vi 
Cabin quang điện (PV) đúc sẵn bộ biến tần trong nhà, pin, máy biến thế và thiết bị điều khiển; tính toàn vẹn về cấu trúc của chúng là rất quan trọng ở những nơi có nguy cơ gió hoặc địa chấn đáng kể. Các chiến lược gia cố phải giải quyết vấn đề lật, nâng lên, trôi ngang, khuếch đại động và bảo vệ thiết bị. Bài viết này cung cấp các biện pháp thực tế, tập trung vào kỹ thuật mà bạn có thể áp dụng: các lựa chọn nền móng, gia cố kết cấu thượng tầng, các chi tiết liên kết và neo, giảm thiểu động học (bộ giảm chấn, cách ly nền móng), các cân nhắc về vật liệu và ăn mòn cũng như xác nhận tại chỗ.
Nền móng và nơi neo đậu: tuyến phòng thủ đầu tiên
Móng truyền lực nâng của gió, mômen lật và lực cắt địa chấn xuống đất. Chọn loại móng theo đất, độ sâu sương giá và tải trọng sử dụng: móng dàn, móng liên hợp, móng cọc hoặc tấm bê tông có neo đúc sẵn. Đối với các vùng có gió lớn, kích thước neo chôn và đường kính bu lông để chống lại lực nâng và lực kéo được dự đoán theo mã thiết kế (ví dụ ASCE 7 hoặc các quy định tương đương tại địa phương). Đối với các vùng địa chấn, thiết kế nền móng cho các tải trọng thẳng đứng và nằm ngang kết hợp, có tính đến khả năng lật và cung cấp đủ khả năng chịu cắt của nền với chiều dài chôn và chiều dài phát triển đủ cho bu lông neo.
Mẫu bu lông và các loại neo
Sử dụng nhiều bu lông neo theo kiểu đối xứng để giảm độ lệch tâm và độ cong của neo. Các neo hóa học hoặc đinh tán có đầu đúc sẵn giúp giảm nguy cơ bị kéo ra so với các neo giãn nở đơn giản, đặc biệt là khi chịu tải theo chu kỳ. Cung cấp các tấm neo hoặc tấm đế có rãnh để phân bổ tải trọng vào bê tông và ngăn ngừa hiện tượng nứt cục bộ.
Nền móng cho các loại đất biến đổi
Ở những vùng đất nghèo dinh dưỡng, hãy xem xét dùng cọc đóng hoặc cọc khoan nhồi, cọc siêu nhỏ hoặc móng mở rộng. Đối với các vị trí dễ bị hóa lỏng do địa chấn, hãy chọn nền móng sâu hoặc cải tạo nền đất; bao gồm kiểm tra độ lún và độ nâng đối với tải trọng theo chu kỳ. Mũ đầu cọc phải được buộc bằng các lồng cốt thép sử dụng các chi tiết dẻo để chống lại yêu cầu địa chấn.
Tăng cứng kết cấu thượng tầng và đường tải trọng ngang
Cung cấp đường dẫn tải ngang liên tục, được xác định rõ ràng từ mái và tường đến móng. Các biện pháp tăng cường bao gồm giằng chéo, tường chịu cắt, khung chịu lực cứng và màng chắn sàn/mái. Khung thép chữ C hoặc khung tiết diện hộp được tích hợp vào vỏ cabin giúp tăng độ cứng và giảm độ trôi khi bị kích thích bởi địa chấn. Đảm bảo các kết nối (mối hàn, miếng đệm bằng bu lông) được thiết kế đảm bảo cả độ bền và độ dẻo để tránh các dạng hư hỏng giòn.
Màng ngăn và tấm cắt
Thiết kế các tấm mái và sàn như các tấm chắn để thu tải trọng ngang từ tường và phân bổ chúng tới tường cắt hoặc khung giằng. Sử dụng lớp vỏ bọc liên tục được cố định bằng các ốc vít thích hợp và cung cấp các bộ phận thu (dây kéo) ở các mép màng để truyền lực sang các bộ phận thẳng đứng.
