固定式光伏支架设计简介

固定式光伏支架设计简介目录机械设计原则和设计程序14连接方式4支架材料及选型3载荷计算5光伏支架常见形式2固定支架应用实例7方阵布局6基本原则1.满足工作能力的要求：①职能要求：可执行性、可靠性②使用要求：便于操作、维护……①推广三化：系列化；通用化；标准化②采用四新：新技术、新材料、新产品、新结构③采用高效传动装置④采用适当的保护和润滑装置⑤采用可靠的密封装置3.工艺要求：4.其他1.机械设计的基本原则和设计程序设计程序：提出任务、制定计划→本体设计→试制试验→投产销售→市场反馈→修改方案→修改本体设计……...1.机械设计的基本原则和设计程序一、机械零件的失效机械零件的失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动失效、噪声失效、精度失效、可靠性失效机械零件的主要失效形式和设计计算准则1.机械设计的基本原则和设计程序1.机械设计的基本原则和设计程序机械零件的计算准则工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则。1.机械设计的基本原则和设计程序机械零件的工作能力要求：1.强度准则：确保零件不发生断裂破坏或过大的塑性变形，是最基本的设计准则。2.刚度准则：3.寿命准则4.振动稳定性准则：确保零件不发生超过要求的弹性变形。：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。主要针对高速运转机械的设计5.可靠性性准则：无故障性、耐久性、可修复性、可保持性。1.机械设计的基本原则和设计程序工艺性要求：在一定生产规模与生产条件下以最少的加工费用和最简单的加工方法，制造出合乎技术要求的又易装配的零件。（系列化、通用化、标准化）、（新材料、新工艺、新技术、新结构）1.机械设计的基本原则和设计程序2.支架常见形式1.固定式光伏支架支架为固定形式，安装后不可随着太阳轨迹自动调节2.跟踪式光伏支架太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7%，精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率，拓宽了太阳能的利用领域。能根据太阳方位自动调整太阳能面板仰角和方位角使其接收率处于较大状态，提升太阳能接收效率2.支架常见形式3.支架材料及选型1.支架主体一般采用Q235表面镀锌处理以耐腐蚀2.螺栓等连接部位采用强度较高合金钢v型钢:是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材。v选型:支架主题结构部分主要采用型钢主要有工字钢、槽钢、角钢、圆钢，方钢，C型钢，H型钢等3.支架材料及选型角钢可按结构的不同需要组成各种不同的受力构件，也可作构件之间的连接件。广泛地用于各种建筑结构和工程结构，如房梁、桥梁、输电塔、起重运输机械、船舶、工业炉、反应塔、容器架以及仓库货架等。角钢属建造用碳素结构钢，是简单断面的型钢钢材，主要用于金属构件及厂房的框架等。在使用中要求有较好的可焊性、塑性变形性能及一定的机械强度。生产角钢的原料钢坯为低碳方钢坯，成品角钢为热轧成形、正火或热轧状态交货。角钢3.支架材料及选型是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。H型钢分为宽翼缘H型钢（HW）中翼缘H型钢(HM)窄翼缘H型钢（HN）薄壁H型钢（HT）H型钢桩（HU）H型钢3.支架材料及选型C型钢经热卷板冷弯加工而成，壁薄自重轻，截面性能优良，强度高，与传统槽钢相比，同等强度可节约材料30%。3.支架材料及选型适用范围：C型钢广泛用于钢结构建筑的檩条、墙梁，也可自行组合成轻量型屋架、托架等建筑构件。此外，还可用于机械轻工制造中的柱、梁和臂等。C型钢柃条按高度不同分为80、100、120、140、160五种规格，长度可根据工程设计确定，但考虑到运输和安装等条件，全长一般不超过12米。C型钢都是由C型钢成型机自动加工成型的。C型钢成型机根据给定的C型钢尺寸就可以自动完成C型钢的成型工艺。放料①——矫平②——成型③——定型④——矫直⑤——测长⑥——冲拉筋圆孔⑦——冲椭圆连接孔⑧——成型切断⑨C型钢3.支架材料及选型3.支架材料及选型钢管分无缝钢管和焊接钢管（有缝管）两大类。按断面形状又可分为圆管和异形管，广泛应用的是圆形钢管，但也有一些方形、矩形、半圆形、六角形、等边三角形、八角形等异形钢管。是一种中空的长条钢材，大量用作输送流体的管道，如石油、矩形管天燃气、水、煤气、蒸气等，另外，在高弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。矩形管3.支架材料及选型不能受较大集中力灵活，安装方便，构件无须予先处理，适用于轻钢、薄板结构射钉、自攻螺栓连接摩擦面处理，安装工艺略为复杂，造价略高加工方便，对结构削弱少，可拆换，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性、韧性好高强螺栓连接螺栓精度低时不宜受剪，螺栓精度高时加工和安装难度较大装卸便利，设备简单普通螺栓连接费钢、费工传力可靠，韧性和塑性好，质量易于检查，抗动力荷载好铆接对材质要求高，焊接程序严格，质量检验工作量大对几何形体适应性强，构造简单，省材省工，易于自动化，工效高焊接缺点优点连接方法4.钢结构的连接方法一般用作构造焊缝薄板、小型、不同材质结构中手工无（乙炔还原）短、光焊条气焊一般用作构造焊缝薄板点焊通电、加压、机械无无电阻焊质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强任意焊缝人工操作前进CO2气体保护连续焊丝半自动焊质量均匀、塑性、韧性好，抗腐蚀性强长而简单的焊缝全自动焊剂连续焊丝自动焊比自动焊略差工位复杂，形状复杂之焊缝全手动附于焊条之药皮短焊条(350－400mm)手工焊电弧焊质量状况适应范围操作方式焊剂焊条焊接方法4.