Në fillim të vitit 2023, morëm një telefonatë nga një kontraktor elektrik në Abuja, Nigeri. Ai kishte futur katër shufra tokëzimi 2.4 m të veshura me bakër, një copë, në tokë lateriti në një vend të ri kulle telekomunikacioni. Të katërtat matën mbi 25 ohm - shumë mbi objektivin 5 ohm që kërkonte specifikimi i tij. Ai nuk kishte një drejtues shufrash që mund të përballonte diçka më të gjatë se 3 m, dhe furnizuesi më i afërt i shufrave me gjatësi të zgjatur ishte në Lagos, 700 km larg. Ne i dërguam atij komplete shufrash seksionale dhe bashkues prej bronzi. Dy javë më vonë, ekipi i tij kishte futur të njëjtat shufra në thellësi 6 m duke përdorur një çekiç rrotullues standard, dhe rezistenca e matur ishte 4.2 ohm. Ky projekt ndryshoi mënyrën se si mendojmë për vendimin një copë kundrejt seksionit: nuk është çështje preference, është çështje e asaj që lejon toka juaj, pajisjet tuaja dhe qasja juaj në vend.

Seksional kundrejt një copë të vetme: Vendimi nuk ka të bëjë me preferencën

Argumenti i shufrave njëpjesëshe është i thjeshtë dhe i vlefshëm: mungesa e nyjeve do të thotë mungesë e pikave të dobëta. Një shufër e vetme 2.4 m e veshur me bakër e ngulur drejt e në argjilë të lagësht do t'ju zgjasë më shumë se ndërtesa juaj dhe kushton më pak se një montim seksional me të njëjtën gjatësi. Ne ende shesim më shumë shufra njëpjesëshe sesa komplete seksionale sipas vëllimit dhe për një arsye të mirë: për instalime të cekëta në tokë me rezistencë të ulët, ato janë zgjedhja e duhur.

Por në 17 vjet prodhimi të produkteve të tokëzimit, kemi parë një model të qëndrueshëm: projektet që na vijnë me probleme me rezistencë të lartë janë pothuajse gjithmonë instalime njëpjesëshe në tokë të thatë, shkëmbore ose ranore, ku kontraktori e ka shtyrë shufrën në gjatësinë e saj të plotë dhe është ndalur - sepse nuk kishin asnjë mënyrë për të shkuar më thellë.shufër tokësore seksionaleeliminon këtë kufizim. Çdo segment është 1.2 m i gjatë, i bashkuar ngabashkues me fileto, dhe vazhdoni të shtoni segmente derisa matësi i rezistencës të tregojë nën objektivin tuaj. Ne kemi klientë në Arabinë Saudite që kanë montuar shufra seksionale deri në 9 m në rërë shkretëtire, dhe klientë në Republikën Demokratike të Kongos që kanë arritur 12 m në laterit tropikal.

I/E/Të/TëStandardi IEEE 80Për tokëzimin e nënstacionit nuk kërkohet një dizajn mbi tjetrin. Ai specifikon rezultatin përfundimtar: një rezistencë toke mjaftueshëm të ulët për të siguruar sigurinë gjatë ngjarjeve të rrymës së defektit. Mënyra se si e arrini këtë rezistencë është një vendim inxhinierik specifik për vendin, jo filozofik.

Pyetja kryesore nuk është "cila është më e mirë", por "çfarë ndodh kur shufra juaj me një pjesë nuk është mjaftueshëm e gjatë?" Në Abuja, përgjigjja ishte: humbisni dy javë duke siguruar shufra më të gjata nga Lagosi. Në Riad, përgjigjja ishte: porosisni komplete seksionale nga ne dhe vazhdoni të vozisni po atë ditë. Dizajni seksional ju blen fleksibilitet, dhe sipas përvojës sonë, fleksibiliteti është ajo që dallon projektet që i arrijnë objektivat e tyre të rezistencës nga projektet që nuk i arrijnë.

