стандартные условия для использования на открытом воздухе в Корее.
Одноосевое и двухосевое слежение: различные требования к червячным редукторам.
Наиболее распространенные конфигурации солнечных трекеров требуют различных характеристик червячных редукторов, поскольку требования к крутящему моменту и точности значительно различаются в зависимости от типа трекера.
| Тип трекера | Угловое движение | Типичное соотношение | Рекомендуемые серии | Требование к точности. |
|---|---|---|---|---|
| Одноосевой горизонтальный (В–З, ежедневно) |
0–180° в сутки, в среднем ~0,25°/мин | 40:1–80:1 | NMRV050–NMRV090, или серия RV | ±0,5° |
| Вертикальная одноосевая (Наклон с севера на юг, сезонный) |
0–60° сезонная, прерывистая | 60:1–100:1 | NMRV063–NMRV090 | ±1,0° (менее критично) |
| Двухосевой (азимут + угол места) |
Две независимые оси, непрерывная точность. | 60:1–100:1 по каждой оси | VRV030 Класс A или NMRV с уменьшенным люфтом | ±0,1–0,2° |
| Агро-фотоэлектрические системы (агровольтаика) | Одноосная система с дополнительной ветровой нагрузкой | 60:1–80:1 | Серия NMRV090 или WP (с более высоким крутящим моментом) | ±0,5° |
Для наиболее распространенных одноосевых горизонтальных трекеров промышленного масштаба алюминиевый червячный редуктор серии NMRV с передаточным отношением 40:1–80:1 обеспечивает оптимальное сочетание легкости конструкции, теплоотвода и надежности самоблокировки.
Расчет крутящего момента для системы слежения за солнцем: ветровая нагрузка, гравитация и трение.
Компоненты крутящего момента
T_wind: Крутящий момент ветровой нагрузки. Преобладает в корейских условиях. Для ряда панелей размером 2 м × 6 м (12 м²) при стандартной корейской расчетной скорости ветра 30 м/с: ветровое давление q = 0,5 × 1,225 × 30² = 551 Па. Плечо момента к оси трекера ~0,5 м. T_wind = 551 × 12 × 0,5 = 3306 Н·м по строке.
T_gravity: Крутящий момент, возникающий под действием силы тяжести из-за смещения центра масс панели. При симметричном монтаже он минимален при правильной балансировке. На практике следует учитывать составляющую силы тяжести в 10–151 ТТ3Т.
T_friction: Трение подшипников и уплотнений в шарнире трекера. Обычно 5–10% T_wind при рабочей температуре.
T_total = T_wind + T_gravity + T_friction
Для червячных редукторов солнечных трекеров следует применять коэффициент SF 2.0–2.5, чтобы учесть порывы ветра, превышающие расчетную скорость, и запас прочности на длительный срок службы.
Пример расчета: наземная станция мощностью 1 МВт, одноосевая.
Конфигурация: Наземная станция мощностью 1 МВт, одноосевой горизонтальный трекер. Каждый трекер приводит в движение один ряд из 12 панелей (2 м × 6 м каждая = 144 м² в общей сложности, но червячный редуктор приводит в движение 12 м² на сегмент).
T_wind = 551 × 12 × 0,5 = 3306 Н·м
Т_гравитации = 3306 × 0,12 = 397 Н·м
T_трение = 3306 × 0,08 = 264 Н·м
T_total = 3,967 Н·м
Применен стандарт SF 2.0: T_design = 7,934 Н·м
Скорость вращения двигателя 1450 об/мин, скорость слежения за целью 0,25°/мин = 0,00042 об/мин по оси панели.
Передаточное отношение i = 1450 / 0,00042 нереалистично велико — на практике трекер приводится в движение меньшим шаговым двигателем со скоростью ~60 об/мин, что дает i = 60/0,00042 = 142 000 — это подтверждает использование зубчатой передачи с увеличением крутящего момента (а не просто одной ступени) или прямого медленного привода. На практике редукторы трекеров проектируются как интегрированные узлы. Свяжитесь с нами для получения полной информации о проектировании привода трекера.
