একটি তামার খনিতে একটি একক বুলডোজার ধাক্কা দিলে তা এক ঘণ্টায় 500 কিলোওয়াটের বেশি বর্জ্য তাপ নির্গত হয়। সেই শক্তি অবশ্যই বায়ুমণ্ডলে ফেলে দিতে হবে, এবং কুলিং সিস্টেম হল গুরুত্বপূর্ণ পথ। অফ-হাইওয়ে সরঞ্জাম—পাকা সারফেস এবং চরম কাজের চাপের জন্য ডিজাইন করা মেশিনগুলি- হাইওয়ে ট্রাক রেডিয়েটার যা দেখে তার চেয়ে অনেক বেশি তাপ ব্যবস্থাপনার দাবি করে।
এই সিস্টেমগুলি একটি একক মেশিনের ভিতরে তিনটি স্বতন্ত্র সার্কিট পরিবেশন করে: ইঞ্জিন কুলিং, হাইড্রোলিক অয়েল কুলিং এবং কেবিন ক্লাইমেট কন্ট্রোল। একটি সাধারণ বড় ফ্রেম খননকারী বা আর্টিকুলেটেড ডাম্প ট্রাকে, ইঞ্জিন মোট তাপ লোডের প্রায় ৬০% উত্পাদন করে, হাইড্রোলিক সিস্টেম ২৫% যোগ করে এবং কেবিন লুপ প্রায় 15% করে। নির্মাণ স্থান, খোলা গর্ত খনি, লগিং ট্রেইল এবং কৃষি ক্ষেত্রগুলি উচ্চ পরিবেষ্টিত ধূলিকণা, ক্রমাগত কম-গতির অপারেশন এবং ঘন ঘন ঘূর্ণন সঁচারক বল সঙ্গে শীতল উপাদানগুলিকে তাদের সীমাতে ঠেলে দেয়।
সাধারণ অফ-হাইওয়ে মেশিনগুলির মধ্যে রয়েছে হুইল লোডার, বুলডোজার, হাইড্রোলিক এক্সকাভেটর, মোটর গ্রেডার, স্ক্র্যাপার, কম্বাইন হারভেস্টার, ফরেজ হার্ভেস্টার, মাইনিং ট্রাক এবং ড্রিল রিগ। প্রতিটিরই একটি অনন্য তাপ প্রত্যাখ্যান প্রোফাইল রয়েছে, তবে সকলেরই কম্পন, শক লোড এবং ক্ষয়কারী ধ্বংসাবশেষ থেকে বেঁচে থাকা শীতল উপাদানগুলির প্রয়োজন রয়েছে। নকশাটি একটি একক নিয়ম দিয়ে শুরু হয়: অনুমান করুন সবচেয়ে খারাপ দিনের সবচেয়ে খারাপ অপারেটিং ঘন্টাটি প্রতি শিফটে নিজেকে পুনরাবৃত্তি করবে।
একটি কুলিং সিস্টেম একটি রেডিয়েটার নয়। এটি হিট এক্সচেঞ্জার, পাম্প, ফ্যান এবং কন্ট্রোল ভালভের একটি সমন্বিত সেট, প্রায়শই একটি কুলিং মডিউল হিসাবে স্ট্যাক করা হয়। বেশিরভাগ অফ-হাইওয়ে মেশিনগুলি একটি বেল্ট-চালিত বা হাইড্রোলিকভাবে চালিত ফ্যান চালায় যা একাধিক কোরের মাধ্যমে বাতাস টানতে পারে: চার্জ এয়ার কুলার, রেডিয়েটর, হাইড্রোলিক অয়েল কুলার এবং কনডেন্সার। বৈদ্যুতিক ফ্যান ড্রাইভগুলি হাইব্রিড বা ব্যাটারি-ইলেকট্রিক মেশিনে স্থান লাভ করছে, তবে হাইড্রোলিক ফ্যান ড্রাইভগুলি এখনও তাদের নিয়ন্ত্রণযোগ্যতার কারণে ডিজেল সরঞ্জামগুলিতে প্রাধান্য পাচ্ছে।
নীচের টেবিলটি একটি 250 কিলোওয়াট ডিজেল চালিত হুইল লোডারে তিনটি প্রাথমিক কুলিং লুপ এবং তাদের সাধারণ পরামিতিগুলিকে ভেঙে দেয়।
| কুলিং লুপ | কুল্যান্ট / তরল | সাধারণ তরল তাপমাত্রা পরিসীমা | তাপ লোড শেয়ার | কোর হিট এক্সচেঞ্জার প্রকার |
