چگونه عمر مفید لوازم جانبی براکت فتوولتائیک آلومینیومی را افزایش دهیم

در سیستم های فتوولتائیک خورشیدی (PV)، سازه نصب نقش مهمی در ایمن سازی ماژول ها، مقاومت در برابر بارهای باد و انتقال بارها به فونداسیون ایفا می کند. در حالی که ماژول های PV اغلب به عنوان "قلب" سیستم در نظر گرفته می شوند، لوازم جانبی مختلف نصب-مانند گیره ها، اتصال دهنده های ریلی، پیچ ها و واشرها{2}}به عنوان "مفاصل" و "رباط ها" عمل می کنند که یکپارچگی ساختاری را حفظ می کنند و عملکرد طولانی مدت و پایدار را تضمین می کنند. علیرغم اندازه کوچک آنها، این اجزاء فاکتورهای تعیین کننده ای هستند که آیا یک نیروگاه PV می تواند به طور ایمن و کارآمد در طول عمر طراحی خود 25 سال یا بیشتر کار کند.

 

در میان مواد مختلف مورد استفاده برای نصب سیستم‌ها، آلیاژهای آلومینیوم (به‌ویژه سری 6063-T5/T6) به دلیل نسبت استحکام بالا به وزن، مقاومت در برابر خوردگی عالی، سهولت ساخت و هزینه{8} کارآمدی، به انتخاب اصلی در بازار جهانی تبدیل شده‌اند. با این حال، بسیاری از صاحبان و نصابان پروژه در این تصور غلط قرار می‌گیرند که «آلیاژهای آلومینیوم هرگز زنگ نمی‌زنند،» که باعث می‌شود از اقدامات لازم برای نگهداری و حفاظت غافل شوند. در واقعیت، در حالی که یک لایه اکسید متراکم به طور طبیعی روی سطح آلیاژهای آلومینیوم تشکیل می‌شود، این لایه می‌تواند در محیط‌های خاص مانند مناطقی با رطوبت بالا، پاشش نمک شدید، آلودگی صنعتی یا تجمع طولانی‌مدت آب که به طور بالقوه منجر به خوردگی، حفره‌کردن و حتی خرابی ساختاری می‌شود، در معرض خطر قرار گیرد. بنابراین، درک علمی مکانیسم های خوردگی و اجرای اقدامات حفاظتی موثر برای افزایش عمر مفید لوازم جانبی نصب ضروری است.

 

این مقاله به طور سیستماتیک پنج عامل کلیدی موثر در پیری لوازم جانبی نصب PV آلیاژ آلومینیوم را تجزیه و تحلیل می‌کند. همچنین استراتژی‌های عملی را برای افزایش طول عمر-پوشش انتخاب مواد، استانداردهای نصب، و تعمیر و نگهداری معمول- ارائه می‌کند تا اطمینان حاصل شود که نیروگاه PV شما به طول عمر واقعاً "25 ساله" نگران کننده{3}}رایگان می‌رسد.

 

 

خوردگی گالوانیکی-شایع ترین "قاتل نامرئی"
هنگامی که اجزای آلیاژ آلومینیوم در تماس مستقیم با پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ، سیم های اتصال زمین فولاد کربنی یا بند کابل های مسی در محیط های در معرض باران، تراکم یا پاشش نمک قرار می گیرند، یک مدار سلول گالوانیکی تشکیل می شود. از آنجایی که پتانسیل الکترود آلومینیوم به طور قابل توجهی کمتر از فولاد ضد زنگ یا فولاد کربنی است، آلومینیوم به عنوان آند عمل می کند و ترجیحاً خورده می شود و یک اکسید پودری سفید (که معمولاً به عنوان "زنگ سفید" شناخته می شود) تولید می کند. در موارد شدید، این منجر به شل شدن اتصالات و کاهش شدید ظرفیت باربری-می شود. برای شکستن مدار الکتروشیمیایی، واشرهای عایق (ساخته شده از موادی مانند نایلون، لاستیک EPDM یا PTFE) را بین تمام سطوح تماس فلزی غیرمشابه نصب کنید. برای اتصالات به زمین، از بند آلومینیومی یا قلع مسی استفاده کنید و از خمیر رسانا استفاده کنید تا از تماس مستقیم مس-آلومینیوم جلوگیری کنید. در مناطق ساحلی یا مناطقی که دارای آلودگی صنعتی شدید هستند، توصیه می شود از پیچ و مهره هایی با آستین های عایق یا واشرهای دو فلزی (مانند واشرهای انتقال فولاد ضد زنگ آلومینیومی-) استفاده کنید.