Pse e ridizajnuam bashkuesin tonë pas një epidemie të filetosjes së kryqëzuar

Në vitin 2021, ekipi ynë i mbështetjes vuri re një rritje të ankesave në lidhje me bashkueset. Ne regjistruam 47 incidente të filetosjes së kryqëzuar në 14 vende brenda një viti të vetëm. Modeli ishte konsistent: instaluesi po punonte në një hendek me baltë, e nisi fileton e bashkuesit në një kënd të vogël dhe filetot prej bronzi u deformuan përpara filetove të shufrës së çelikut. Bronzi është më i butë nga dizajni (ne duam që bashkuesja të sakrifikohet përpara shufrës, në mënyrë që shufra të mund të ripërdoret), por kjo zgjedhje dizajni krijoi një mënyrë dështimi që nuk e kishim parashikuar.

Ne e gjurmuam shkakun rrënjësor te gjeometria e hyrjes së filetos. Filetoja standarde në formë V si në shufër ashtu edhe në bashkues kishte një skaj të mprehtë hyrjeje që e bënte të lehtë fillimin e filetos në një kënd, veçanërisht kur filetot ishin të ndotura me dhe. Zgjidhja jonë: Ne i lamë dy filetot e para si në shufër ashtu edhe në bashkues, duke krijuar një kënd hyrjeje më të gjerë që e përqendron vetë lidhjen edhe kur fillon me një keqpozicionim të lehtë. Gjithashtu shtuam një shenjë vizuale të shtrirjes (një vijë e gdhendur me lazer në trupin e bashkuesit) që i tregon instaluesit kur filetot janë të shtrira siç duhet.

Rezultatet ishin domethënëse. Në vitin 2022, ankesat për lidhjen e filetove të kryqëzuara ranë në 19. Në vitin 2023, në 11. Në gjysmën e parë të vitit 2024, në 3. Ky është një ulje kumulative prej afërsisht 70 përqind dhe nuk na kushtoi asgjë për njësi - prerja e pjerrët është një ndryshim në vegla, jo një ndryshim material. Ky është lloji i përmirësimit gradual që 17 vjet reagime në prodhim ju lejojnë të bëni.

Materiali i bashkuesit në vetvete është i përpunuar nga shufra bronzi të forta (jo të derdhura). Ne zgjodhëm bronzin në vend të çelikut për tre arsye. Së pari, bronzi nuk korrodohet në tokë ashtu siç korrodohet çeliku i thjeshtë - ne kemi gërmuar bashkues nga instalime 15-vjeçare në Arabinë Saudite që dukeshin pothuajse të rinj. Së dyti, ndryshimi i potencialit galvanik midis bronzit dhe çelikut të veshur me bakër është minimal (më pak se 50 mV), që do të thotë se korrozioni elektrokimik në ndërfaqen e filetos është i papërfillshëm. Së treti, bronzi përpunon toleranca më të ngushta të filetos sesa çeliku, gjë që ka rëndësi kur filetoni me dorë në një hendek me baltë dhe keni nevojë që lidhja të bashkohet pa probleme.

Rezistenca në tërheqje e bashkuesit tonë prej bronzi (≥580 N/mm2) tejkalon rezistencën në rrjedhshmëri të bërthamës së çelikut në segmentet e shufrave. Ne e verifikojmë këtë në çdo seri prodhimi: ne tërheqim tre montime mostrash për t'i shkatërruar në një testues hidraulik në tërheqje. Shufra gjithmonë thyhet afërsisht 25 mm nga sipërfaqja e bashkuesit - kurrë në vetë bashkuesin. Kjo është me qëllim: ne duam që shufra të dështojë para bashkuesit, sepse një shufër e prishur mund të nxirret dhe të zëvendësohet, ndërsa një bashkues i prishur mund të lërë një segment të bllokuar nën tokë.

Çelik i veshur me bakër: Specifikimet që testojmë dhe defektet që kapim

Çdo prodhues rendit të njëjtat specifikime: trashësia e bakrit, pastërtia, rezistenca në tërheqje, drejtësia. Dallimi është nëse këto specifikime testohen apo supozohen. Në fabrikën tonë në Xinchang, ne testojmë çdo lot prodhimi dhe refuzojmë materialin që nuk kalon. Ja çfarë testojmë, si e testojmë dhe çfarë kemi kapur.

