CN104695461A - 一种立柱式定日镜安装基座及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于塔式太阳能热电站的定日镜安装的立柱式定日镜安装基座，本发明同时还涉及该种基座的安装方法。所述立柱式定日镜安装基座包括立柱主体和位于立柱主体下端的防旋转构件；其中，所述立柱主体的底部为开口设计；该立柱式定日镜安装基座通过将混凝土浇筑于地面预先挖好的安装孔中而由混凝土直接固定安装在土壤中，所述防旋转构件通过与所述混凝土的牢固结合来防止所述立柱主体自身在外部载荷下发生旋转。本发明的立柱式定日镜安装基座及其安装方法安装效率高，施工成本低，而且适合凹凸起伏较大的地面，其上设置的防旋转结构牢固耐用。

Description

一种立柱式定日镜安装基座及其安装方法

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，尤其涉及塔式太阳能热发电领域，特别涉及一种定日镜安装基础结构及其安装方法。

背景技术

在能源领域，太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，在太阳能发电领域，太阳能发电方式有光伏发电和热发电两种。随着科学技术的发展，特别是计算机控制技术的兴起，太阳能热发电技术是光伏发电技术之后的新兴太阳能利用技术。太阳能热发电是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳直射光的能量聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，以蒸汽驱动汽轮机发电。

塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜(定日镜)将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器(吸热器)上, 通过加热里面的流体推动涡轮转动来发电。其中，定日镜的安装固定需要使用牢靠的固定座设置于地面。当前，一些定日镜立柱基座的安装采用先在地面预埋一个基座，再在基座上面安装立柱的方法，如中国专利200710179308.7公开的一种定日镜支撑装置，其中涉及到的定日镜基座是独立固定在地面上的，这种安装固定方式需要先在地面设置一个坚实的基座，再将立柱安装上去，这种立柱及安装方法不仅安装效率低，施工成本高，而且不适合凹凸起伏较大的地面。

现有技术中另外一种安装定日镜基座的方式是在立柱主体的底部焊接翼状的构件，然后将立柱底部部分埋于地下，该翼状构件可以起到防止定日镜基座发生旋转的作用，但在立柱主体上焊接构件，当立柱受到外力作用时，焊接的翼状构件容易变形，甚至会由于焊接结构被破坏，使翼状构件从立柱主体上脱落。

发明内容

本发明提供一种立柱式定日镜安装基座及其安装方法，能牢靠地固定定日镜，使得定日镜在风载下无法转动，增强定日镜的整体平稳性和抗风性，并满足大型塔式太阳能热发电站能够在沙漠、戈壁滩等具有松土或冻土土质结构的环境下安装定日镜的要求。

本发明的技术方案如下：

一种立柱式定日镜安装基座，包括立柱主体和位于立柱主体下端的防旋转构件；其中，所述立柱主体的底部为开口设计；该立柱式定日镜安装基座通过将混凝土浇筑于地面预先挖好的安装孔中而由混凝土直接固定安装在土壤中，所述防旋转构件通过与所述混凝土的牢固结合来防止所述立柱主体自身在外部载荷下发生旋转；其中，

所述防旋转构件设置于所述立柱主体下端的内部或表面，并且，所述防旋转构件的最大宽度不超过所述立柱主体的直径；或，所述防旋转构件设置为沿所述立柱主体径向贯穿，并且为柱状结构。本立柱式定日镜安装基座用于牢固稳定的支撑定日镜，并具有防止旋转功能。

本发明的立柱式定日镜安装基座的底部设置为开口结构，从而在将立柱式定日镜安装基座埋于土壤中浇筑混凝土时，未凝固的混凝土可沿该开口结构进入立柱主体内部，待混凝土凝固后，既可以在立柱主体内部形成一个密封的环境，防止土壤颗粒通过立柱主体内部进入定日镜内部而影响定日镜其他构件的正常运转，又可以防止立柱主体在外力作用下发生转动；同时，由于立柱主体内部和外部均有混凝土包裹，可以大大增强立柱主体的稳定性，不仅可以防止立柱主体发生转动，还可以防止立柱主体在径向方向发生晃动。