Gia cố dành riêng cho gió: nâng, hút và ốp
Tải trọng gió tạo ra cả áp suất dương và lực hút âm, đặc biệt ở các góc và mép mái. Gia cố các kết nối từ mái đến tường bằng các kẹp liên tục hoặc các giá đỡ góc khổ lớn có kích thước phù hợp để nâng lên. Tăng cường các ốc vít của vách ngăn mái ở các vùng chu vi và chỉ định lớp bọc mái có đủ khả năng chống kéo xuyên qua. Thiết kế các phần nhô ra và cửa chớp để giảm lực hút cục bộ và cung cấp các chi tiết khí động học nếu có thể.
Chiến lược ốp và niêm phong
Sử dụng tấm ốp được gắn chặt xuyên suốt cho các bộ phận kết cấu và bổ sung bộ phận giữ thứ cấp (ốc vít có tấm đệm hoặc kẹp phía sau) để ngăn chặn tình trạng bong tróc do gió. Cung cấp đèn chớp linh hoạt và đường giảm áp để tránh áp suất bên trong làm tăng lực nâng trên các tấm.
Các biện pháp địa chấn cụ thể: độ dẻo và sự tiêu tán năng lượng
Thiết kế địa chấn nhấn mạnh đến độ dẻo và khả năng hấp thụ năng lượng. Sử dụng các chi tiết bằng thép dẻo, tránh các mối hàn giòn ở vùng ứng suất cao và ưu tiên các kết nối bắt vít có lỗ xẻ rãnh để kiểm soát biến dạng. Đưa các bộ phận hy sinh hoặc có thể thay thế được (tấm cầu chì, thanh nối cắt) vào đường dẫn tải để bảo vệ các bộ phận chính.
Cách ly cơ sở và giảm xóc
Khi địa chấn tại địa điểm và ngân sách cho phép, hệ thống cách ly đế (vòng bi đàn hồi hoặc vòng bi trượt) tách cabin khỏi chuyển động mặt đất, giảm chuyển vị tương đối và gia tốc truyền đến thiết bị. Ngoài ra, hãy thêm các bộ giảm chấn nhớt hoặc ma sát trong các khung giằng để tiêu tán năng lượng và hạn chế nhu cầu cao nhất đối với các neo và giá đỡ thiết bị.
Neo giữ thiết bị, giằng bên trong và khả năng phục hồi dịch vụ
Cố định thiết bị trong cabin (pin, bộ biến tần, giá đỡ) vào kết cấu bằng cách sử dụng các neo và khung hạn chế chống động đất. Cung cấp các kết nối liên tục giữa giá đỡ với sàn, dây buộc cho các bộ phận cao và giằng vách ngăn bên trong để ngăn chặn tình trạng treo. Định tuyến các khay cáp nặng dọc theo các bộ phận kết cấu và cố định các vòng linh hoạt để cách ly rung động. Bao gồm các giá đỡ thông gió và HVAC để hạn chế khuếch đại cộng hưởng và tránh chuyển tải quá mức sang vỏ cabin.
Lắp đặt hệ thống ắc quy
Giá đỡ pin yêu cầu đường dẫn neo và thông gió chắc chắn. Sử dụng hệ thống giá đỡ chịu được địa chấn với các thanh giằng chéo và tấm cắt được bắt vít. Cung cấp biện pháp ngăn chặn thứ cấp đối với rò rỉ chất điện phân và thiết kế các hạn chế giải phóng nhanh để bảo trì mà không ảnh hưởng đến khả năng duy trì địa chấn.