 

خوردگی شکاف و سوراخ شدن-زخم‌های پنهان
اگر رسوبات آب، گرد و غبار یا نمک در شکاف‌ها-مثلاً بین سر پیچ و سطح پروفیل، یا در همپوشانی بین گیره و ریل{1}} جمع شوند، یک سلول غلظت اکسیژن تشکیل می‌شود. ناحیه داخل شکاف دارای محتوای اکسیژن کم است و به عنوان آند عمل می کند و تحت انحلال موضعی قرار می گیرد، در حالی که ناحیه بیرونی دارای محتوای اکسیژن بالایی است و به عنوان کاتد عمل می کند و خوردگی را در شکاف تسریع می کند. هنگامی که این نوع خوردگی شروع می شود، اغلب به شیوه ای "زخم{4}}به طور عمیق گسترش می یابد. چون تشخیص آن دشوار است، خطر ایمنی قابل توجهی را به همراه دارد. در حین نصب، برای اطمینان از خروج به موقع آب باران، حفره‌های زهکشی (قطر 6 تا 8 میلی‌متر) را در مکان‌های مستعد تجمع آب، مانند انتهای پروفیل و نواحی زیر گیره‌ها، از قبل سوراخ کنید. شکاف ها را با استفاده از درزگیر سیلیکونی خنثی ببندید (درزگیرهای اسیدی اکیداً ممنوع هستند زیرا آلومینیوم را خورده می کنند)، اما درزگیر را به طور مرتب از نظر کهنه شدن یا ترک خوردگی بررسی کنید.
هر شش ماه، سیستم نصب را با استفاده از یک تفنگ آب با فشار بالا (در فشار کاری استاندارد) یا یک ماده تمیزکننده خنثی، با توجه ویژه به تمیز کردن شکاف‌ها و حفره‌های داخلی پروفیل‌ها، بشویید.

 

ترک خوردگی تنشی (SCC)-یک "بمب ساعتی" در مناطق سرد و مرطوب
در محیط‌هایی که با رطوبت بالا، باران‌های اسیدی صنعتی یا اسپری نمک ساحلی مشخص می‌شوند، آلیاژهای آلومینیومی با استحکام بالا (مانند 6061-T6 و 6063{12}}T6) ممکن است در اثر تنش کششی پایدار دچار ترک خوردگی تنش بین دانه‌ای شوند. این حالت شکست ناگهانی است. قطعات اغلب بدون اخطار می‌شکنند که منجر به حوادثی می‌شود که شامل افتادن مجموعه‌ها می‌شود. آلیاژهای آلومینیوم با درجه حرارت T6 ترجیح داده می شوند، زیرا آنها مقاومت بالاتری در برابر خوردگی تنشی در مقایسه با آلیاژهای دمای T5 دارند. پیش بار پیچ باید به شدت کنترل شود تا از تنش کششی بیش از حد ناشی از سفت شدن بیش از حد جلوگیری شود. استفاده از آچار گشتاور با رعایت مقادیر گشتاور مشخص شده توسط سازنده (مثلاً 20-25 نیوتن متر برای پیچ و مهره های M8) توصیه می شود. برای پروژه‌هایی در مناطق ساحلی با قرار گرفتن در معرض اسپری نمک بالا، توصیه می‌شود از پروفیل‌هایی با ضخامت پوشش آنودایز شده بیشتر از یا مساوی 25 میکرومتر (AA25) استفاده کنید یا از یک پوشش فلوروکربن (PVDF) برای افزایش بیشتر مقاومت در برابر خوردگی استفاده کنید.

 

سایش مکانیکی و فرسودگی{0}}"خستگی مزمن" ناشی از ارتعاش باد
نیروگاه های فتوولتائیک برای مدت طولانی در معرض محیط طبیعی هستند. ارتعاشات ناشی از باد-(به ویژه در-گیره‌های کنسول بلند) و انبساط/انقباض حرارتی ناشی از نوسانات دمایی روزانه می‌تواند باعث لغزش نسبی کوچک در اتصالات پیچ شود. این فرسایش به تدریج لایه اکسید را فرسایش می دهد و سطوح آلومینیومی تازه را در معرض دید قرار می دهد و باعث خوردگی می شود. به طور همزمان، خراش باعث از بین رفتن پیش بار پیچ و تشدید شل شدن می شود و یک چرخه معیوب از "ساییدگی - شل شدن - سایش تسریع شده" ایجاد می کند. برای اطمینان از ایمن ماندن پیچ‌ها در برابر لرزش، باید از مهره‌های ضد شل شدن (مانند نایلون-درج مهره‌های قفلی) یا چسب‌های رزوه-قفل کننده (مثلاً Loctite 243) استفاده شود. واشرهای تخت بزرگ باید در زیر سر پیچ و مهره نصب شوند تا تنش توزیع شود و فرورفتگی موضعی روی سطح پروفیل به حداقل برسد. پس از نصب، یک "علامت گشتاور" باید با یک نشانگر رنگ در سطح مشترک سر پیچ و پروفیل ترسیم شود تا تشخیص سریع شل شدن در هنگام بازرسی تسهیل شود.

