EN
Kamusta po sa inyong lahat! Maligayang pagdating sa aking channel. Ngayon ay pag-uusapan natin ang isang "malaking tao" na nasa paligid natin ngunit kakaunti lamang ang nakakaintindi nito nang malalim — ang single-pipe tower. Maaari itong maging isang 5G base station sa lungsod, mga pasilidad ng power transmission sa tabi ng mga highway, o mga planta ng bagong enerhiya sa malalayong lugar; lagi nating makikita ang kanyang mataas at tuwid na anyo. Maraming kaibigan ang maaaring magtanong: bakit kaya ng ganitong tila simpleng "bakal na tubo" na tumagal sa napakalaking load na transmisyon ng Mataas na Voltas , at nananatiling matatag pa rin sa mga mahigpit na kapaligiran tulad ng malakas na hangin, malalakas na ulan, at kahit mga lindol? Ngayon, tutuklasin natin ang problema na ito nang hakbang-hakbang, at bubuksan ang lihim kung bakit ang mga torre na may isang tubo ay kayang tumagal sa mataas na presyon mula sa maraming aspeto tulad ng istruktura, materyales, at disenyo. Madaling maunawaan ito nang buong proseso, kahit hindi ka man estudyante sa engineering, madali mong mauunawaan ito～
Una sa lahat, kailangan nating linawin ang isang konsepto: ang "mataas na presyon" na kayang tustusan ng isang solong tubo na tore ay tumutukoy hindi lamang sa karga ng kuryente na dala ng mga linya ng mataas na boltahe na transmisyon ng kuryente, kundi pati na rin sa mekanikal na karga na nabubuo habang nagpapasa ng kuryente sa mataas na boltahe — tulad ng timbang ng mga kable, karga dulot ng hangin, karga dulot ng yelo at niyebe, at ang dinamikong epekto ng kuryente dulot ng mataas na boltahe. Maraming tao ang mali ang pag-unawa at naniniwala na ang isang solong tubo na tore ay nagkakarga lamang ng "presyong elektrikal", ngunit sa katunayan, kailangan nitong labanan ang pagsasama-sama ng maraming puwersa. Ang dahilan kung bakit ito "kayang tiisin" ay nasa triple na garantiya ng "siyentipikong disenyo + mataas na kalidad na mga materyales + eksaktong konstruksyon", na walang isa man ay maaaring kulangin.
Nagsisimula sa pinakapangunahing mga materyales, ang isang torre na may solong tubo ay makakatagal ng mataas na presyon lamang kung ito ay may "matibay na katawan." Huwag nang isipin na ito ay isang karaniwang bakal na tubo lamang. Sa katunayan, ang pangunahing materyales nito ay mataas na lakas na bakal na mahigpit na pinili, tulad ng Q355 at Q420. Ang lakas ng paghila, lakas ng pindot, at pagtutol sa pagkapagod ng mga bakal na ito ay malaki ang mas mataas kaysa sa mga karaniwang bakal, na kaya nang madali ang iba't ibang mekanikal na stress na nabubuo habang nagpapasa ng kuryente sa mataas na boltahe. Halimbawa, ang lakas ng pagkabigat (yield strength) ng bakal na Q355 ay maaaring umabot sa higit sa 355 MPa, na katumbas ng kakayahang magdala ng higit sa 3.5 tonelada ng presyon bawat sentimetro kuwadrado. Ano ang ibig sabihin nito? Katumbas ito ng 35 na nakatatandang tao na nakatayo sa isang bakal na bar na kapal ng daliri. Ang ganitong antas ng lakas lamang ang maaaring maglagay ng matibay na pundasyon para sa pagtitiis ng mataas na presyon.
