Bu lông quang điện: Hướng dẫn lắp đặt và lựa chọn vật liệu

Độ tin cậy của hệ thống năng lượng mặt trời thường được xác định bởi các thành phần nhỏ nhất của nó. Bu lông quang điện đóng vai trò là liên kết cơ học quan trọng giữa các mô-đun, hệ thống giá đỡ và cấu trúc lắp đặt, chịu đựng hàng thập kỷ chu trình nhiệt, tải trọng gió và tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt. Việc sử dụng phần cứng tiêu chuẩn thay vì bu lông quang điện chuyên dụng là nguyên nhân chính dẫn đến hỏng giá đỡ sớm và nứt vi mô mô-đun. Để đảm bảo tuổi thọ hoạt động 25 năm, các kỹ sư phải chỉ định ốc vít bằng thép không gỉ (A2/A4) hoặc mạ kẽm nhúng nóng có khả năng kiểm soát mô-men xoắn chính xác để ngăn ngừa ăn mòn điện và lỏng lẻo cơ học.

Lựa chọn vật liệu: Chống ăn mòn

Việc lắp đặt năng lượng mặt trời thường được đặt ở các khu vực ven biển, khu công nghiệp hoặc vùng khí hậu ẩm ướt, nơi tốc độ ăn mòn tăng nhanh. Việc lựa chọn vật liệu cho bu lông quang điện không chỉ đơn thuần là một gợi ý mà còn là điều cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc.

Thép không gỉ loại A2 và A4

Thép không gỉ Austenitic là lựa chọn phổ biến nhất cho các ứng dụng PV. Thép không gỉ A2 (304) có khả năng chống ăn mòn trong khí quyển tuyệt vời và phù hợp cho hầu hết các công trình lắp đặt trong đất liền. Tuy nhiên, đối với môi trường ven biển trong 5 km biển , Thép không gỉ A4 (316) là bắt buộc do hàm lượng molypden của nó, mang lại khả năng chống ăn mòn rỗ và kẽ hở do clorua gây ra.

Mạ kẽm nhúng nóng (HDG)

Đối với giá treo mặt đất quy mô lớn sử dụng giá đỡ bằng thép cacbon, bu lông mạ kẽm nhúng nóng có hiệu quả về mặt chi phí. Lớp phủ kẽm hoạt động như một cực dương hy sinh. Điều quan trọng là độ dày mạ phải đáp ứng tiêu chuẩn ISO 1461, thường yêu cầu khối lượng lớp phủ tối thiểu là 500 g/m2 cho các ốc vít. Trộn bu lông HDG với các thành phần thép không gỉ mà không có sự cách ly thích hợp có thể dẫn đến sự xuống cấp nhanh chóng của lớp kẽm.

Ngăn ngừa ăn mòn điện

Ăn mòn điện xảy ra khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc điện với sự có mặt của chất điện phân, chẳng hạn như mưa hoặc ngưng tụ. Trong các mảng năng lượng mặt trời, khung nhôm và đường ray là tiêu chuẩn, nên việc lựa chọn bu lông quang điện là rất quan trọng để tránh ăn mòn lưỡng kim.

Khi sử dụng bu lông quang điện bằng thép không gỉ với thanh ray bằng nhôm, nguy cơ ăn mòn điện là rất nhỏ. Tuy nhiên, nếu phải sử dụng bu lông bằng thép cacbon hoặc mạ kẽm thì người lắp đặt nên sử dụng Vòng đệm cao su EPDM hoặc ống cách điện bằng nhựa để ngắt mạch điện giữa bu lông và thanh nhôm.

Thông số mô-men xoắn và tính toàn vẹn cơ học

Việc áp dụng mô-men xoắn thích hợp là rất quan trọng để duy trì tải kẹp trong suốt vòng đời của mảng năng lượng mặt trời. Quá mômen xoắn dẫn đến lỏng lẻo do rung động và giãn nở nhiệt, trong khi mômen xoắn quá mức có thể làm bong ren hoặc nghiền nát các cấu hình nhôm, làm ảnh hưởng đến liên kết cấu trúc.

Xác định giá trị mô-men xoắn chính xác

Giá trị mômen xoắn phụ thuộc vào đường kính bu lông, cấp độ và chất bôi trơn. Đối với bu lông quang điện bằng thép không gỉ M8 A2-70 tiêu chuẩn, phạm vi mô-men xoắn điển hình là 15 đến 20 Nm . Đối với bu lông M10, giá trị này tăng lên khoảng 30 đến 35 Nm. Luôn tham khảo hướng dẫn cụ thể của nhà sản xuất giá đỡ vì các giá trị này có thể thay đổi tùy theo thiết kế kẹp và độ dày vật liệu.

Tầm quan trọng của các công cụ đã hiệu chỉnh

Người lắp đặt phải sử dụng cờ lê lực đã được hiệu chỉnh thay vì bộ điều khiển tác động cho giai đoạn siết chặt cuối cùng. Dụng cụ tác động có thể dễ dàng vượt quá giới hạn chảy, gây ra các vết nứt cực nhỏ ở đầu bu lông hoặc làm đứt ren nhôm. Việc xác minh thường xuyên các cài đặt mô-men xoắn trong quá trình kiểm tra lắp đặt đảm bảo tính nhất quán trên toàn mảng.

Thực hành cài đặt tốt nhất để kéo dài tuổi thọ

Ngay cả những bu lông quang điện chất lượng cao nhất cũng sẽ bị hỏng nếu lắp đặt không đúng cách. Việc tuân thủ các giao thức cài đặt nghiêm ngặt giúp giảm thiểu nhu cầu bảo trì và tối đa hóa sự an toàn của hệ thống.

1. Tránh chạy chéo: Bắt đầu tất cả các bu lông bằng tay để đảm bảo sự ăn khớp ren thích hợp. Việc sử dụng công cụ điện để khởi động các luồng thường dẫn đến hiện tượng chạy chéo, làm suy yếu kết nối và không thể xóa được sau này.
2. Sử dụng đai ốc hoặc vòng đệm mặt bích có răng cưa: Những đặc điểm này bám chặt vào bề mặt của thanh ray nhôm, mang lại khả năng chống xoay và nới lỏng do rung động do gió gây ra.
3. Kiểm tra hư hỏng: Trước khi lắp đặt, hãy kiểm tra các bu lông xem có dấu hiệu hư hỏng lớp phủ hoặc rỉ sét không. Lớp phủ bị tổn hại trên bu lông mạ kẽm tạo ra điểm cục bộ khiến ăn mòn nhanh chóng.
4. Kiểm tra lại mô-men xoắn: Đối với các kết nối cấu trúc quan trọng, hãy lên lịch kiểm tra lại mô-men xoắn từ 6 đến 12 tháng sau khi lắp đặt lần đầu để tính đến các hiệu ứng lắng đọng ban đầu và chu trình nhiệt.