 

 

انتخاب مواد و درمان سطح-مبارزه با خوردگی در منبع
گزینه 1: آنودایز کردن ضخامت پوشش توصیه شده بیشتر یا برابر با AA15μm (محیط های استاندارد در فضای باز) یا AA25μm (مناطق ساحلی یا به شدت آلوده) است. فیلم‌های اکسید آندی با کیفیت بالا، سختی و مقاومت در برابر سایش، و همچنین قابلیت‌های خود ترمیمی را ارائه می‌دهند (در صورت آسیب، قسمت داخلی دوباره اکسید می‌شود). گزینه 2: پوشش پودری از پوشش های پودری پلی استر (PE) یا پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) با ضخامت 60 تا 120 میکرومتر استفاده کنید. پوشش‌های PVDF مقاومت بسیار خوبی در برابر آب و هوا دارند و آن‌ها را برای مناطقی با اشعه UV بالا ایده‌آل می‌سازد. گزینه 3: انتخاب پیچ. استفاده از پیچ و مهره های استاندارد فولاد کربنی برای پروژه های فضای باز اکیدا ممنوع است (حتی پیچ های گالوانیزه نیز در عرض 5 تا 10 سال از کار می افتند). پیچ و مهره های فولادی ضد زنگ A2 (304) یا A4-80 (316) توصیه می شود. برای پروژه های ساحلی، فولاد ضد زنگ درجه 316 انتخاب ارجح است. محتوای مولیبدن آن به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خوردگی حفره ای ناشی از کلرید را افزایش می دهد.

 

نصب و نگهداری{0}}جزئیات موفقیت را تعیین می‌کند
سفت شدن بیش از حد می تواند نخ ها را کنده یا پروفیل ها را خرد کند، در حالی که سفت شدن ناکافی منجر به شل شدن می شود. همیشه از یک آچار گشتاور از پیش تعیین شده استفاده کنید و آن را به طور مرتب کالیبره کنید. مقادیر گشتاور مرجع: M6 (8-10 N·m)، M8 (20-25 N·m)، M10 (35-40 N·m). بازرسی های حرفه ای حداقل دو بار در سال (قبل و بعد از فصل بارندگی) توصیه می شود. نکات کلیدی بازرسی شامل بررسی پیچ و مهره های شل شده (با استفاده از علامت های تراز تایید کنید)، واشرهای قدیمی یا ترک خورده، سوراخ های زهکشی مسدود شده و درزگیر جدا شده است. با استفاده از آب شیرین یا مواد شوینده خنثی (pH 6-8) با یک برس نرم-پاک کنید. از پاک کننده های اسیدی یا قلیایی (مانند اسید اگزالیک یا سود سوزآور) و پشم فولادی برای جلوگیری از آسیب رساندن به لایه اکسیدی خودداری کنید.

 

بهینه سازی طراحی سازه{0}}پیشگیری نسبت به اصلاح
Adding support posts to the mid-span of long rails (e.g.,>6 متر) می تواند به طور قابل توجهی انحراف و استرس ارتعاشی ناشی از باد را کاهش دهد. برای جلوگیری از تجمع آب در حفره ها، مقاطع متقاطع-پروفیل با کانال های زهکشی داخلی یا سوراخ های زهکشی از قبل{4}}در پایین ترین نقاط پروفیل ها را انتخاب کنید. برای مناطق مستعد تجمع گرد و غبار، زاویه شیب باید به طور مناسب افزایش یابد (مثلاً از 15 درجه به 20 درجه){10}}در حالی که خروجی تولید برق حفظ شود{11}}تا از آب باران برای خود تمیز کردن{12}}استفاده شود و اثرات خورنده روی سطح ناشی از چسبندگی گرد و غبار کاهش یابد.