|---|---|---|---|---|
| ইঞ্জিন কুল্যান্ট লুপ | 50/50 ইথিলিন গ্লাইকোল-জল | 88-105 °সে | 60% | অ্যালুমিনিয়াম বার-প্লেট রেডিয়েটার |
| হাইড্রোলিক তেল লুপ | ISO VG 46 জলবাহী তেল | 80-95 °সে | 25% | টিউব-এন্ড-ফিন তেল কুলার |
| কেবিন HVAC লুপ | R-134a/R-1234yf রেফ্রিজারেন্ট | কনডেন্সার সাইড 50-70 °C | 15% | সমান্তরাল-প্রবাহ মাইক্রোচ্যানেল কনডেন্সার |
ইঞ্জিন কুলিং এখনও তাপ নকশা বাজেটের বেশিরভাগ শোষণ করে। যাইহোক, আধুনিক মেশিনে হাইড্রোলিক সিস্টেমগুলি উচ্চতর সিস্টেম চাপ এবং লোড-সেন্সিং পাম্পের কারণে বেশি তাপ উৎপন্ন করে যা সার্কিটগুলি নিষ্ক্রিয় থাকা সত্ত্বেও তরলকে সচল রাখে। এটি হাইড্রোলিক অয়েল কুলারকে একটি প্রাথমিক নির্ভরযোগ্যতা গেট করে তোলে: যদি এটি ধুলো দিয়ে প্লাগ করে, তবে 15 মিনিটের মধ্যে মেশিনটি বন্ধ হয়ে যায়। টিউব-এবং-পাখনা নির্মাণ, বৃহত্তর পাখনার ব্যবধান সহ, ঘন লাউভার্ড বার-প্লেট কোরের তুলনায় প্রায়শই বায়ুবাহিত ধ্বংসাবশেষের সাথে ভালভাবে মোকাবিলা করে। সেই কারণে, অনেক OEM নির্দিষ্ট করে a টিউব-এবং-পাখনা জেনারেটর রেডিয়েটার অক্জিলিয়ারী পাওয়ার ইউনিটগুলির জন্য ডিজাইন যা একই ধুলো মেঘে বসে।
একটি ব্যাটারি-ইলেকট্রিক এক্সকাভেটর কেবল একটি মোটরের জন্য ডিজেল ইঞ্জিনকে অদলবদল করে না এবং একই কুলিং প্যাকেজ রাখে। তাপীয় স্থাপত্য সম্পূর্ণরূপে উল্টে যায়। একটি ব্যাটারি বৈদ্যুতিক যান (BEV) একাধিক বিচ্ছিন্ন কুলিং লুপের দাবি করে, প্রতিটির নিজস্ব তাপমাত্রার জানালা, পাম্প কৌশল এবং কুল্যান্ট রসায়ন রয়েছে। ডিজেল কুলিং সিস্টেম সাধারণত 95 ডিগ্রি সেলসিয়াসের কাছাকাছি একটি লক্ষ্য তাপমাত্রা ব্যান্ড পরিচালনা করে। বৈদ্যুতিক মেশিনগুলিকে অবশ্যই 65-75 °C তাপমাত্রায় একটি মোটর-ইনভার্টার লুপ, 25-40 °C তাপমাত্রায় একটি ব্যাটারি লুপ এবং কখনও কখনও একটি পৃথক কেবিন তাপ পাম্প সার্কিট পরিচালনা করতে হবে।
এখানে পাঁচটি নির্দিষ্ট পার্থক্য রয়েছে যা ডিজেল থেকে বৈদ্যুতিক দিকে যাওয়ার সময় একটি অফ-হাইওয়ে কুলিং মডিউলের প্রকৌশল পরিবর্তন করে।
স্থানান্তরটি পরিষেবার ব্যবধানকেও প্রভাবিত করে। বৈদ্যুতিক কুল্যান্ট লুপগুলি আরও বেশিক্ষণ সিল করা থাকে, তবে কম-পরিবাহিতা সিস্টেমে যে কোনও লঙ্ঘন একটি সম্পূর্ণ তরল ফ্লাশ এবং একটি সিলযুক্ত রিফিল পদ্ধতির দাবি করে যা বেশিরভাগ ক্ষেত্রের মেকানিক্স কেবল শিখতে শুরু করেছে।