Mas mahalaga pa rito, ang mga bakal na ito ay dadalhin sa espesyal na anti-corrosion na paggamot, tulad ng proseso ng hot-dip galvanizing. Ang karamihan sa mga senaryo ng mataas na boltahe na transmisyon ng kuryente ay nasa labas. Ang mga solong-pipe na tore ay nakakalantad sa hangin, araw, at ulan sa mahabang panahon, lalo na sa mga coastal area at madamdaming lugar sa bundok. Madaling magkaroon ng rust at corrosion ang bakal. Kapag nacorrupt na ito, ang lakas nito ay mabilis na bababa, at hindi na ito kayang suportahan ang mataas na boltahe na load. Ang paggamot na hot-dip galvanizing ay maaaring bumuo ng isang makapal na zinc layer sa ibabaw ng bakal, parang isang "protektibong damit", na naghihiwalay sa hangin at kahalumigmigan, upang maiwasan ang corrosion ng bakal, at palawigin ang buhay ng serbisyo ng solong-pipe na tore nang higit sa 30 taon. Kahit sa mga mahihirap na kapaligiran, ito ay mapapanatili ang matatag na lakas nito at maiiwasan ang structural failure na dulot ng corrosion. Bukod dito, sa ilang espesyal na senaryo, tulad ng Hainan Wenchang Launch Site at Antarctic Research Station, ginagamit din ang mga solong-pipe na tore na gawa sa carbon fiber reinforced epoxy resin matrix materials, na may timbang na katumbas lamang ng 1/3 ng tradisyonal na istrukturang bakal, at ang kanilang resistance sa fatigue ay maaaring abot sa 10^7 cycles ng load nang walang pinsala, na kaya nitong harapin ang mas ekstremong mataas na presyon at mga hamon sa kapaligiran.
Kasama ang mga materyales ng mataas na kalidad, kailangan din ang siyentipikong disenyo ng istruktura, na ang tawag dito ay ang "pangunahing code" para sa mga torre na may solong tubo upang makatagal sa mataas na presyon. Ang pinakamalaking katangian ng isang torre na may solong tubo ay ang kanyang "solong pangunahing katawan." Mukhang simple ito, ngunit sa katunayan, marami itong disenyo na may kakaibang katalinuhan. Una sa lahat, ang kabuuang istruktura nito ay gumagamit ng konikal na disenyo na may "maliit na tuktok at malaking base." Hindi ito disenyo para sa kagandahan lamang, kundi sa pamamagitan ng tiyak na mekanikal na kalkulasyon — sa panahon ng mataas na boltahe na pagpapadala ng kuryente, ang timbang ng mga kable, ang load dulot ng hangin, atbp. ay magbubuo ng napakalaking bending moment (pagkiling o pagkupas). Mas malaki ang bending moment at mas nakasentro ang puwersa kapag mas malapit sa base ng torre. Ang konikal na disenyo ay nagpapalaki sa cross-section (tumatakbo sa kahabaan) ng base ng torre, nagpapataas sa lugar ng stress, kaya nagpapakalat ng load na dala ng mataas na presyon, at maiiwasan ang pagsira dahil sa labis na lokal na stress; samantala, mas maliit ang cross-section sa itaas, na hindi lamang nababawasan ang kabuuang bigat, kundi nababawasan din ang resistance sa hangin, at binabawasan ang epekto ng malakas na hangin sa katawan ng torre — isang galaw na nagpapakamit ng dalawang layunin nang sabay.
Pangalawa, ang pangunahing katawan ng isang solong tubo na torre ay isang balakang istrukturang bakal na tubo, na may higit na mga pakinabang kaysa sa solidong bakal na tubo. Sa isang banda, ang balakang istruktura ay maaaring malaki ang bawasan ang timbang ng katawan ng torre habang pinapanatili ang kahusayan nito, at binabawasan ang presyon na dinadala ng pundasyon. Sa huli, ang taas ng karamihan sa mga solong tubo na torre ay 20–45 metro, at ang pinakamataas ay maaaring umabot sa ilang daang metro. Ang labis na timbang ay magdudulot ng napakalaking pasanin sa pundasyon at maaapektuhan ang kabuuang katatagan; sa kabilang banda, ang balakang bakal na tubo ay may mas matibay na paglaban sa torsyon at pagkabaluktot. Sa panahon ng mataas na voltaheng transmisyon ng kuryente, ang mga kable ay bubuo ng pahalang na tensyon at torsyon. Ang balakang istruktura ay mas epektibong nakakapagpapakalat ng mga puwersang ito at maiiwasan ang pagkabaluktot o pagkakaroon ng torsyon sa katawan ng torre. Bukod dito, ang pangunahing katawan ng maraming solong tubo na torre ay gumagamit ng disenyo na binubuo ng maraming seksyon na pinagsasama-sama. Ang diameter at kapal ng bawat seksyon ay tiyak na aangkop ayon sa kondisyon ng stress. Ang mga bahagi na pinagsasama ay konektado gamit ang mataas na lakas na bolt upang matiyak na ang lakas ng mga bahaging pinagsasama ay hindi mas mababa kaysa sa lakas ng pangunahing katawan, maiiwasan ang mga "mahinang ugnayan", at gawin ang buong katawan ng torre bilang isang kumpletong yunit na nagpapasa ng stress upang sama-samang tumanggap ng mga mataas na voltaheng karga.