 

 

برای مناطق-با شوری/ساحلی بالا:

از آلیاژ آلومینیوم درجه-دریایی (مثلاً 6061-T6) با روکش دو لایه-نیکل الکترولس-فسفر (ضخامت 25 میکرومتر) یا پوشش کامپوزیت گالوانیزه گرم و پوشش پودری استفاده کنید.
برای مناطق پر-UV (مناطق-در ارتفاع بالا):

رنگ فلوروکربن (محتوای PVDF بیشتر یا مساوی 70٪) را با جاذب های UV اضافه شده (مثلا UV-531) انتخاب کنید.

برای مناطقی که دارای نوسانات دما هستند:

از آلیاژهایی با ضریب انبساط حرارتی پایین (مثلاً 6063-T6) استفاده کنید و از سوراخ‌های شکافدار برای سازگاری با انبساط و انقباض حرارتی استفاده کنید.

 

آزمایش پاشش نمک مطابق با روش پاشش نمک خنثی (NSS) مشخص شده در GB/T 10125 انجام می شود و پس از 1000 ساعت به خوردگی فلز پایه نیاز ندارد. آزمایش‌های پیری UV مطابق با ISO 4892-3 (با استفاده از لامپ‌های UV-A 340) به مدت 2000 ساعت، با مقدار تفاوت رنگ پوشش مورد نیاز (ΔE) کمتر یا مساوی 2.0 انجام می‌شود. آزمایش بار مکانیکی از استانداردهای IEC 61215 پیروی می کند و بارهای استاتیک (2400 Pa) و بارهای دینامیکی (1000 Pa، 10000 سیکل) را پوشش می دهد.

 

 

سیستم نصب در درجه اول شاملاز اتصالات پرتو اصلی/پرلین و پایه‌های مهاربندی مورب، طراحی شده برای دستیابی به استحکام کششی بالا (بیشتر یا مساوی 230 مگاپاسکال) و تحمل فشار باد (مثلاً 2400 Pa) و بارهای برف (مثلاً 5400 Pa).

اجزای تثبیت ماژولعمدتاً شامل-گیره‌های میانی، گیره‌های انتهایی- و گیره‌های فنری گیره می‌شوند. آنها دارای تغییر شکل الاستیک بیشتر یا مساوی 1 میلی متر و مقاومت در برابر خستگی (با تحمل 100000 چرخه بدون شکست) هستند.

اجزای اتصال الکتریکیشامل گیره های اتصال زمین (گیره های رسانا) و گیره های کابل، رسانایی بیشتر یا مساوی 55% IACS و مقاومت تماس کمتر یا مساوی 0.5 Ω (برای اطمینان از تداوم اتصال به زمین).

اجزای سیستم ردیابیمتشکل از کانکتورهای درایو چرخشی و محفظه های یاتاقان است که با مقاومت در برابر سایش (سختی سطح بیشتر یا برابر HV500) و دقت بالا (تحمل ± 0.1 میلی متر) مشخص می شود.

محفظه جعبه اینورتر/کمباین در درجه اولشامل سینک های حرارتی و براکت های نصب می شود که دارای رسانایی حرارتی بیشتر یا برابر با 150 W/(m·K) و دارای رتبه حفاظتی IP65 است.

 

از طریق انتخاب مواد علمی، نصب استاندارد، و تعمیر و نگهداری منظم، می‌توانید عمر سرویس را افزایش دهیداجزای نصب PV آلیاژ آلومینیوماز 15 سال استاندارد تا بیش از 25 سال-کاملاً با طول عمر طراحی خود ماژول های PV هماهنگ است. این نه صرفاً یک سرمایه گذاری فنی، بلکه یک حفاظت استراتژیک برای بازگشت سرمایه-درازمدت نیروگاه است.

 

اگر در حال برنامه ریزی یک پروژه PV جدید هستید یا به دنبال ارتقای مقاومت خوردگی یک نیروگاه موجود هستید، لطفا با تیم مهندسی ما تماس بگیرید. با بیش از یک دهه تجربه در طراحی و ساخت قطعات نصب PV، ما این موارد را ارائه می‌دهیم: راه‌حل‌های ضد خوردگی سفارشی‌شده برای محیط‌های پروژه خاص (مانند مناطق ساحلی، مناطق صنعتی، یا مناطق کوهستانی)؛ انتخاب پروفیل های آلومینیومی با مقاومت در برابر خوردگی بالا (C4/C5) و سخت افزار فولاد ضد زنگ؛ و راهنمای نصب به همراه دفترچه راهنمای مشخصات گشتاور.

 

امروز با ما تماس بگیرید تا راه حلی مناسب دریافت کنید و اطمینان حاصل کنید که نیروگاه فتوولتاییک شما به مدت 25 سال واقعاً{0}}رایگان کار می‌کند.