স্ট্যান্ডার্ড ক্যাটালগ রেডিয়েটরগুলি মরুভূমির খনি, আর্কটিক লগিং ক্যাম্প বা উচ্চ-উচ্চতা নির্মাণের জায়গায় দ্রুত ব্যর্থ হয়। উচ্চতা বাতাসকে পাতলা করে, 1,000 মিটার উপরে প্রতি 100 মিটারের জন্য একটি ফ্যানের ভর প্রবাহকে প্রায় 1% কমিয়ে দেয়। 45 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা অ্যাপ্রোচের তাপমাত্রাকে এমন জায়গায় ঠেলে দেয় যেখানে প্রতি অতিরিক্ত 10 ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধির জন্য একটি রেডিয়েটারের 15-20% বড় কোর এলাকা প্রয়োজন। 2,500 মিটারের একটি তামার খনিতে দিনের সময় 43 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উচ্চতা সহ, একটি শীতল ব্যবস্থা অবশ্যই পাতলা বাতাস এবং উচ্চ পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা উভয়ের জন্য একই সাথে মাপ করা উচিত।
একটি ব্যবহারিক নির্বাচন কাঠামো তিনটি সমন্বয়ের সাথে শুরু হয়।
আর্কটিক অপারেশনের জন্য, কুল্যান্ট ফ্রিজ সুরক্ষা ড্রাইভ সিস্টেম ডিজাইন। একটি 60/40 ইথিলিন গ্লাইকোল-জল মিশ্রণ হিমায়িত বিন্দুকে -52 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কমিয়ে দেয়, তবে 50/50 মিশ্রণের তুলনায় তাপ স্থানান্তর ক্ষমতা প্রায় 8% কমিয়ে দেয়। একটি থার্মোস্ট্যাটিক নিয়ন্ত্রিত রিসার্কুলেশন লুপ যোগ করা যা রেডিয়েটরকে বাইপাস করে যতক্ষণ না ইঞ্জিন গরম হয়ে যায় কোরে স্লাশ গঠন প্রতিরোধ করার জন্য প্রয়োজনীয় হয়ে ওঠে।
অনেক অফ-হাইওয়ে ডিউটি সাইকেলে, অপারেটরকে ঠান্ডা রাখার জন্য ইঞ্জিন দীর্ঘ সময়ের জন্য নিষ্ক্রিয় থাকে। অলসতা প্রতি ঘন্টায় 1-2 লিটার ডিজেল গ্রহণ করে, ইঞ্জিনের সময় বাড়ায় এবং তেলের ক্ষয় ত্বরান্বিত করে। ইঞ্জিন-অফ কুলিং সলিউশনগুলি সরাসরি এই বর্জ্যকে আক্রমণ করে, তবে সঠিক প্রযুক্তি প্রয়োজনীয় শীতল সময়কাল এবং বাজেটের উপর নির্ভর করে।
নীচের টেবিলটি তিনটি সাধারণ পদ্ধতির তুলনা করে।
| প্রযুক্তি | CapEx (আপেক্ষিক) | OpEx প্রভাব | সেরা ফিট সময়কাল | প্রধান বিবেচনা |
|---|---|---|---|---|
| ব্যাটারি চালিত স্বাধীন A/C | উচ্চ | কম - নিষ্ক্রিয় জ্বালানী নির্মূল করে; মেশিন অপারেশন সময় ব্যাটারি রিচার্জ | 5-90 মিনিট | 80-120 কেজি যোগ করে; ডেডিকেটেড ব্যাটারি প্যাক এবং তাপ ব্যবস্থাপনা প্রয়োজন |
| ফেজ-চেঞ্জ ম্যাটেরিয়াল (পিসিএম) স্টোরেজ | মাঝারি | খুব কম - শূন্য জ্বালানী, প্রাথমিক চার্জের পরে শূন্য চলমান অংশ | 15-30 মিনিট | ওজন জরিমানা (40-60 কেজি); ফেজ পরিবর্তন স্থায়ী হওয়ার সময় শুধুমাত্র শীতল হয়; ছোট বিরতির মধ্যে সীমাবদ্ধ |
