सस्पेंशन क्लैंप कंपन का प्रतिरोध कैसे करते हैं?

कंपन की चुनौती: निलंबन क्लैंप्स को एओलियन और गतिक भारों का प्रतिरोध क्यों करना चाहिए

एओलियन कंपन तंत्र और उनका चालक-फिटिंग इंटरफेस पर प्रभाव

जब लगभग 5 से 25 किलोमीटर प्रति घंटा की स्थिर हवाएँ विद्युत लाइनों के ऊपर से बहती हैं, तो वे एक घटना को जन्म देती हैं जिसे 'एओलियन कंपन' (एयोलियन वाइब्रेशन) कहा जाता है। यह इसलिए होता है क्योंकि हवा तारों के चारों ओर भंवर (घूर्णन) के पैटर्न बनाती है, जिससे तारें लगभग 3 से 150 हर्ट्ज़ की आवृत्ति पर आगे-पीछे हिलने लगती हैं। यह हिलना बहुत बड़ा नहीं होता, लेकिन यह इतना तेज़ होता है कि तार और उसके क्लैंप कनेक्शन के मिलन बिंदु पर आवर्ती तनाव डालता है, जो विशेष रूप से इन कनेक्शन के दोनों सिरों पर स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। समय के साथ, यह उस घटना को जन्म देता है जिसे इंजीनियर 'फ्रेटिंग फैटीग' (घर्षण थकान) कहते हैं। यदि इसके प्रति कोई कार्रवाई नहीं की गई, तो लगातार होने वाले रगड़ने से सतहें क्षीण हो जाती हैं और छोटे-छोटे दरारें बनने लगती हैं, जो बाद में बड़ी समस्याओं में बदल सकती हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि प्रबल हवाओं वाले क्षेत्रों में, ट्रांसमिशन रिसर्च ग्रुप द्वारा पिछले वर्ष प्रकाशित शोध के अनुसार, इस प्रकार की क्षति के कारण कंडक्टर स्ट्रैंड विफलताएँ लगभग 40% अधिक बार हो सकती हैं। सौभाग्य से, कंपन का प्रतिरोध करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए नए प्रकार के सस्पेंशन क्लैंप इस समस्या का सामना करने के लिए तीन प्रमुख डिज़ाइन विशेषताओं का उपयोग करते हैं:

• इलास्टोमर एकीकरण , अवशोषण अवमंदन के माध्यम से गतिज ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करना
• अनुकूलित जॉ ज्यामिति , थकान प्रारंभ के लिए प्रवण तीव्र किनारों से तनाव का वितरण
• पूर्व-मोड़ी गई तार विन्यास , सामंजस्यपूर्ण अनुनाद को बाधित करना और स्थानीय तनाव वृद्धि को रोकना

वास्तविक दुनिया के परिणाम: थकान, सूक्ष्म-फिसलन और पूर्वकालिक विफलता

अपर्याप्त कंपन नियंत्रण तीन परस्पर संबंधित विफलता मोड को जन्म देता है, जो प्रणाली की विश्वसनीयता और दीर्घायु को समाप्त करते हैं:

पुरानी ट्रांसमिशन प्रणालियों में होने वाली अनियोजित विद्युत विफलताओं में से लगभग पाँच में से एक वास्तव में इन्हीं विशिष्ट कारणों के कारण होती है। जब हम विशेष रूप से सूक्ष्म-सरकन (माइक्रो-स्लिपेज) की बात करते हैं, तो यह काफी हानिकारक होता है। उन क्षेत्रों में, जहाँ कंपन आम हैं, यह सूक्ष्म गति क्लैंप के जीवनकाल को १५ से २० वर्ष तक कम कर सकती है। और इसका अर्थ है कि ऐसी निरीक्षणों पर बहुत अधिक धन खर्च किया जाता है, जिन्हें कोई वास्तव में करना नहीं चाहता, साथ ही घटकों को उनके समय से काफी पहले ही बदलना पड़ता है। नए निलंबन क्लैंप इस समस्या का सामना अलग तरीके से करते हैं। वे संपूर्ण गति को रोकने का प्रयास नहीं करते, जो कि वैसे भी असंभव है। बल्कि वे अधिक बुद्धिमानी से काम करते हैं, प्रणाली के माध्यम से ऊर्जा के प्रवाह को नियंत्रित करते हैं और तार तथा फिटिंग के बीच तनाव बिंदुओं को फैलाते हैं।