所述防旋转构件位于立柱的下端，其防旋转结构可以是多种的，但最终都是通过与混凝土的牢固结合，起到防旋转的作用。

在本发明的一种技术方案中，所述防旋转构件设置于所述立柱主体下端的内部或表面，并且，所述防旋转构件的最大宽度不超过所述立柱主体的直径，将防旋转构件设置为最大宽度不超过立柱主体直径，可以减小为埋设立柱式定日镜安装基座所挖的安装孔的直径，减小工作量，同时，还能防止防旋转构件宽度过大，与坑的内壁刮蹭造成的入坑难的问题。在本发明的另一种技术方案中，所述防旋转构件设置为沿所述立柱主体径向贯穿，并且为柱状结构。将防旋转构件设置为贯穿立柱主体的柱状结构，与仅在立柱主体外壁焊接翼状构件相比，当立柱主体在外力作用下有旋转趋势时，采用在外壁焊接翼状防旋转构件的方式在焊接处受力过大，焊接的翼状构件容易脱落，从而使定日镜基座失去防旋转能力，即使翼状防旋转构件不会脱落，在巨大扭矩力的作用下，翼状的防旋转构件也容易发生变形，从而使防旋转能力降低，而本发明采用的贯穿结构，即使焊接位的焊接结构松动，贯穿结构仍然能够起到良好的防旋转的作用。

本发明同时提供一种立柱式定日镜安装基座的安装方法，其包括以下步骤：

⑴ 在安装立柱式定日镜安装基座的指定地面上钻安装孔，并将安装孔中土壤排出安装孔外；其中，所述安装孔的直径大于所述立柱式定日镜安装基座的最大外围尺寸；所述立柱式定日镜安装基座为上述任一的立柱式定日镜安装基座；

(2) 在所述安装孔内注入混凝土，注入的混凝土的量至少要能够完全覆盖所述立柱式定日镜安装基座的防旋转构件，并在所述混凝土凝固之前将所述立柱式定日镜安装基座插入所述安装孔中；

(3) 再次向所述安装孔中灌注混凝土直到填满该安装孔与地面齐平为止，夯实混凝土，并且在该过程中，保证所述立柱式定日镜安装基座位置不发生任何偏移，直至安装孔中混凝土完全固化。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

第一，本发明的立柱式定日镜安装基座的安装方法不需要预埋基座，因此安装效率高，施工成本低，而且适合凹凸起伏较大的地面；

第二，本发明的立柱式定日镜安装基座的底部设置为开口结构，从而在将立柱式定日镜安装基座埋于土壤中浇筑混凝土时，未凝固的混凝土可沿该开口结构进入立柱主体内部，待混凝土凝固后，既可以在立柱主体内部形成一个密封的环境，防止土壤颗粒通过立柱主体内部进入定日镜内部而影响定日镜其他构件的正常运转，又可以防止立柱主体在外力作用下发生转动；同时，由于立柱主体内部和外部均有混凝土包裹，可以大大增强立柱主体的稳定性，不仅可以防止立柱主体发生转动，还可以防止立柱主体在径向方向发生晃动；

第三，本发明的立柱式定日镜安装基座上设置的防旋转结构通过与混凝土的牢固结合，起到防旋转的作用，牢固耐用。

附图说明

图1是塔式太阳能热电站的示意图；

图2是本发明的定日镜整体结构示意图；

图3是本发明实施例的立柱式定日镜安装基座整体结构图；

图4是本发明实施例的立柱式定日镜安装基座的安装示意图；

图5是本发明实施例的第一种防旋转构件示意图；

图6是本发明实施例的第二种防旋转构件示意图；

图7是本发明实施例的第三种防旋转构件示意图；

图8是本发明实施例的第四种防旋转构件示意图；

图9是本发明实施例的第五种防旋转构件示意图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

请参见图1，塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜(定日镜)将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器(吸热器)上, 通过加热里面的流体推动涡轮转动来发电，其中定日镜具有聚光集热的作用。一个典型的定日镜的整体结构请参见图2，其主要包括反射镜面组1、仰角驱动装置2、方位角驱动装置3、连接座4、立柱5、反射镜面11、反射镜面组支架12，反射镜面组由多个反射镜面组成。