Trashësia e shtresës së bakrit: ≥0.254 mm. Kjo ështëUL 467minimumi. Ne matim me një matës trashësie tejzanor të kalibruar në tre pika për shufër (maja, mesi, baza). Mesatarja jonë e prodhimit është 0.28 mm, me një diapazon nga 0.254 deri në 0.32 mm. Në vitin 2022, ne refuzuam një grup të tërë katode bakri hyrëse nga një furnizues i ri kur testi i lotit të parë tregoi trashësi mesatare prej 0.22 mm. Furnizuesi pretendoi se katoda përmbushte specifikimet; matësi ynë tejzanor tha të kundërtën. Ne ndërruam furnizues.

Pastërtia e bakrit: ≥99.95 përqind. Ne e verifikojmë këtë me një analizë të shkëndijës OES (spektrometri emetimi optik) në çdo grumbull katode bakri hyrës. Papastërtitë mbi 0.05% - veçanërisht squfuri dhe fosfori - përshpejtojnë korrozionin në tokat acidike. Në vitin 2023, një grumbull prejshufër çeliku e veshur me bakërNga linja jonë e prodhimit, u testua me pastërti 99.91%. Ne e gjurmuam problemin te një anodë bakri e kontaminuar në rezervuarin e elektrolitizimit. Ne e skrapuam të gjithë serinë (afërsisht 2,000 shufra) në vend që të transportonim materialin që do të gërryhej para kohe në terren.

Integriteti i lidhjes: Testi i përkuljes 180 gradë. Shtresa e bakrit nuk duhet të çahet ose të shkëputet kur shufra përkulet 180 gradë në një rreze prej 100 mm. Ky test simulon forcat e impaktit gjatë ngasjes. Ne e kryejmë atë në çdo lot prodhimi. Nëse bakri shkëputet, dendësia e rrymës së elektrogalvanizimit ishte shumë e ulët dhe lidhja është mekanike, jo metalurgjike. Ne kemi dështuar në këtë test dy herë në tre vitet e fundit, të dyja herët të lidhura me një rënie të tensionit në linjën e elektrogalvanizimit të shkaktuar nga një shufër e korroduar.

Drejtësia: ≤1 mm/m. Ne drejtojmë çdo shufër në një presë hidraulike pas galvanizimit, pastaj kontrollojmë duke rrotulluar në një pllakë me sipërfaqe graniti të sheshtë. Shufrat me devijim më shumë se 1 mm/m refuzohen. Ky specifikim ka më shumë rëndësi nga sa e kuptojnë shumica e njerëzve: një shufër me hark 3 mm/m nuk do të lëvizë drejt, dhe një shufër që devijon nga vertikali nuk do të arrijë thellësinë e synuar pa një vrimë pilot. Ne kemi parë shufra të importuara nga prodhues të tjerë me hark 4 deri në 5 mm/m, gjë që në fakt i bën ato të papërdorshme për gërryerje të thellë.

Instalimi i shufrave në tokë të thellë: Çfarë mësuam nga gabimet në terren

Procesi i instalimit për njëshufër tokësore seksionalenuk është e komplikuar, por çdo hap ka mënyra dështimi që i kemi mësuar në mënyrën e vështirë - përmes telefonatave të klientëve, kërkesave për garanci dhe vizitave në vend.

Vrima pilot: hapi që shumica e kontraktorëve e anashkalojnë. Në tokë të ngjeshur ose shkëmbore, filloni gjithmonë me një vrimë pilot duke përdorur një shpues toke pak më të vogël se diametri i shufrës. Në vitin 2022, një kontraktor në Dammam të Arabisë Saudite, nguli tre segmente shufre në rërën e shkretëtirës pa një vrimë pilot. Maja e shufrës u devijua nga një shkëmb i varrosur në 1.8 m, duke e përkulur shufrën 15 gradë nga vertikali. Ai duhej ta nxirrte segmentin e përkulur (një punë 45-minutëshe me një krik) dhe të fillonte nga e para me një vrimë pilot. Vrima pilot zgjati 5 minuta dhe parandaloi të gjitha problemet pasuese të përkuljes.