Практическое руководство по подбору червячного редуктора для солнечных трекеров: Для наиболее распространенного сегмента одноосевых трекеров промышленного масштаба (площадь панели 12–20 м²) модель NMRV090 с передаточным отношением 60:1, приводимая в движение шаговым двигателем мощностью 60–120 Вт, обеспечивает достаточный крутящий момент для ветровых условий Кореи с коэффициентом SF 2.0. Для прибрежных районов Чеджу или высокогорных районов, где расчетная скорость ветра превышает 35 м/с, следует выбрать модели NMRV110 или NMRV150. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом. диапазон червячного редуктора для технических условий серии NMRV.
25-летний срок службы на открытом воздухе: четыре основных требования к спецификации.
1. Синтетическая смазка на основе полиальфаолефинов (ПАО).
Обычное минеральное масло разрушается в результате окисления и требует замены каждые 2000–4000 часов. Синтетическое масло на основе полиальфаолефинов (PAO) имеет срок службы 8000–10000 часов и сохраняет смазывающие свойства в более широком диапазоне температур (от -40°C до +120°C). Для солнечной электростанции, эксплуатация которой длится 25 лет, масло PAO с интервалом замены 5 лет означает всего 5 замен масла за весь срок службы проекта — что является значительным показателем при расчете на сотни трекеров.
2. Сальники вала VITON
В условиях корейской внешней среды воздействуют ультрафиолетовое излучение, озон и перепады температур, которые ускоряют деградацию уплотнений из нитрида каучука (NBR) за счет затвердевания и растрескивания кромок. Уплотнения из VITON (FKM) устойчивы к воздействию озона и ультрафиолетового излучения, сохраняют эластичность в диапазоне температур от -40°C до +200°C и устойчивы к воздействию указанного выше полиальфаолефинового масла (PAO). Сальники вала из VITON увеличивают ожидаемый срок службы уплотнений с 5–8 лет до 12–15 лет в условиях корейской внешней среды.
3. Степень защиты IP66 или выше
Степень защиты IP65 обеспечивает защиту от водяных струй. Корейское лето характеризуется ливневыми дождями, достигающими уровня тайфунов, с горизонтальным ливнем высокой скорости. Степень защиты IP66 (проверенная с помощью мощных струй) обеспечивает дополнительный запас прочности, необходимый для червячных редукторов солнечных трекеров в прибрежных или открытых районах. Для крупномасштабных проектов следует указывать IP66 в качестве стандарта; для установок, интегрированных в здания или находящихся под навесом, допустима степень защиты IP65.
4. Защита корпуса от коррозии
Для большинства объектов в Корее подходят алюминиевые корпуса NMRV со стандартным анодированием или порошковой окраской. Для прибрежных районов в пределах 3 км от моря (Чеджу, приливные зоны западного побережья) следует выбирать варианты с улучшенным порошковым покрытием поверх анодирования или корпуса из нержавеющей стали. Критерием приемки для прибрежных солнечных электростанций является испытание на коррозию в солевом тумане в соответствии со стандартом ISO 9227 (>500 часов).
Технические характеристики климата Кореи: какие изменения наблюдаются по сравнению с тропическими регионами.
Червячные редукторы для солнечных трекеров, предназначенные для субтропических рынков (Малайзия, Вьетнам, Ближний Восток), могут быть непригодны для корейского рынка без доработки. Ключевые отличия:
Холодный запуск зимой: В январе во внутренних районах Кореи температура достигает -15°C. Червячный редуктор, заполненный стандартным минеральным маслом ISO VG 220 при температуре -15°C, будет иметь слишком вязкое масло, которое не сможет адекватно течь во время короткого утреннего движения. Двигатель должен работать против жесткого масла — пусковой крутящий момент увеличивается, а зацепление шестерен получает плохую смазку в первые минуты движения. Для зимней эксплуатации в Корее следует использовать PAO ISO VG 150 (более низкий класс вязкости для холодных условий) или PAO ISO VG 220 с подтвержденной температурой застывания -40°C.
Летняя жара: В корейское лето температура поверхности панели может достигать +75°C. Температура воздуха вокруг привода трекера обычно составляет +35–45°C. Полиальфаолефиновое масло (ПАО) с вязкостью VG 220 поддерживает достаточную вязкость при +45°C — минеральное масло VG 220 также подходит, но выбранный для холодного запуска сорт ПАО должен также обеспечивать достаточное сохранение вязкости при +45°C. Именно поэтому ПАО ISO VG 220 (а не масло с более низкой вязкостью) является сбалансированным выбором для корейских четырехсезонных условий.
