CN217643224U - 一种光伏柔性支架抗风结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏发电设施结构技术领域，且公开了一种光伏柔性支架抗风结构，包括抗风拉索、导杆、活塞、液体阻尼材料、主副套管等,拉索一端与光伏柔性支架的主缆相连，一端与导杆相连，在导杆中间位置处设置有活塞,主副套管内部充满液体阻尼材料,相较于传统的固定式抗风结构，导杆可在主套管内进行轴向相对运动，由于活塞上下的压力差导致液体阻尼材料从活塞的开孔中通过，从而产生阻尼力，起到了耗散能量的作用，保证与抗风拉索相连的光伏组件不会因受到风荷载作用产生较大的位移而发生结构破坏,本实用新型有效提高了光伏柔性支架结构在风荷载作用下的适用性，在风压较大的区域相比盲目增大光伏支架结构刚度的措施，经济性更佳。

Description

一种光伏柔性支架抗风结构

技术领域

本实用新型涉及光伏发电设施结构技术领域，具体为一种光伏柔性支架抗风结构。

背景技术

随着我国在联合国气候大会上作出了“碳达峰、碳中和”的庄严承诺，“3060”双碳目标已经上升为国家战略，为早日实现双碳目标，绿色清洁能源快速走上了历史舞台，其中光伏发电因其简单高效、适用范围广、推广便利等诸多优点，在近年来发展较快，拥有较为广阔的发展前景，目前，传统的光伏电站，如屋面光伏、山地光伏等，采用的光伏支架类型几乎均为固定式刚性支架，如钢框架、铝合金框架或者钢筋混凝土结构等，此类刚性支架的跨度通常较小，一般不超过10米，如需应用至较大跨度，其经济性较差，因此，近年来出现了光伏柔性支架结构，采用柔性的缆索结构，作为光伏组件的主要传力构件，再将荷载传递至刚性支架或基础上，此种光伏柔性支架结构可以明显增大跨径，目前最大跨径可为几十米以上，甚至超过一百米，但与此同时，光伏柔性支架在跨度较大时，其位移也较为明显，尤其是在风压较大的地区，风荷载作用引起的位移甚至会成为主控因素，造成光伏组件的大面积破坏，使光伏电站无法正常运行，为克服大跨度光伏柔性支架在风荷载作用下位移过大的问题，寻求一种既经济高效又不受跨度和地域限制的光伏柔性支架抗风结构就显得十分必要，因此亟需一种光伏柔性支架抗风结构。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种光伏柔性支架抗风结构，具备保证与抗风拉索相连的光伏组件不会因受到风荷载作用产生较大的位移而发生结构破坏，有效提高了光伏柔性支架结构在风荷载作用下的适用性，并且经济性较高，等优点，解决了光伏柔性支架在跨度较大时，其位移也较为明显，尤其是在风压较大的地区，风荷载作用引起的位移甚至会成为主控因素，造成光伏组件的大面积破坏，使光伏电站无法正常运行的问题。

(二)技术方案

为实现上述实现什么功能目的，本实用新型提供如下技术方案：一种光伏柔性支架抗风结构，包括抗风拉索、导杆、活塞、液体阻尼材料、主套管、副套管、底板、刚性基础、加劲板、光伏组件，所述抗风拉索为柔性缆索结构，可与光伏柔性支架主缆采用相同材质，通常可为钢丝绳、钢绞线或其他合适的材质，其一端与光伏柔性支架的主缆相连，或者直接与光伏组件相连，另一端与导杆上部的环形扣相连，抗风拉索数量可为一根或者多根，如需考虑防腐问题，也可对其进行热镀锌处理，或者采用PE套管等防腐措施。

所述导杆其上端为一圆环扣结构，以供与抗风拉索相连，下端为圆形钢棒，贯穿主套管，并伸入至副套管中，在导杆中间位置处设置有活塞，当抗风拉索牵引导杆活动时，导杆与活塞一并在主套管内进行轴向活动，导杆的长度需保证其在副套管的一端不会从副套管中脱离而进入主套管。

所述活塞为一圆形钢板，活塞与导杆焊接接连，或者一体浇筑成型，活塞带有数个环形布置的开孔，开孔的目的是为了活塞在主套管中运动时，供液体阻尼材料在开孔中流动，产生阻尼力。