Bukod sa pangunahing istruktura, ang disenyo ng pundasyon ng solong-tubong torre ay mahalaga rin, na katumbas ng kanyang "ugat." Ang torre ay makakatagal lamang ng mataas na presyon kapag ang ugat nito ay matatag na nakapirma. Maraming tao ang maaaring hindi napapansin na ang bahagi ng solong-tubong torre na nasa ilalim ng lupa ay mas kumplikado kaysa sa bahagi nito na nasa itaas ng lupa. Ang kanyang pundasyon ay hinati sa dalawang uri: ang pampang-ibabaw na pundasyon at ang pampang-ilalim na pundasyon. Ang tiyak na uri na ginagamit ay nakasalalay sa mga kondisyon ng heolohiya, taas ng torre, at bebe ng mataas na boltahe. Halimbawa, sa mga patag na lugar na may magandang kondisyon ng heolohiya, ginagamit ang pampang-ibabaw na pundasyon upang ipakalat ang presyon na ipinapasa ng katawan ng torre sa pamamagitan ng pagpapalawak ng ibabaw ng pundasyon upang maiwasan ang pagbaba o paglubog ng pundasyon; samantalang sa mga bundok at burol na may kumplikadong kondisyon ng heolohiya, ginagamit ang pampang-ilalim na pundasyon, tulad ng pundasyon na gawa sa mga haligi (pile foundations). Ang mga haligi na gawa sa pinalalakas na kongkretong bakal ay inuupod hanggang sampung metro ang lalim sa ilalim ng lupa at matatag na nakakabit sa batong stratum. Kahit sa mga kaganapan ng kalamidad sa heolohiya tulad ng lindol at landslide, nananatiling matatag ito, na nag-aagarantiya na hindi mabubuwal ang katawan ng torre, kaya’t patuloy itong kayang magdala ng bebe ng mataas na boltahe sa transmisyon ng kuryente.
Narito ang isang tunay na halimbawa para sa iyo. Ang State Grid ay malawakang gumagamit ng mga solong-pipe na tore (single-pipe towers) sa proyektong ±1100 kV UHV. Ang mga pundasyon ng mga solong-pipe na tore na ito ay mahigpit na idinisenyo upang tumagal sa pagsusulit ng disenyo ng bilis ng hangin na 35 m/s at lakas ng lindol na antas VIII, na may rate ng lokal na paggawa na 100%. Sa pagkakabuo ng mga daanan ng transmisyon ng hidro-enerhiya sa mga probinsya sa timog-kanluran tulad ng Yunnan at Sichuan, ang rate ng paggamit ng mga pinagsamang solong-pipe na tore na idinisenyo para sa kumplikadong terreno ay 19 puntos porsyento na mas mataas kaysa sa mga lugar na patag, na lubos na nagpapakita ng kahalagahan ng disenyo ng pundasyon sa pagtitiis ng mataas na presyon. Bukod dito, isang espesyal na device na pangproteksyon ang mai-install sa persyong pagitan ng bahagi ng pundasyon at ng pangunahing katawan, tulad ng dalawang simetriko sa salamin na safety plate na gawa sa mga materyales na may mahusay na kakayahang mag-absorb ng enerhiya. Kapag ang panlabas na load ay lumampas sa halaga ng disenyo, ang mga safety plate na ito ay mag-uumpisang mag-buckle, mag-o-offset ng bahagi ng enerhiya, protektahan ang pangunahing istruktura laban sa pinsala, at maiwasan ang buong katawan ng tore na hindi makatiis ng mataas na presyon dahil sa lokal na pinsala.