Vật liệu, bảo vệ chống ăn mòn và cân nhắc vòng đời
Chọn vật liệu và lớp phủ duy trì độ bền và độ dẻo dai dưới tải trọng theo chu kỳ và trong môi trường địa phương. Mạ kẽm nhúng nóng, ốc vít bằng thép không gỉ, sơn lót epoxy và lớp phủ ngoài polyurethane giúp kéo dài tuổi thọ ở các khu vực ven biển hoặc ăn mòn. Chú ý đến hiệu ứng nhiệt: sự giãn nở chênh lệch giữa khung thép và tấm bê tông có thể ảnh hưởng đến tải trọng neo.
Kiểm tra, thử nghiệm và xác nhận
Xác thực các thiết kế bằng các tính toán được đánh giá ngang hàng và phân tích động khi thích hợp (phương thức, phổ phản hồi hoặc lịch sử thời gian). Thực hiện kiểm tra tại chỗ mômen neo, chất lượng mối hàn và độ trát vữa. Tiến hành thử nghiệm kéo ra trên các neo đại diện và thực hiện thử nghiệm không phá hủy (NDT) trên các mối hàn quan trọng. Sau khi lắp đặt, các thử nghiệm chức năng và thử nghiệm bàn lắc trên cabin nguyên mẫu mang lại sự xác nhận có độ tin cậy cao cho các địa điểm khắc nghiệt.
Bảng so sánh: chiến lược củng cố và các trường hợp sử dụng điển hình
| Chiến lược | Lợi ích chính | Khi nào nên sử dụng | Ghi chú |
| Móng cọc sâu | Chống lại sự nâng lên, lắng đọng, hóa lỏng | Đất yếu, địa chấn cao | Chi phí cao hơn, cài đặt lâu hơn |
| Cách ly cơ sở | Giảm lực địa chấn truyền qua | Vùng địa chấn cao, thiết bị quan trọng | Yêu cầu bảo trì cho vòng bi |
| Giằng chéo / tường cắt | Hạn chế trôi ngang, cung cấp độ dẻo | Cả ứng dụng gió và địa chấn | Phải được buộc vào màng ngăn |
| Giảm chấn/tiêu tán năng lượng | Giảm phản ứng cao điểm, bảo vệ neo | Trang bị thêm hoặc nơi cách ly không khả thi | Thêm chi phí, nhưng giảm quy mô thành viên |
Danh sách kiểm tra thiết kế dành cho kỹ sư và quản lý dự án
- Xác nhận dữ liệu nguy hiểm tại địa điểm: tốc độ gió thiết kế, vùng địa chấn, báo cáo đất và khả năng hóa lỏng.
- Chọn hệ thống móng và neo có kích thước phù hợp với khả năng nâng gió kết hợp và cắt nền địa chấn.
- Cung cấp đường dẫn tải trọng ngang rõ ràng: màng chắn, bộ thu, giằng và tường cắt.
- Thiết kế các kết nối có độ dẻo; thích các yếu tố hy sinh có thể thay thế khi hữu ích.
- Chỉ định khả năng bảo vệ chống ăn mòn và bảo trì cho vòng bi, neo và bộ giảm chấn.
- Lập kế hoạch kiểm tra, thử tải và, nếu cần, thử nghiệm động nguyên mẫu trước khi sản xuất hàng loạt.
Kết luận: phương pháp tiếp cận tích hợp làm giảm rủi ro
Việc gia cố hiệu quả các cabin PV đúc sẵn kết hợp việc lựa chọn nền móng phù hợp, thiết kế neo chắc chắn, đường dẫn tải ngang được xác định, kết nối dẻo và giảm thiểu động khi cần thiết. Xem xét vòng đời, sự ăn mòn và bảo trì khi chỉ định giải pháp. Sử dụng dữ liệu về mối nguy hiểm tại địa điểm cụ thể và các phương pháp phân tích đã được xác thực để chứng minh mức độ gia cố; khi có sự không chắc chắn, việc thử nghiệm nguyên mẫu và chi tiết thận trọng sẽ giúp giảm thiểu rủi ro có giá trị.