所述主套管为钢套管，在套管上下两端设有封板，套管与封板共同形成密闭空间以容纳液体阻尼材料，保证液体阻尼材料在主套管内的体积保持不变。

所述副套管同为钢套管，其上端通过封板与主套管隔开，下端通过封板与底板焊接成整体，将导杆所受到的抗风拉索拉力传递至底板与刚性基础上，副套管内为空腔，不填充液体阻尼材料，副套管的主要作用是保证导杆的下端始终处于副套管空腔之中；如若没有副套管而只有主套管时，在导杆向下运动过程中，由于主套管外的部分导杆进入主套管内，占据了套管内的一部分体积，液体阻尼材料的压缩性较小，从而会使套管内的压强逐渐增大，当到达临界值时，导杆便无法运动，此时整个结构类似于一个刚性结构，即退化成传统的刚性抗风连接装置，无法继续发挥作用，反之，当导管向上运动时，离开套管内的导杆体积无法补偿，套管内会形成部分空腔，压强减小，形成真空，使得导杆不能自由运动，也类似于刚性结构。

所述液体阻尼材料可为黏滞流体阻尼材料或其他合适的阻尼材料，液体阻尼材料填满主套管，在导杆带动活塞沿着主套管轴向运动时，由于活塞上下的压力差使得液体阻尼材料从活塞开孔中流过，产生相应的阻尼力，阻碍导杆的运动，从而间接为抗风拉索提供了阻尼力，以耗散风荷载对柔性光伏组件作用时产生的能量，减小光伏组件的风致振动反应，保护光伏组件不受破坏。

所述底板为普通圆形钢板或方形钢板，其通过螺栓连接或者焊接的形式与刚性基础相连，并与副套管焊接。

所述加劲板为切角钢板，环形布置于副套管四周，其尺寸与数量可根据现场实际需要确定。

所述刚性基础可为现浇混凝土基础，也可以是其他固定件，比如钢梁、混凝土地梁或其他可供抗风结构作为刚性基础的构件。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种光伏柔性支架抗风结构，具备以下有益效果：

本实用新型将连接有抗风拉索的导杆与内置液体阻尼材料的套管组合成新型光伏柔性支架抗风结构。相较于传统的固定式(即导杆不可动)抗风结构，导杆可在主套管内进行轴向相对运动，导杆移动时，由于活塞上下的压力差导致液体阻尼材料从活塞的开孔中通过，从而产生了阻尼力，起到了耗散能量的作用，保证与抗风拉索相连的光伏组件不会因受到风荷载作用产生较大的位移而发生结构破坏；

本实用新型有效提高了光伏柔性支架结构在风荷载作用下的适用性，并且经济性较高，相比通过盲目增加刚度来提高光伏柔性支架结构抗风能力的措施而言，本实用新型兼具实用性与经济性，在风压较大的区域尤其具有经济性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的抗风索结构立面示意图；

图2为本实用新型实施例中的抗风索结构俯视图；

图3为本实用新型实施例中的活塞结构示意图；

图4为光伏柔性支架体系整体示意图；

其中：1-导杆、2-套管上封板、3-主套管、4-副套管、5-活塞、6-阻尼孔、7-液体阻尼材料、8-套管中间封板、9-加劲板、10-套管下封板、11-底板、12-刚性基础、13-抗风拉索、14-螺栓、15-主缆、16-光伏组件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参照图1、图2和图3所示，一种光伏柔性支架抗风结构，主要包括导杆1、套管上封板2、主套管3、副套管4、活塞5、阻尼孔6、液体阻尼材料7、套管中间封板8、加劲板9、套管下封板10、底板11、刚性基础12、抗风拉索13、螺栓14、主缆15、光伏组件16，所述抗风拉索13为柔性缆索结构，材质为钢丝绳；其一端与光伏柔性支架的主缆15相连，或者直接与光伏组件16相连，另一端与导杆11上部的环形扣相连，抗风拉索13数量最多为三根。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述导杆11，其上端为一圆环扣结构，以供与抗风拉索13相连；下端为圆形钢棒，贯穿主套管33，并伸入至副套管44中，导杆1长度能保证在副套管4的一端不会从副套管4中脱离而进入主套管3，导杆1中间位置处设置有活塞55，当抗风拉索13牵引导杆1活动时，导杆1与活塞5一并在主套管3内进行轴向活动。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述活塞55为一圆形钢板，活塞5与导杆1焊接接连，活塞5带有6个环形布置的开孔6。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述主套管33为钢套管，在套管上下两端设有封板2和封板8，套管与封板共同形成密闭空间以容纳液体阻尼材料7，保证液体阻尼材料7在主套管3内的体积保持不变。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述副套管44同为钢套管，其上端通过封板8与主套管3隔开，下端通过封板10与底板11焊接成整体，将导杆11所受到抗风拉索13的拉力传递至底板11与刚性基础12上，副套管4内为空腔，不填充液体阻尼材料7。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述液体阻尼材料7为黏滞流体阻尼材料，液体阻尼材料7填满主套管3，在导杆11带动活塞5沿着主套管3轴向运动时，由于活塞5上下的压力差使得液体阻尼材料7从活塞5开孔中流过，产生相应的阻尼力，阻碍导杆1的运动，从而间接为抗风拉索13提供了阻尼力，以耗散风荷载对柔性光伏组件16作用时产生的能量，减小光伏组件16的风致振动反应，保护光伏组件16不受破坏。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述底板11为普通方形钢板，其通过螺栓14与刚性基础12相连，并与副套管44焊接。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述加劲板9为切角钢板，环形布置于副套管4四周，数量为四块。