针对现有定日镜安装由于需要预埋基座而导致的安装效率低，施工成本高，和不适合凹凸起伏较大的地面等问题，以及现有定日镜立柱焊接的翼状防旋转构件容易变形损坏等问题，本发明提供一种立柱式定日镜安装基座，其包括立柱主体和位于立柱主体下端的防旋转构件；其中，所述立柱主体的底部为开口设计；该立柱式定日镜安装基座通过将混凝土浇筑于地面预先挖好的安装孔中而由混凝土直接固定安装在土壤中，所述防旋转构件通过与所述混凝土的牢固结合来防止所述立柱主体自身在外部载荷下发生旋转。本发明的立柱式定日镜安装基座用于牢固稳定的支撑定日镜，并具有防止旋转功能。

根据通常定日镜立柱的结构，本发明的实施例的立柱式定日镜安装基座在立柱主体的上端还固定设置有法兰。

本发明的立柱式定日镜安装基座的一个具体的实施方式如图3所示，其中提供一种立柱式的定日镜安装基座5（以下简称立柱5），包括立柱主体51、立柱上法兰52和防旋转构件54，以及用于加强立柱上法兰52的固定的若干加强筋板53，加强筋板53至少3条，并被等分布置于立柱上法兰52的大端面与立柱主体51的外圆周表面之间。并且，由于防旋转构件54存在多种结构，并不一定是图3中虚线所示的圆柱状，因此防旋转构件54用虚线表示，虚线所示的形状不应理解为对防旋转构件54的具体和实际可采用的形状的限定。该立柱式定日镜安装基座5用于牢固稳定的支撑定日镜，并具有防止旋转功能。该立柱式定日镜安装基座5通过将混凝土浇筑于地面预先挖好的安装孔中而由混凝土直接固定安装在土壤中，防旋转构件54通过与混凝土的牢固结合来防止立柱主体51自身在外部载荷下发生旋转。

请再次参见图3，立柱主体51为中空薄壁的金属圆管，该金属圆管直径在170mm至300mm之间，壁厚在2.0mm至3.3mm之间，或壁厚在3.5mm至4mm之间，总体长度在4m至5m之间，并且该金属圆管包括一个或多个电缆连接通孔。

请参见图4所示，立柱主体51下端为开口设计，且具有防旋转构件54，该防旋转构件54全部被浇筑在混凝土中，起到防止立柱主体51旋转的目的。

本发明的立柱式定日镜安装基座的防旋转构件可以采取多种形状和结构。在一些实施方式中，所述防旋转构件设置于所述立柱主体下端的内部或表面，并且，所述防旋转构件的最大宽度不超过所述立柱主体的直径，所述防旋转构件的长度在200mm至1000mm之间。在另一些实施方式中，所述防旋转构件设置为沿所述立柱主体径向贯穿，并且为柱状结构。

请参见图5所示，其为防旋转构件的一种具体实施方式，在该实施方式中，防旋转构件为在立柱主体51底端内部焊接固定的一个十字结构55，该十字结构55长度不小于200mm，以保证有足够的长度使防旋转作用有效。当装设有这个十字结构55的立柱式定日镜安装基座插入地面预先挖好的安装孔后，会有部分混凝土流入此十字结构55中，当混凝土固化后，此十字结构55的存在将使得立柱无法在所述安装孔中自由旋转，从而起到防止立柱5旋转的作用。十字结构55的固定方式除使用焊接外，还可以使用其它任何合适的方式。

请参见图6所示，其为防旋转构件的另一种具体实施方式，在该实施方式中，防旋转构件为在立柱主体51底端被加工成的锯齿形结构56，当立柱5被插入地面预先挖好的安装孔后，底端的锯齿形结构56会与混凝土充分接触，并在混凝土完全固化后起到防止立柱5旋转的作用。

请参见图7所示，其为防旋转构件的又一种具体实施方式，在该实施方式中，防旋转构件为在立柱主体51底端开设的2个以上的长形槽口57，每一该长形槽口宽度不小于10mm，槽口长度不小于200mm。当立柱5被插入地面预先挖好的安装孔后，底端的长形槽口57会与混凝土充分接触并使部分混凝土通过长形槽口57流入立柱主体51内，当混凝土固化后，将使得立柱5无法在所述安装孔中自由旋转，起到防止立柱5旋转的作用。