| উন্নত ফ্যানের গতি সহ ইঞ্জিন নিষ্ক্রিয় | নিম্ন - বেসলাইন সিস্টেম | উচ্চ – burns 1–1.5 L diesel per hour; increases service hours | আনলিমিটেড | কোনও অতিরিক্ত হার্ডওয়্যার নেই তবে কিছু অঞ্চলে অ্যান্টি-অলস প্রবিধান লঙ্ঘন করে |
ওয়েবস্টো ফিল্ড স্টাডির ডেটা নিশ্চিত করে যে 5 থেকে 90 মিনিটের শীতল ব্যবধান 90% অফ-হাইওয়ে ইকুইপমেন্ট ডাউনটাইম পিরিয়ডকে কভার করে। একটি মাইনিং ট্রাকের জন্য যেটি দিনে সাতবার একটি বেলচায় 12 মিনিট অপেক্ষা করে, একটি ব্যাটারি চালিত A/C ইউনিট 18 মাসের মধ্যে ডিজেল সাশ্রয়ের জন্য নিজের জন্য অর্থ প্রদান করে, পাশাপাশি ইঞ্জিনের নিষ্ক্রিয় ঘন্টা প্রতি বছর 500-700 কমিয়ে দেয়।
কুলিং সিস্টেমের অবহেলা একটি অনির্ধারিত ইঞ্জিন টিয়ারডাউনের দ্রুততম পথ। অফ-হাইওয়ে সরঞ্জামগুলি একটি খামে চলে যেখানে রেডিয়েটরের পাখনা দুর্ঘটনাক্রমে এয়ার ফিল্টার হয়ে যায়। একটি অপারেটর কখনও একটি সতর্কতা আলো দেখার আগে কোরের পৃষ্ঠে ধূলিকণার একটি দৃশ্যমান স্তর বায়ুপ্রবাহকে 20-30% কমিয়ে দেয়।
অপারেটিং সময়ের সাথে সংযুক্ত একটি সুশৃঙ্খল রক্ষণাবেক্ষণ সময়সূচী শীতল করার ক্ষমতা সংরক্ষণ করে এবং ব্যয়বহুল ডেরেট প্রতিরোধ করে।
একটি উপেক্ষিত সূচক হল রেডিয়েটার জুড়ে তাপমাত্রার পার্থক্য। লোডের অধীনে ইনলেট এবং আউটলেটের মধ্যে 5 °C এর কম পার্থক্য প্রায়শই বোঝায় যে অভ্যন্তরীণ স্কেলিং টিউবগুলিকে অন্তরক করছে, বাহ্যিক বাধা নয়। টিউব ব্যর্থতার আগে ধরা পড়লে একটি রাসায়নিক ফ্লাশ কার্যক্ষমতা পুনরুদ্ধার করতে পারে।
একটি 70-টন ট্র্যাক করা এক্সকাভেটর বিবেচনা করুন যা জুলাই মাসে 46 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পৌঁছানোর পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা সহ একটি খোলা-পিট খনিতে 2,200 মিটার উচ্চতায় কাজ করে৷ মেশিন একটি ব্যবহার করে কামিন্স জেনারেটর রেডিয়েটার -স্টাইল ইঞ্জিন মডিউল, তবে সম্পূর্ণ সিস্টেমটি অবশ্যই প্রথম নীতিগুলি থেকে ডিজাইন করা উচিত।
ইঞ্জিন রেটেড পাওয়ারে কুল্যান্টে 180 কিলোওয়াট প্রত্যাখ্যান করে। হাইড্রোলিক সিস্টেম তেল কুলারের মাধ্যমে আরও 65 কিলোওয়াট যোগ করে। কেবিন A/C এর কনডেন্সার 15 কিলোওয়াট যোগ করে। মোট তাপ প্রত্যাখ্যানের প্রয়োজনীয়তা: 260 কিলোওয়াট। 46 °C পরিবেষ্টনে, একটি অ্যালুমিনিয়াম বার-প্লেট রেডিয়েটর যার কোর ফেস এরিয়া 1.6 m² এবং 6.2 kg/s বায়ু প্রবাহ 98 °C এর কুল্যান্ট ইনলেট তাপমাত্রার সাথে 215 কিলোওয়াট পরিচালনা করতে পারে। কিন্তু অন্যান্য লোড পৃথক কোর দাবি.