आधुनिक सस्पेंशन क्लैंप डिज़ाइन में कोर कंपन कमी के रणनीतियाँ

इलास्टोमर एकीकरण: हिस्टेरिसिस डैम्पिंग और गतिशील कठोरता ट्यूनिंग

रबर के भाग आज कंपन को कम करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, लेकिन अब ये केवल साधारण अवशोषक सामग्री नहीं रहे हैं। ये घटक ‘हिस्टेरिसिस डैम्पिंग’ नामक कुछ ऐसी प्रक्रिया के माध्यम से उन्नत गतिशील तत्वों में परिवर्तित हो गए हैं। इसका यह अर्थ है कि ये पवन और अन्य स्रोतों से उत्पन्न उच्च आवृत्ति के कंपनों को अवशोषित करते हैं और फिर उन्हें ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित कर देते हैं। इससे चालकों की विशिष्ट आवृत्तियों पर होने वाले खतरनाक अनुनाद के निर्माण को रोका जाता है, जो समस्याएँ उत्पन्न कर सकते हैं। इंजीनियरों के लिए वास्तव में अच्छी खबर यह है कि आधुनिक रबर सामग्रियाँ तापमान के माइनस 40 डिग्री सेल्सियस से लेकर प्लस 80 डिग्री सेल्सियस तक के व्यापक परिवर्तन के बावजूद भी अपनी शक्ति और लचीलापन बनाए रखती हैं। इसका अर्थ है कि ये समय के साथ विभिन्न कंपन पैटर्न के साथ अच्छी तरह से सुसंगत हो सकती हैं। वास्तविक दुनिया के परीक्षणों से पता चला है कि ये रबर उपाय पारंपरिक धातु क्लैम्प्स की तुलना में कंपन के आयामों को लगभग 60% तक कम कर देते हैं। और यह कोई केवल सैद्धांतिक बात नहीं है—यह वास्तव में सूक्ष्म दरारों के निर्माण को रोकता है और तारों के जल्दी घिसने को रोकता है, जबकि चालक का तनाव और झुकाव (सैग) को उचित संचालन के लिए ठीक वहीं बनाए रखता है जहाँ वे होने चाहिए।

तनाव वितरण के लिए प्री-ट्विस्टेड तार ज्यामिति और अनुकूलित संपर्क सतहें

पूर्व-मरोड़ित तार की ज्यामिति चालकों में तनाव प्रबंधन के लिए एक बुद्धिमान दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करती है। तारों को एक हेलिकल (घुमावदार) आकृति में मरोड़कर, यह क्लैंपिंग बल को विशिष्ट बिंदुओं पर दबाव केंद्रित करने के बजाय पूरी लंबाई में समान रूप से फैला देती है। इससे उन अचानक के तनाव शिखरों से बचा जा सकता है, जो आमतौर पर उन संपर्क स्थानों पर होते हैं, जहाँ थकान से उत्पन्न दरारें सामान्यतः पहले बनने लगती हैं। एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता संपर्क ग्रूव्स (खांचों) के लिए सीएनसी मशीनिंग प्रक्रिया से आती है। इन खांचों के किनारे गोलाकार होते हैं, जो पारंपरिक डिज़ाइनों की तुलना में पकड़ने के सतह क्षेत्रफल को लगभग 40 प्रतिशत तक बढ़ा देते हैं, जबकि घर्षण के कारण होने वाले क्षरण और क्षति को कम करते हैं। इन खांचों को विशेष एंटी-फ्रेटिंग (कंपन-रोधी) कोटिंग्स के साथ संयोजित करने पर, ओवरहेड ट्रांसमिशन रिलायबिलिटी कंसोर्टियम (2022) के आँकड़ों के अनुसार, सूक्ष्म-सर्पण (माइक्रो-स्लिपेज) की समस्याएँ लगभग 70 कम हो जाती हैं। हालाँकि, जो वास्तव में प्रभावशाली है, वह यह है कि यह पूरा तंत्र 15 हर्ट्ज़ से अधिक आवृत्ति की गंभीर गैलोपिंग घटनाओं का सामना करते समय भी कितनी अच्छी तरह से एकसाथ बना रहता है। यह प्रणाली उल्लेखनीय स्थायित्व प्रदर्शित करती है, जो मानक एओलियन (वायु) परिस्थितियों के तहत सामान्यतः अपेक्षित स्तर से काफी अधिक है।