Momenti i çiftëzimit: si nën-shtrëngimi ashtu edhe mbi-shtrëngimi dështojnë. Ne specifikojmë 50 deri në 80 Nm për shufrat 5/8 inç dhe 60 deri në 100 Nm për shufrat 3/4 inç. Në një projekt të vitit 2023 në Dar es Salaam, Tanzani, instaluesit i shtrënguan me dorë çiftëzimin pa çelës. Gjatë ngasjes, dy çiftëzimi u lirua dhe segmentet u ndanë nën tokë. Segmenti i sipërm vazhdoi të ngaste, por segmenti i poshtëm mbeti në thellësi 2 m. Ata u detyruan të braktisnin të dy segmentet dhe të hapnin një vrimë të re 30 cm larg. Që atëherë, ne përfshijmë një kartë specifikimi të momentit të çiftëzimit në çdo kuti të kompletit të seksionit.

Pastrimi i filetos: 20 sekonda që parandalon 20 minuta acarim. Përpara se të vendosni fileton në bashkues, pastroni dheun nga filetot e shufrës me furçë. Në kushte me baltë (e zakonshme në instalimet tropikale), dheu i ngjeshur në fileto vepron si një gërryes dhe mund të shkaktojë bllokimin e bashkuesit në gjysmë të rrugës. Kemi pasur tre kërkesa garancie nga Azia Juglindore ku instaluesi e detyroi një bashkues të mbushur me dhe dhe i hoqi filetot prej bronzi. Një furçë me fije të forta (të cilën tani e përfshijmë në kitin tonë të instalimit) e zgjidh këtë në 20 sekonda.

Testimi i rezistencës: testojeni përpara se të angazhoheni në më shumë thellësi. Pasi të instalohet çdo segment, matni rezistencën e tokës me një testues të rënies së potencialit, përNFPA 70 (Kodi Kombëtar i Elektricitetit)kërkesat. Nëse jeni tashmë nën rezistencën tuaj të synuar, ndaloni së ngarë makinën. Kemi parë kontraktorë në Nigeri të ngasin makinën deri në 7 m kur 4 m do të kishin qenë të mjaftueshme, duke humbur tre segmente dhe punën për t'i instaluar ato. Qasja graduale - testo, vendos, ngarko - është përparësia kryesore ekonomike e projektimit të seksionit.

Katër Mënyra Dështimi nga 17 Vjet Ndalimi i Prodhimit të Produkteve

Pasi furnizuam me produkte tokëzimi mbi 60 vende, kemi një pamje të qartë se çfarë dështon në terren dhe pse. Këtu janë katër mënyrat më të zakonshme të dështimit, të renditura sipas frekuencës në të dhënat tona të mbështetjes nga viti 2018 deri në vitin 2024.

Dështimi 1: Ndërlidhje e ndërprerë (47% e të gjitha tiketave të mbështetjes). Tashmë është diskutuar më sipër. Ridizajnimi i hyrjes së çrregullt e ka zvogëluar këtë nga 47 incidente në vitin 2021 në 3 në gjysmën e parë të vitit 2024.

Dështimi 2: Shkëputja e bakrit gjatë ngasjes (23% e gjobave). Nëse lidhja midis shtresës së bakrit dhe bërthamës së çelikut është mekanike dhe jo metalurgjike, forcat e përsëritura të impaktit gjatë ngasjes mund të shkaktojnë që bakri të zhvishet prapa në majë. Kjo krijon një efekt kërpudhe që parandalon ngasjen e mëtejshme dhe e ekspozon bërthamën e çelikut ndaj korrozionit. Testi ynë i lakimit 180 gradë e kap këtë në fabrikë, por ne ende e shohim atë në shufra nga prodhues të tjerë që klientët tanë i kanë blerë diku tjetër dhe i kanë përzier me bashkueset tona.

Dështimi 3: Përkulja e shufrës në tokë shkëmbore (18% e gjobave). Edhe me një bërthamë në tërheqje prej 600+ N/mm2, një shufër që godet një shkëmb të varrosur në një kënd do të përkulet. Pasi të përkulet më shumë se disa gradë, shufra nuk do të lëvizë drejt. Parandalimi: përdorni gjithmonë një vrimë pilot në tokë të dyshuar shkëmbore. Ne e kemi pasur këtë ankesë nga projektet në Turqi, Iran dhe rajonet malore të Afrikës Lindore.