Bukod dito, ang disenyo ng stress ng solong-pipe na torre ay lubos na titingin sa iba't ibang panlabas na kadahilanan upang "maghanda para sa isang ulan." Halimbawa, ang load dulot ng hangin ay isa sa mga pangunahing panlabas na load na dinadala ng mga solong-pipe na torre, lalo na sa mga coastal na lugar kung saan maaaring umabot ang bilis ng hangin sa higit sa 42 m/s. Ang malakas na hangin ay magdudulot ng napakalaking puwersang impact sa katawan ng torre. Ang mga designer ay tumpak na kalkulahin ang sukat ng load dulot ng hangin batay sa bilis at direksyon ng hangin sa iba't ibang rehiyon, i-optimize ang hugis ng katawan ng torre, at bawasan ang resistance sa hangin — ang cylindrical na pangunahing istruktura ay may napakaliit na coefficient ng wind resistance, na epektibong nababawasan ang epekto ng malakas na hangin. Bukod dito, ang windproof device sa tuktok ng torre ay karagdagang nagpapataas ng resistance nito sa hangin, na nagsisigurado na ang katawan ng torre ay mananatiling matatag na nakakapagdala ng mataas na pressure kahit sa panahon ng malakas na hangin. Mayroon din itong ice at snow load. Sa mga malamig na lugar, ang yelo at niyebe ay kumakapit sa katawan ng torre at sa mga kable, na nagdaragdag ng timbang sa katawan ng torre. Ang mga designer ay kalkulahin nang maaga ang kapal ng yelo at niyebe, dagdagan ang bearing margin ng katawan ng torre, at maiwasan ang pinsala sa katawan ng torre dahil sa labis na ice at snow load.
Bukod sa mga materyales, istruktura at pundasyon, ang tiyak na paggawa at susunod na pangangalaga ay nagbibigay din ng garantiya na ang mga torre na may isang tubo ay kayang magdala ng mataas na presyon. Sa proseso ng paggawa, bawat yugto ay sumusunod sa mahigpit na mga pamantayan. Halimbawa, ang pagputol, pag-welding, at pagkabit ng bakal ay kailangang isagawa ng mga propesyonal na teknisyan upang matiyak na ang lakas ng mga bahaging nai-weld ay sumusunod sa pamantayan at ang mga bolt sa mga bahaging kinakabit ay sapat na nakapit na, upang maiwasan ang potensyal na mga panganib sa kaligtasan ng katawan ng torre dahil sa mga kamalian sa paggawa. Halimbawa, ang mga weld sa mga bahaging nai-weld ay kailangang mabigyang-pansin nang mahigpit upang matiyak na wala silang mga depekto tulad ng mga butas na puno ng hangin o mga pukyut, dahil kung hindi man, aapektuhan ito sa kabuuang lakas ng katawan ng torre at hindi na ito kayang magdala ng mga mataas na karga ng kuryente. Bukod dito, ang pag-install ng mga torre na may isang tubo ay gumagamit ng propesyonal na kagamitan sa pagtaas upang matiyak na ang katawan ng torre ay nakatayo nang patayo at maiiwasan ang anumang pagkiling, dahil ang nakakiling katawan ng torre ay magdudulot ng hindi pantay na stress at labis na lokal na stress, na sa huli ay sisira sa katawan ng torre at aapektuhan ang kakayanan nito na magdala ng mataas na karga ng kuryente.
Ang panghuling pagpapanatili ay kasing-kahalaga rin. Ang mga kawani ay regular na nagsusuri sa torre na may isang tubo, tulad ng pagtukoy sa pagkakoros ng bakal, ang kahigpit ng mga bolt, ang verticalidad ng katawan ng torre, at ang paglubog ng pundasyon. Kapag natukoy ang mga problema, agad silang naaayos at pinapalakas. Halimbawa, ang intelligent na single-pipe tower na ginagamit ng Henan Pinggao Electric Group sa mga proyekto ng converter station ay may mga sensor para sa pagsubaybay sa stress, na maaaring real-time na subaybayan ang kalagayan ng kalusugan ng istruktura ng katawan ng torre. Kapag may abnormal na stress, ito ay agad na nagpapaalala upang maiwasan ang kakayahang hindi na matagalan ang mataas na presyon dahil sa pinsala sa istruktura. Ang China Tower ay nakamit din ang dynamic na pagsubaybay sa 2.2 milyong pasilidad ng torre sa buong bansa sa pamamagitan ng pagbuo ng isang AIoT intelligent management platform, na pinaikli ang oras ng tugon sa pagpapanatili ng kagamitan sa 2.1 oras, na nagsisiguro na ang single-pipe tower ay laging nasa mabuting kalagayan at patuloy at matatag na tumataguyod ng mataas na voltage na karga.