Ветровые явления, характерные для тайфунов: Корейские прибрежные районы ежегодно подвергаются тайфунам с устойчивыми ветрами скоростью более 35 м/с и порывами более 45 м/с. Самоблокирующийся червячный редуктор должен удерживать панель от таких нагрузок. Расчетная скорость ветра для корейских прибрежных солнечных электростанций обычно составляет 35–40 м/с согласно сейсмическим/ветровым картам KBC (Корейский строительный кодекс). Убедитесь, что выбранная крутящая способность червячного редуктора с SF 2.5 превышает расчетную ветровую нагрузку при расчетной скорости ветра для данного местоположения проекта.
Закупка материалов для крупномасштабных солнечных электростанций: спецификацию объемов и планирование поставок.
Оценка объема: Для типичного наземного солнечного проекта мощностью 1 МВт с одноосевой установкой требуется один червячный редуктор на каждые 8–12 панелей (в зависимости от ширины панели и длины ряда). Для проекта мощностью 1 МВт с 2500 панелями (по 400 Вт каждая) и 10 рядами панелей требуется приблизительно 250 приводных устройств слежения. Для проекта мощностью 50 МВт требуется приблизительно 12 500 таких устройств.
OEM-настройка: Для заказов свыше 500 единиц компания Korea Ever-Power предлагает индивидуальные конфигурации валов, модифицированные схемы расположения фланцев и маркировку, разработанную специально для проекта. Типичные варианты модификации солнечных трекеров включают: полый выходной вал с заданными размерами отверстия и шпоночного паза, модифицированную длину входного вала для соединения с двигателем, а также специальные требования к защите от коррозии, разработанные специально для данного проекта.
Планирование доставки: Сроки реализации проектов по строительству солнечных электростанций определяются графиками монтажа, установленными подрядчиками по проектированию, закупкам и строительству (EPC). Компания Korea Ever-Power поддерживает поэтапную поставку, соответствующую последовательности монтажа, вместо того, чтобы получать все установки одновременно и хранить их на площадке. Это снижает требования к хранению на площадке и гарантирует, что установки не будут храниться на открытом воздухе до начала монтажа.
Поставка запасных частей: Для проекта мощностью 1 МВт необходимо иметь на объекте 2–31 тонну запасных червячных редукторов (5–7 единиц) на гарантийный период. После окончания гарантийного срока необходимо поддерживать 11 тонн запасных червячных редукторов в рабочем количестве. Продукция Korea Ever-Power выпускается в течение как минимум 10 лет для каждой активной модели — запасные части и компоненты червячных редукторов доступны при условии непрерывных поставок.
Часто задаваемые вопросы — Червячные редукторы для солнечных трекеров
Является ли низкая эффективность червячного редуктора проблемой в системах слежения за солнцем?
Как убедиться в том, что самоблокировка червячного редуктора достаточна для удержания панели при ветре, характерном для корейского тайфуна?
Каков ожидаемый люфт стандартного червячного редуктора NMRV при передаточном числе 60:1, и допустимо ли его использование для систем слежения за солнцем?
Может ли один червячный редуктор приводить в движение более длинный ряд панелей, чтобы уменьшить количество элементов?
Какое техническое обслуживание требуется для червячных редукторов солнечных трекеров в течение 25-летнего срока службы проекта?
Подходит ли червячный редуктор для агрофотоэлектрических установок, где панели расположены выше уровня земли?
Червячные редукторы для солнечных трекеров для корейских и региональных проектов
Как специалист поставщик червячных редукторовКомпания Korea Ever-Power поставляет подрядчикам по проектированию, закупкам и строительству солнечных электростанций и производителям трекеров червячные редукторы серий NMRV и WP, разработанные специально для климатических условий Кореи — с использованием полиальфаолефинового масла (PAO), уплотнений VITON, степенью защиты IP66 и подтверждением возможности холодного запуска. Доступны оптовые цены, поэтапная поставка и индивидуальная настройка для OEM-производителей. Ознакомьтесь с нашим ассортиментом. диапазон червячного редуктора или свяжитесь с нашей командой, предоставив спецификации вашего проекта.
Редактор: Cxm