Dështimi 4: Korrozioni në nyjen e bashkuesit në tokë të kripur (12% e biletave). Në mjedise bregdetare ose të kripura, ndërfaqja e filetos mund të korrodohet më shpejt se trupi i shufrës nëse materiali i bashkuesit nuk është galvanikisht i pajtueshëm. Bashkuesit tanë prej bronzi e minimizojnë këtë rrezik sepse diferenca e potencialit galvanik midis bronzit dhe çelikut të veshur me bakër është më pak se 50 mV. Për mjedise ekstreme të kripura (bregdeti i Arabisë Saudite, Katari, Emiratet e Bashkuara Arabe), ne gjithashtu ofrojmë një opsion bashkues çeliku inox.

Të dhënat e rezistencës së tokës nga projekte reale: Pse thellësia ndryshon gjithçka

Arsyeja për nguljen në thellësi është rezistenca e tokës. Në shumicën e llojeve të tokës, rezistenca zvogëlohet me thellësinë sepse toka më e thellë ka përmbajtje më të lartë lagështie dhe më shumë minerale të tretura. Këtu janë vlerat e matura të rezistencës së tokës nga tre projekte reale ku ne kemi furnizuar komplete shufrash seksionale:

Abuja, Nigeri (tokë lateriti, 800 ohm-m): shufër njëpjesëshe 1.5 m = 28 ohm. Seksioni 3 m = 14 ohm. Seksioni 6 m = 4.2 ohm. Kontraktorit i nevojiteshin 5 ohm; ata e arritën atë në një thellësi prej afërsisht 5.5 m me sistemin seksional.

Riad, Arabi Saudite (rërë shkretëtire, 1,200 ohm-m): Shufër njëpjesëshe 2.4 m = 45 ohm. Seksioni 3 m = 32 ohm. Seksioni 6 m = 12 ohm. Seksioni 9 m = 6.8 ohm. Specifikimi i projektit kërkonte 10 ohm; ata e arritën atë në një thellësi prej afërsisht 7 m.

Dar es Salaam, Tanzani (argjilë-dheu, 200 ohm-m): Shufër njëpjesëshe 1.5 m = 8 ohm. Specifikimi kërkonte 5 ohm. Një zgjatim i vetëm prej 1.5 m (gjithsej 3 m) e solli rezistencën në 4.8 ohm. Në këtë rast, toka ishte bashkëpunuese dhe nevojitej vetëm zgjatim me thellësi minimale.

I/E/Të/TëStandardi IEEE 142 (Libri i Gjelbër)jep formulën për vlerësimin e rezistencës së shufrës së shtyrë: R = (ρ / 2πL) × (ln(4L/a) – 1), ku ρ është rezistenca e tokës, L është gjatësia e shufrës dhe a është rrezja e shufrës. Formula konfirmon atë që tregojnë të dhënat tona në terren: rezistenca është në përpjesëtim të zhdrejtë me gjatësinë e shufrës. Dyfishimi i thellësisë zakonisht e zvogëlon rezistencën me 40 deri në 60 përqind, varësisht nga shtresa e tokës.

Mësimi praktik është i thjeshtë. Në tokë me rezistencë të ulët (nën 300 ohm-m), zakonisht mjafton një shufër njëpjesëshe prej 1.5 deri në 3 m. Në tokë me rezistencë mesatare (300 deri në 1,000 ohm-m), mund t'ju duhen 3 deri në 6 m, që do të thotë prerje.Administrata e Sigurisë dhe Shëndetit në Punë (OSHA)kërkon që punëdhënësit të krijojnë programe të sigurta për përçuesit e tokëzimit të pajisjeve në vendet e ndërtimit, të cilat përfshijnë instalimin e duhur të elektrodës së tokëzimit. Në tokë me rezistencë të lartë (mbi 1,000 ohm-m), pothuajse me siguri do t'ju duhen 6 m ose më shumë, dhe një sistem seksional është e vetmja mënyrë praktike për ta arritur këtë.