钢结构的连接方法nn螺栓的排列螺栓的排列4.钢结构的连接方法v螺栓在构件上的排列应满足受力、构造和施工要求：（1）受力要求：在受力方向螺栓的端距过小时，钢材有剪断或撕裂的可能。各排螺栓距和线距太小时，构件有沿折线或直线破坏的可能。对受压构件，当沿作用方向螺栓距过大时，被连板间易发生鼓曲和张口现象。（2）构造要求：螺栓的中矩及边距不宜过大，否则钢板间不能紧密贴合，潮气侵入缝隙使钢材锈蚀。（3）施工要求：要保证一定的空间，便于转动螺栓板手拧紧螺帽。螺栓的各距应满足规定的要求（P84，表3.4）4.钢结构的连接方法v螺栓连接除了满足上述螺栓排列的容许距离外，根据不同情况尚应满足下列构造要求：（1）为了使连接可靠，每一杆件在节点上以及拼接接头的一端，永久性螺栓数不宜少于两个。（2）对直接承受动力荷载的普通螺栓连接应采用双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施。例如采用弹簧垫圈，或将螺帽或螺杆焊死等方法。（3）由于C级螺栓与孔壁有较大间隙，只宜用于沿其杆轴方向受拉的连接。承受静力荷载结构的次要连接、可拆卸结构的连接和临时固定构件用的安装连接中，也可用C级螺栓受剪。（4）沿杆轴方向受拉的螺栓连接中的端板（法兰板），应适当加强其刚度（如加设加劲肋），以减少撬力对螺栓抗拉承载力的不利影响。4.钢结构的连接方法焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下优点：v1）不需打孔，省工省时；v2）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便；v3）气密性、水密性好，结构刚度较大，整体性较好。4.钢结构的连接方法焊接连接v缺点v1）焊接附近有热影响区，材质变脆；v2）焊接的残余应力使结构易发生脆性破坏，残余变形使结构形状、尺寸发生变化；v3）焊接裂缝一经发生，便容易扩展。常见的焊接缺陷：裂纹、气孔、未焊透、夹渣、咬边、烧穿、凹坑、塌陷、未焊满。4.钢结构的连接方法焊接连接4.钢结构的连接方法焊缝连接形式按被连接钢材的相互位置可分为对接、搭接、T型连接和角部连部四种。这些连接所采用的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝。对接焊缝：在两焊件连接面的间隙内，用溶化的焊条金属填设，并与焊件溶化部分相结合，形成的焊缝。角焊缝：焊缝金属填充在被连接件形成的直（斜）角区域内的焊缝。焊接连接4.钢结构的连接方法对接连接主要用于厚度相同或接近相同的两构件的相互连接。（a）所示为采用对接焊缝的对接连接，由于相互连接的两构件在同一平面内，因而传力均匀平缓，没有明显的应力集中，且用料经济，但是焊件边缘需要加工，被连接两板的间隙和坡口尺寸有严格的要求。焊接连接4.钢结构的连接方法5.载荷计算假象载荷固定荷重（G）组件质量（包括边框）GM+框架自重GK1+其他GK2固定载荷G=GM+GK1+GK2风压荷重（W）（加在组件上的风压力（WM）和加在支撑物上的风压力（WK）的总和）。W=1/2×（CW×σ×V02×S）×a×I×J积雪载荷（S）。与组件面垂直的积雪荷重。地震载荷（K）。加在支撑物上的水平地震力总荷重（W）正压：5）=1）+2）+3）+4）负压：5）=1）-2）+3）+4）BCAA-B间的弯曲应力顺风时A-B点上发生的弯曲力矩：M1=WL2/8应力σ1=M1/ZA-B间的弯曲B-C间的弯曲应力和弯曲形变C-D间的弯曲应力和弯曲形变支撑臂的压曲支撑臂的拉伸强度安装螺栓的强度5.载荷计算6.方阵布局原则：选择排与排的间距确保前排组件的影子沿南北方向的投影尽可能不遮挡后排国标规定：系统应保证冬至日9：00-15：00之间方阵不出现遮挡典型的1米固定立杆影子全年变化图（常州地区）：6.方阵布局6.方阵布局6.方阵布局为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:D=0.707H/tan〔arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)〕1.阵列间距为了避免阵列之间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于D:D=0.707H/tan〔arcsin(0.648cosΦ-0.399sinΦ)〕式中Φ为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差）。重庆地理位置北纬29.56Φ=29.56高度差H=1.6m代入上式计算得D=2.87m6.方阵布局计算实例2.阵列排布在400m*25m矩形场地可以排5排每排两块非晶硅薄膜面板分列每排可布400m/1.1m=363块3.容量计算每块电池板功率为90w阵列容量=90w*363块*2*5排=326700W=326.7KW计算实例6.方阵布局河北农业大学太阳能并网发电系统设计制图邢晓波比例：500审核日期序号图图安装说明：每６块为一组，将电池板固定在槽钢上，然后将槽钢镶嵌在水泥面（与水平面成３０°角）上。每３组是一个方阵共５个方阵。注释：图１代表电池板图２代表５号槽钢焊接框方阵正视图6.方阵布局1MWp光伏场地占地面积166×211=35026㎡。6.方阵布局7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例7.固定支架应用实例FirstProjectTerm·东旭集团