请参见图8所示，其为防旋转构件的又一种具体实施方式，在该实施方式中，防旋转构件为在立柱主体51底端侧壁上加工的圆周阵列分部的多个小孔58，每个小孔58的直径不小于50mm。在立柱式定日镜安装基座5安装的过程中混凝土通过该些小孔58流入立柱主体51内部，混凝土凝固后多个小孔58起到防止立柱5旋转的作用。

请参见图9所示，其为防旋转构件的又一种具体实施方式，在该实施方式中，防旋转构件为在立柱主体51的底端沿立柱主体51的径向贯穿的一圆管59。该圆管59直径不大于200mm，长度不大于600mm。当立柱5完成安装且混凝土固化后，径向延伸的圆管59将被混凝土固定，从而起到防止立柱5旋转的作用。在本实施方式中，圆管可用方管或其他横截面形状的柱状管来替代。

所述的立柱上法兰52为一金属圆板，该金属圆板上加工有多个螺纹孔和通孔，该些螺纹孔和通孔用于安装定日镜构件，并且该些螺纹孔或通孔的数量为6个或以上；立柱上法兰52具有一大端面，该大端面牢固固定于立柱主体51的一端，并与防旋转构件54分别布置于所述立柱主体51的两端，并且，至少3道法兰加强筋板53被等分布置于立柱上法兰52的大端面与立柱主体51的外圆周表面之间，用于加强上法兰52的固定。

此处提供一种立柱式定日镜安装基座的安装方法实施例，其步骤如下，并请结合参考图4:

步骤一：通过螺旋钻机等类机械在地面62的指定位置钻安装孔61，达到指定深度，并将安装孔61中土壤排出安装孔外，所述安装孔61的直径大于所述立柱式定日镜安装基座的最大外围尺寸，安装孔61的直径较好的可以为350-700mm，安装孔61的深度为2.0-3.3m，或者安装孔61的深度接近或等于立柱式定日镜安装基座长度的2/3；当立柱主体51上的防旋转构件54设置于立柱主体51下端的内部或表面，并且，防旋转构件54的最大宽度不超过立柱主体51的直径时，立柱式定日镜安装基座的最大外围尺寸即为立柱式定日镜安装基座的最大外径；而当立柱主体51上的防旋转构件54设置为沿立柱主体1径向贯穿的柱状结构时，立柱式定日镜安装基座的最大外围尺寸即为该柱状结构的长度；

步骤二：所述立柱5通过机械设备竖直插入所述安装孔61中，该立柱5插入所述安装孔61中的位置，基本位于该安装孔61的中心，并通过工装保证，使得该立柱与水平面保持±5°以内的垂直度，以及该立柱式定日镜安装基座5上的某一参考点朝向一致，并且最好是同时立柱上法兰52的表面离地面指定高度一致；

步骤三：在所述安装孔61中灌注水泥混凝土，直到填满该安装孔61与地面齐平为止，夯实水泥混凝土，在该过程中，保证立柱式定日镜安装基座5的位置不发生任何偏移，直至安装孔61中水泥混凝土完全固化。其中，所述立柱式定日镜安装基座5的立柱主体51安装到地面以下的长度在1.8m至3.0m之间。

本发明的优点在于：立柱式定日镜安装基座的结构设计简单，无需预埋基座，并采用中空薄壁管结构，重量轻，刚性好，成本低，适合批量生产，并设置有防旋转构件，具有牢固长久的防转功能，而且安装施工方便。

本发明所公开的主题所属的领域的技术人员将易于理解，在不脱离本发明( 加以必要的修订) 范围的情况下，可对其进行多种变化、变更和修改。

Claims (17)

1.一种立柱式定日镜安装基座，其特征在于，包括立柱主体和位于立柱主体下端的防旋转构件；其中，所述立柱主体的底部为开口设计；该立柱式定日镜安装基座通过将混凝土浇筑于地面预先挖好的安装孔中而由混凝土直接固定安装在土壤中，所述防旋转构件通过与所述混凝土的牢固结合来防止所述立柱主体自身在外部载荷下发生旋转；其中，