Kostoja Totale e Instalimit: Kur Seksionimi është Më i Mirë se Një Pjesë në Kontributin Fitimor

Kostoja e materialit për metër e një sistemi seksional është më e lartë se ajo e një sistemi me një copë, sepse ju paguani për bashkueset dhe paketimin shtesë. Por kostoja totale e instaluar përfshin punën, transportin, mbeturinat dhe pajisjet, dhe krahasimi ndryshon në favor të sistemit seksional ndërsa rritet thellësia.

Kursime në transport. Në vitin 2023, një klient në Kampala, Ugandë, na tha se kostoja e transportimit të shufrave 3 m nga porti në vendin e projektit (200 km në rrugë të pashtruara) ishte afërsisht 40% e kostos së shufrave, sepse çdo kamion mund të mbante vetëm 200 shufra për shkak të kufizimeve të gjatësisë. Kur kaluan në segmente seksionale 1.2 m, i njëjti kamion mbante 500 segmente për udhëtim. Kostoja e transportit për shufër-metër ra me më shumë se gjysmën.

Reduktimi i mbeturinave. Në tokë shkëmbore, shufrat njëpjesëshe që përkulen gjatë ngasjes janë mbeturina. Klientët tanë në Lindjen e Mesme raportojnë shkallë mbeturinash prej 8 deri në 12 përqind me shufra njëpjesëshe në tokë shkëmbore shkretinore, kundrejt më pak se 2 përqind me sistemet seksionale (sepse segmentet më të shkurtra janë më të lehta për t'u kontrolluar dhe hapi i vrimës pilot ndiqet më vazhdimisht). Një shkallë mbeturinash prej 10% në një projekt me 200 shufra do të thotë 20 shufra të humbura dhe puna e nevojshme për t'i nxjerrë ato.

Kostot e pajisjeve. Një shufër njëpjesëshe më e gjatë se 2.4 m kërkon një drejtues shufrash të specializuar me një mandrin të gjatë. Një sistem seksional mund të vihet në lëvizje me një çekiç rrotullues standard me një përshtatës mandrini - pajisje që shumica e kontraktorëve elektrikë i kanë tashmë. Kursimet në qiranë e pajisjeve mund të kompensojnë koston e bashkuesve në projekte të vogla deri të mesme.

Për instalime të cekëta (≤1.5 m), shufrat njëpjesëshe janë më të lira dhe më të shpejta. Për 1.5 deri në 3.0 m, krahasimi është specifik për vendin. Për çdo gjë më të thellë se 3.0 m, dizajni seksional është i vetmi opsion praktik dhe krahasimi i kostos është i pakuptimtë.

Përfundim

Zgjedhja midis shufrave të tokëzimit seksional dhe atyre njëpjesëshe nuk ka të bëjë me atë se cili është më i mirë në mënyrë abstrakte. Ka të bëjë me atë që i përshtatet kushteve të tokës, rezistencës së synuar dhe logjistikës së vendit tuaj. Shufrat njëpjesëshe janë më të thjeshta, më të lira dhe më të forta për metër linear. Shufrat e tokëzimit seksional janë e vetmja zgjidhje praktike kur duhet të shkoni më thellë se 3 m, kur transporti juaj kufizon gjatësinë e shufrës ose kur kushtet e tokës janë të pasigurta dhe dëshironi fleksibilitetin për të shtuar thellësinë gradualisht.

Cilësia e bashkuesit përcakton nëse një sistem seksional funksionon siç është projektuar. Pas 47 incidenteve të filetimit të kryqëzuar në vitin 2021, ne e ridizajnuam bashkuesin tonë me hyrje filetosh të pjerrëta dhe e ulëm shkallën e dështimit me 70 përqind. Ky është lloji i përmirësimit përsëritës që prodhohet nga 17 vjet prodhim dhe mbi 60 vende me reagime në terren.

Në Xinchang Shibang New Material Co., Ltd., ne prodhojmëkomplete shufrash tokëzimi seksionale, bashkues me fileto, shufra çeliku të veshura me bakër, dhe një gamë të plotë aksesorësh për tokëzim dhe mbrojtje nga rrufeja sipas standardit ISO 9001:2008. Na kontaktoni për të diskutuar kërkesat e projektit tuaj.

Pyetje të Shpeshta