मान्यता प्राप्त प्रदर्शन: उन्नत सस्पेंशन क्लैंप के साथ क्षेत्र साक्ष्य और सेवा जीवन में सुधार

वास्तविक-दुनिया की मान्यता से पुष्टि होती है कि एकीकृत कंपन शमन से मापने योग्य बुनियादी ढांचे के लाभ मिलते हैं—विशेष रूप से जहां पर्यावरणीय तनावकारी कारक यांत्रिक थकान को बढ़ा देते हैं।

केस अध्ययन: 230 kV तटीय ओवरहेड लाइनों पर थकान विफलता में 72% की कमी

तटीय 230 kV लाइनों पर 34 महीने के क्षेत्र परीक्षण में एलास्टोमर-डैम्प्ड इंटरफेस और क्षरण-प्रतिरोधी मिश्र धातुओं वाले उन्नत इकाई के खिलाफ पारंपरिक सस्पेंशन क्लैंप की तुलना की गई। परिणामों में दिखाया गया:

• चालक थकान विफलता में 72% कमी
• सूक्ष्म-स्लिप घटनाओं में 68% की कमी
• रखरखाव अंतराल 22 महीने तक बढ़ गए

सफलता प्री-ट्विस्टेड ज्यामिति द्वारा सक्षम सहसंयोजी तनाव पुनर्वितरण और कंडक्टर-क्लैंप इंटरफेस पर बढ़ी हुई ऊर्जा अवशोषण से उत्पन्न हुई। ये परिणाम व्यापक उद्योग निष्कर्षों के अनुरूप हैं: निलंबन उपकरण में सामग्री और डिज़ाइन नवाचार कठोर, उच्च कंपन वाले वातावरण में ओवरहेड लाइन सेवा जीवन को 15 वर्ष से अधिक तक बढ़ा सकते हैं।

डिज़ाइन एकीकरण: कंपन प्रतिरोध, पर्यावरणीय स्थायित्व और भार क्षमता के बीच संतुलन स्थापित करना

एक अच्छे सस्पेंशन क्लैंप का डिज़ाइन करने के लिए तीन प्रमुख कारकों के बीच संतुलन स्थापित करना आवश्यक होता है: कंपन को कम करना, कठोर वातावरण के प्रति प्रतिरोधी होना, और संरचनात्मक भारों को उचित रूप से संभालना। चुनौती यह है कि क्लैंप को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाए कि वह कंपन का प्रतिरोध कर सके, लेकिन चरम परिस्थितियों के अधीन होने पर विफल न हो जाए। उदाहरण के लिए, विचार करें कि जब बिजली के तारों पर बर्फ जम जाती है या अचानक विद्युत दोष के कारण 15 किलोन्यूटन से अधिक के बल उत्पन्न होते हैं। इन मुद्दों का सामना करने के लिए, इंजीनियर्स अक्सर क्लैंप के डिज़ाइन में विशेष रबर डैम्पिंग परतों और मोड़े हुए आकारों का उपयोग करते हैं। इन घटकों का कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से व्यापक परीक्षण किया जाना आवश्यक है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि ये मजबूत हवाओं या ऊर्ध्वाधर तारों में कभी-कभार होने वाली वह अप्रिय 'गैलोपिंग' गति के संपर्क में आने पर कोई समस्या वाले स्थान या कमजोर क्षेत्र न बनाएं।