সমাধান হল একটি ডুয়াল-সার্কিট কুলিং মডিউল: প্রাথমিক সার্কিট একটি উচ্চ-ক্ষমতার রেডিয়েটর দিয়ে ইঞ্জিনকে ঠান্ডা করে, যখন একটি মাধ্যমিক নিম্ন-তাপমাত্রার সার্কিট একটি ডেডিকেটেড টিউব-এন্ড-ফিন তেল কুলার দিয়ে হাইড্রোলিক তেল এবং চার্জ এয়ার কুলিং পরিচালনা করে। একটি পরিবর্তনশীল-গতি নিয়ন্ত্রক সহ একটি জলবাহী চালিত সাকশন ফ্যান উভয় মডিউলের মাধ্যমে বায়ু টানে। ইঞ্জিন আরপিএম, তেলের তাপমাত্রা এবং গ্রহণের বহুগুণ তাপমাত্রার মানচিত্রের উপর ভিত্তি করে ফ্যানের গতি র্যাম্প। ঠান্ডা থেকে বাঁচতে -25 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে শুরু হয়, সিস্টেমে একটি থার্মোস্ট্যাটিক বাইপাস রয়েছে যা ইঞ্জিন 75 ডিগ্রি সেলসিয়াসে না পৌঁছানো পর্যন্ত কুল্যান্টকে রেডিয়েটরের বাইরে রাখে।
3,000 অপারেটিং ঘন্টার পরে ফিল্ড ডেটা লক্ষ্যের ±3 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে কুল্যান্টের তাপমাত্রার স্থিতিশীলতা, শূন্য হাইড্রোলিক ওভারহিট ইভেন্ট এবং রেডিয়েটরের চাপ হ্রাস মাত্র 8% বৃদ্ধি দেখায়, যা নিশ্চিত করে যে নির্বাচিত পাখনা ব্যবধানটি ধূলিকণার জন্য উপযুক্ত ছিল।
অফ-হাইওয়ে ঠান্ডা করার সিদ্ধান্তগুলি জ্বালানী খরচ, মেশিন আপটাইম এবং অপারেটরের আরামের মধ্যে ক্যাসকেড করে। সঠিক সূচনা বিন্দু সর্বদা একটি তাপীয় শুল্ক চক্র বিশ্লেষণ হয় পরিমাপিত বা সিমুলেটেড তাপ প্রত্যাখ্যান বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে, একটি ক্যাটালগের "সর্বোচ্চ শীতল ক্ষমতা" সংখ্যার উপর নয় যা সমুদ্র-স্তরের পরিষ্কার বায়ু অনুমান করে।
একাধিক পরিবেশে চলমান মিশ্র ফ্লিটগুলির জন্য, প্রতিস্থাপনযোগ্য কোর এবং সামঞ্জস্যযোগ্য ফ্যান ড্রাইভ সহ মডুলার কুলিং প্যাকেজগুলি সর্বাধিক নমনীয়তা প্রদান করে। বিদ্যুতায়িত সরঞ্জাম যোগ করার সময়, কম পরিবাহিতা কুল্যান্ট প্রশিক্ষণ এবং নতুন পাম্প পর্যবেক্ষণ রুটিনের জন্য পরিকল্পনা করুন। এবং যে কোনও গুরুতর ধুলো বা ধ্বংসাবশেষ সেটিংয়ে, প্রতি বর্গ মিটার মূল্যের চেয়ে ফিনের জ্যামিতি এবং মূল উপাদান নির্বাচনকে অগ্রাধিকার দিন। একটি অবরুদ্ধ রেডিয়েটর এবং একটি পরিষ্কারের মধ্যে পার্থক্য প্রায়শই একটি একক রক্ষণাবেক্ষণ ব্যবধান যা এড়িয়ে যাওয়া হয়৷