马克·塔拉齐(Mark Tarazi)24岁时在伊萨卡(Ithaca)的东岸公园码头(East Shore Park marina)的砾石上嘎吱嘎吱地踩着一堆新的3D脚镣对准标签。
在250英尺深的卡育加湖上,有一个八角形的4吨重的滤网,目的是防止动物的生命和残骸进入喂食管道 康奈尔湖水源冷却 (LSC)系统。 它的两个金属环必须钩在链条上,这样才能将它拉出深海,轻轻放在驳船上进行动力清洗。
但这很巧妙:一辆遥控车被派下来把两个脚镣绑在屏幕上,但它们必须对准才能把别针穿过——有点像操作机器人在昏暗的游泳池底部穿针,孩子们在上面溅水。
马克·塔拉齐(Mark Tarazi)24岁,是一名工程专业的学生,负责管理康奈尔大学快速原型实验室(Rapid Prototyping Lab),他拿着自己在飞行中制作的3D打印件,帮助工程师进行擦洗,以清除康奈尔湖源冷却系统中的入侵贻贝。
清洁屏幕是一个重要项目的第一步,康奈尔大学的工程师、本科生和水下机器人共同努力。 康奈尔大学的湖水源冷却设施于2000年启动,利用卡尤加湖冰冷的深水为校园提供中央冷却,这是一项绿色技术创新,与以前的冷却方法相比,在不使用制冷剂的情况下,每年可节省2000多万千瓦时的电力。 许多制冷剂是破坏臭氧层的强力温室气体。
但是,从湖中取水的管道正受到外来入侵者的围攻:斑马和夸加贻贝定居在取水管道上,它们脆弱的byssal线“锚”使它们能够挖掘,随着时间的推移,限制水流。 这些小型非本土双壳类动物是从远洋船只的压载水中从欧洲运来的,对依赖淡水的市政和私人设施造成数十亿美元的破坏。
Tarazi是一名机械工程专业的学生,负责管理康奈尔大学 快速原型实验室 他在几个小时内为一组工程师打印了一个修复程序,并对其进行了紧急调整。 他的老板马特·乌林斯基(Matt Ulinski)是工程硕士项目(Master of Engineering Program)的负责人,他于4月10日带着一个棘手的问题来找他,这个问题需要立即解决。
塔拉齐设计了一个由不透明热塑性塑料制成的标签,用于锁扣的嵌入,因此销钉精确排列。
它奏效了。 4月17日,他和一小船的工程师穿上救生衣,拉上拉链,来到驳船上,观看无淹没屏幕的擦洗。
塔拉齐在驳船甲板上说:“看到它的实际行动真的很酷。我们通常不会看到最终项目或我们的零件如何融入其中。看到我们正在发挥作用真的很有意义。”
康奈尔能源转型项目经理斯泰西·爱德华兹(Stacey Edwards)表示,LSC系统使该大学能够绕过工业冷水机组,大大降低了用电量和成本,为康奈尔和伊萨卡高中降温。 但在一段时间内,进入工厂热交换器的冷水压力下降,最终需要进行干预。
上周,工程师们派遣了三只圆柱形“猪”通过2英里长的管道,从卡育加湖抽取冰水,为大学降温。 上一次“清管”是在2015年进行的,它清除了积聚的入侵贻贝和碎屑,从而降低了系统的压力和有效性。
爱德华兹说:“我们把水抽进来,然后直接送回,所以我们不想对其进行化学处理,我们必须进行机械清洗。”他指出,压力损失不是线性的,大部分损失发生在清洗后的第一年(上次清洗是在2015年)。 干旱和湖泊水位等变量会显著影响压力水平。 今年早些时候,他们记录到压力降低了,知道是时候清理了。
爱德华兹抓住了一个恰当的比喻:它就像一个软木塞被推过一根2英里长的软管,轻轻地从里面刮下碎片。 或者,这就像用一个腐烂但又粘糊糊的棉花糖擦拭57英寸直径的高脚杯的内部,这种东西很粗糙,足以有效地完成这项工作。
擦洗器/刮板称为清管器,是一个长7½英尺、直径5英尺的圆柱体,具有研磨性,但不太坚固,会破坏阀门或沿其长路径的换向弯头。 本月,他们将连续派出三头清管器进行2英里长的挑战,然后将在进水阀上方重新安装八角滤网,重新安置驳船码头,并在几年内完成这项Roto-Rooter-seque任务。
1994年提出的整个湖泊源冷却系统的成本 1998年批准的,并不便宜。 但康奈尔大学负责能源与可持续发展的副总裁伯特·布兰德表示,即使是5850万美元,也为大学节省了数百万美元,并减少了对化石燃料的依赖,这是简单更换现有电动制冷机费用的两倍。
爱德华兹说,这项用三头猪进行贻贝采集的项目可能会花费75万美元以上。 为了恢复每分钟32000加仑冷水的理想压力,该项目需要15名工程师和熟练技工的专业知识,包括康奈尔大学本科生和水下机器人,工作了一个多月。
爱德华兹说:“要说所有这些努力是否产生了一个不那么“杂乱无章”的系统,还为时过早。”“除非我们重新开始运行,并随着时间的推移跟踪污垢,否则我们不知道它有多干净。”