Sa ngayon, naniniwala ako na naiintindihan na ng lahat na hindi ito isang aksidente na ang isang torre na may iisang tubo ay kayang tumagal sa mataas na presyon, ni hindi rin dahil ito ay "sapat na makapal at matibay", kundi dahil sa siyentipikong pakikipagtulungan ng maraming link tulad ng mga materyales, istruktura, pundasyon, konstruksyon, at pagpapanatili. Ang bawat link ay eksaktong kinukwenta at mahigpit na kinokontrol, upang ang tila simpleng "bakal na tubo" na ito ay maging isang "karayom na nagpapakatatag" para sa mataas na boltahe ng transmisyon ng kuryente at transmisyon ng komunikasyon.
Sa katunayan, ang saklaw ng aplikasyon ng mga solong-pipe na torre ay sumisilip nang mas malawak at mas malawak. Hindi lamang sila naglalaro ng mahalagang papel sa larangan ng mataas na boltahe na transmisyon ng kuryente, kundi ginagamit din sila nang malawakan sa mga 5G base station, konstruksyon ng smart city, mga planta ng bagong enerhiya, at iba pang larangan. Hanggang 2023, ang sukat ng merkado ng mga solong-pipe na torre sa Tsina ay lumampas na sa 18 bilyong yuan, kung saan ang larangan ng komunikasyon ay sumasakop sa 65% at ang larangan ng kuryente ay sumasakop sa higit sa 30%, kasama ang rate ng penetrasyon sa mga proyektong ±1100kV UHV na tumataas sa 34%. Kasabay ng pag-unlad ng konstruksyon ng bagong imprastraktura ng Tsina, patuloy ding umuunlad ang teknolohiya ng mga solong-pipe na torre. Halimbawa, ang paglitaw ng mga solong-pipe na torre na gawa sa composite material at mga intelligent na solong-pipe na torre ay hindi lamang nagpapalakas sa kanilang kakayanan na magdala ng mataas na boltahe, kundi ginagawang mas environmentally friendly, energy-saving, at intelligent din sila.
Sa wakas, upang buodin, ang dahilan kung bakit ang isang tubo na tore ay kayang tumagal ng mataas na presyon ay nakasalalay sa apat na pangunahing punto: una, ang mataas na kalidad at mataas na lakas na bakal ay nagbibigay ng matibay na pundasyon ng lakas; pangalawa, ang siyentipikong konikal na balong istruktura ay nag-o-optimize ng stress at nagkakalat ng mga load; pangatlo, ang matatag na disenyo ng pundasyon ay nagsisiguro na ang katawan ng tore ay mahigpit na nakabase; at pang-apat, ang eksaktong paggawa at susunod na pagpapanatili ay nagsisiguro ng pangmatagalang katatagan ng katawan ng tore. Ang perpektong kombinasyon ng apat na puntong ito ang nagpapahintulot sa isang tubo na tore na matatag na magdala ng mataas na presyon sa iba't ibang kumplikadong kapaligiran at magbigay ng maaasahang suporta para sa aming transmisyon ng kuryente at garantiya sa komunikasyon.
Narito na ang vlog ngayon. Naniniwala kami na ang bawat isa ay may malinaw na pag-unawa kung bakit ang mga tore na may isang tubo ay kayang tumagal ng mataas na presyon. Kung may iba pang tanong ka tungkol sa mga tore na may isang tubo, o gusto mong malaman ang tungkol sa iba pang kaalaman sa imprastruktura, mangyaring i-comment ang iyong katanungan sa seksyon ng komento, at makikita ka namin sa susunod!