所述防旋转构件设置于所述立柱主体下端的内部或表面，并且，所述防旋转构件的最大宽度不超过所述立柱主体的直径；或，所述防旋转构件设置为沿所述立柱主体径向贯穿，并且为柱状结构。

2.根据权利要求1所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，对于设置于所述立柱主体下端的内部或表面的防旋转构件，所述防旋转构件的长度在200mm至1000mm之间。

3.根据权利要求1或2所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述防旋转构件是在所述立柱主体的底端内部设置的非连续的阵列排布的凸起或者翼片，所述凸起或翼片构成的防旋转构件整体的长度不小于200mm。

4.根据权利要求3所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述防旋转构件是在所述立柱主体的底端内部固定设置的一个十字结构件。

5.根据权利要求1或2所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述防旋转构件是在所述立柱主体的底端被加工成的锯齿形结构。

6.根据权利要求1或2所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述防旋转构件是在所述立柱主体的底端开设的2个以上的长形槽口，所述长形槽口的宽度不小于10mm，长度不小于200mm。

7.根据权利要求1或2所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述防旋转构件是在所述立柱主体的底端侧壁上加工的若干圆周阵列分布的小孔，所述小孔直径不小于50mm。

8.根据权利要求1或所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述防旋转构件是在所述立柱主体的底端设置的一径向穿过所述立柱主体的圆管，所述圆管直径不大于200mm，且所述圆管长度不小于所述立柱主体的直径且不大于600mm。

9.根据权利要求1所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述立柱主体为中空薄壁的金属圆管，该金属圆管直径在170mm至300mm之间，壁厚在2.0mm至3.3mm之间，或壁厚在3.5mm至4mm之间，总体长度在4m至5m之间，并且所述金属圆管包括一个或多个电缆连接通孔。

10.根据权利要求1或2或3所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述立柱主体上端还固定设置有法兰。

11.根据权利要求10所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述立柱主体上端的法兰为一金属圆板，该金属圆板上加工有多个用于安装定日镜构件的螺纹孔和通孔，所述法兰具有一大端面，所述大端面牢固固定于所述立柱主体的一端，并与所述立柱主体的具有防旋转构件的一端分别布置于所述立柱主体的两端，并且，用于加强所述法兰的固定的至少3条加强筋板被等分布置于所述法兰的大端面与所述立柱主体的外圆周表面之间。

12.根据权利要求11所述的立柱式定日镜安装基座，其特征在于，所述立柱主体上端的法兰上加工的螺纹孔或通孔的数量为6个或以上。

13.一种立柱式定日镜安装基座的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴ 在安装立柱式定日镜安装基座的指定地面上钻安装孔，并将安装孔中土壤排出安装孔外；其中，所述安装孔的直径大于所述立柱式定日镜安装基座的最大外围尺寸；所述立柱式定日镜安装基座为权利要求1-12中任一项所述的立柱式定日镜安装基座；

(2) 在所述安装孔内注入混凝土，注入的混凝土的量至少要能够完全覆盖所述立柱式定日镜安装基座的防旋转构件，并在所述混凝土凝固之前将所述立柱式定日镜安装基座插入所述安装孔中；

(3) 再次向所述安装孔中灌注混凝土直到填满该安装孔与地面齐平为止，夯实混凝土，并且在该过程中，保证所述立柱式定日镜安装基座位置不发生任何偏移，直至安装孔中混凝土完全固化。

14.根据权利要求13所述的立柱式定日镜安装基座的安装方法，其特征在于，所述安装孔的深度为2.0-3.3m；所述安装孔的直径为350-700mm。

15.根据权利要求13或14所述的立柱式定日镜安装基座的安装方法，其特征在于，所述安装孔的深度接近或等于立柱式定日镜安装基座长度的2/3。

16.根据权利要求13或14所述的立柱式定日镜安装基座的安装方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将所述立柱式定日镜安装基座插入所述安装孔需使该立柱式定日镜安装基座基本位于该安装孔的中心，同时所述立柱式定日镜安装基座与水平面保持±5°以内的垂直度，以及该立柱式定日镜安装基座上设定的某一参考点的朝向一致。

17.根据权利要求13或14所述的立柱式定日镜安装基座的安装方法，其特征在于，所述立柱式定日镜安装基座的立柱主体安装到地面以下的长度在1.8m至3.0m之间。