सही सामग्रियों का चयन इस प्रक्रिया में किसी भी अन्य चीज़ के मुकाबले उतना ही महत्वपूर्ण है। यौगिकों को ऋणात्मक 40 डिग्री सेल्सियस से लेकर धनात्मक 80 डिग्री सेल्सियस तक के चरम तापमान परिवर्तनों के बाद भी अपने हिस्टेरिसिस गुणों को बनाए रखना आवश्यक है। इन्हें यूवी क्षति और नमक से जुड़ी भंगुरता के प्रति भी प्रतिरोधी होना चाहिए, विशेष रूप से उन चालक क्लैंप इंटरफेस के आसपास, जहाँ संक्षारण थकान आमतौर पर सबसे पहले शुरू होती है। जब हम इन सामग्रियों पर त्वरित आयु परीक्षण करते हैं, तो हमें पाते हैं कि बेहतर डिज़ाइन किए गए तंत्र वास्तव में संपर्क बिंदुओं पर उन सूक्ष्म दरारों के फैलने को रोक देते हैं, जिसका अर्थ है कि रखरोट अंतराल लगभग आधे समय तक बढ़ जाते हैं। वास्तविक रूप से विश्वसनीय समाधानों के लिए, निर्माता आमतौर पर इन्हें विशेष पर्यावरणीय कंपन कक्षों के अधीन करते हैं, जो कई वर्षों तक तटीय क्षेत्रों में होने वाली घटनाओं का अनुकरण करते हैं, किंतु उन्हें कुछ ही सप्ताह में संक्षिप्त कर दिया जाता है। ये व्यापक परीक्षण स्पष्ट रूप से दर्शाते हैं कि जब कंपनियाँ भार के अधीन स्थायित्व और शक्ति दोनों को बनाए रखते हुए कंपन को कम करने पर ध्यान केंद्रित करती हैं, तो उनके अनुसार, Transmission R&D द्वारा 2023 में प्रकाशित शोध के अनुसार, समय के साथ प्रतिस्थापन लागत में लगभग 34 प्रतिशत की बचत होती है।

सामान्य प्रश्न

एओलियन कंपन क्या है?

एओलियन कंपन तब होता है जब स्थिर वायु पावर लाइनों के चारों ओर भंवर (सर्कुलर) पैटर्न उत्पन्न करती है, जिससे लाइनें कुछ विशिष्ट आवृत्तियों पर कांपने लगती हैं, जो क्लैंप कनेक्शन पर तनाव उत्पन्न कर सकती है।

आधुनिक सस्पेंशन क्लैंप कंपन-संबंधित समस्याओं को कम करने में कैसे सहायता करते हैं?

आधुनिक सस्पेंशन क्लैंप कंपन के कारण होने वाले सामंजस्यपूर्ण अनुनाद को बाधित करने और स्थानीय तनाव को न्यूनतम करने के लिए इलैस्टोमर एकीकरण, अनुकूलित जॉ ज्यामिति और पूर्व-ट्विस्टेड तार विन्यास का उपयोग करते हैं।

कंपन कम करने में इलैस्टोमर एकीकरण की क्या भूमिका है?

इलैस्टोमर एकीकरण कंपन ऊर्जा को ऊष्मा में परिवर्तित करने में सहायता करता है, जिससे कंपन के आयाम कम हो जाते हैं और थकान से उत्पन्न दरारों के निर्माण को रोका जा सकता है।

उन्नत सस्पेंशन क्लैंप पारंपरिक क्लैंप की तुलना में कितने प्रभावी हैं?

क्षेत्र परीक्षणों से पता चला है कि उन्नत सस्पेंशन क्लैंप थकान से होने वाली विफलताओं को 72% और सूक्ष्म-स्लिपेज घटनाओं को 68% तक कम कर सकते हैं, जिससे रखरखाव अंतराल काफी लंबा हो जाता है।