进一步的，上述光伏柔性支架抗风结构中，所述刚性基础12为现浇混凝土基础，其作用是将上部套管与导杆1的荷载传递至地基中。

工作原理

使用时，将连接有抗风拉索13的导杆1与内置液体阻尼材料7的套管组合成新型光伏柔性支架抗风结构，相较于传统的固定式(即导杆1不可动)抗风结构，导杆1可在主套管3内进行轴向相对运动，导杆1移动时，由于活塞5上下的压力差导致液体阻尼材料7从活塞5的开孔中通过，从而产生了阻尼力，起到了耗散能量的作用，保证与抗风拉索13相连的光伏组件16不会因受到风荷载作用产生较大的位移而发生结构破坏；

在柔性光伏组件16受风荷载作用较大时，采用内置液体阻尼材料7的套管与设有活塞5的导杆1组成的抗风装置，可为抗风拉索13提供相应的阻尼力，以耗散光伏组件16由于风致振动产生的能量，减小风荷载的作用效应，保证了光伏组件16在较大风荷载作用时的稳定性与安全性。相比于传统的固定式抗风装置，本实用新型的抗风效果更佳，相比增加光伏支架刚度的抗风措施，经济性更好，实用性较强，本实用新型有效提高了光伏柔性支架结构在风荷载作用下的适用性，并且经济性较高，相比通过盲目增加刚度来提高光伏柔性支架结构抗风能力的措施而言，本实用新型兼具实用性与经济性，在风压较大的区域尤其具有经济性。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种光伏柔性支架抗风结构，包括抗风拉索(13)、导杆(1)、活塞(5)、液体阻尼材料(7)、主套管(3)、副套管(4)、底板(11)、刚性基础(12)、加劲板(9)、光伏组件(16)，其特征在于：所述抗风拉索(13)为柔性缆索结构，所述抗风拉索(13)一端与光伏柔性支架的主缆(15)相连，或者直接与光伏组件(16)相连，另一端与导杆(1)上部的环形扣相连，抗风拉索(13)数量可为一根或者多根；

所述导杆(1)上端为一圆环扣结构，以供与抗风拉索(13)相连；所述导杆(1)下端为圆形钢棒，贯穿主套管(3)，并伸入至副套管(4)中，所述导杆(1)中间位置处设置有活塞(5)，当抗风拉索(13)牵引导杆(1)活动时，导杆(1)与活塞(5)一并在主套管(3)内进行轴向活动，所述导杆(1)的长度约为主套管(3)长度的1/3～1倍，需保证其在副套管(4)的一端不会从副套管(4)中脱离而进入主套管(3)；

所述液体阻尼材料(7)填满主套管(3)，在导杆(1)带动活塞(5)沿着主套管(3)轴向运动时，由于活塞(5)上下的压力差使得液体阻尼材料(7)从活塞(5)开孔中流过，产生相应的阻尼力，阻碍导杆(1)的运动，从而间接为抗风拉索(13)提供了阻尼力，以耗散风荷载对光伏组件(16)作用时产生的能量，减小光伏组件(16)的风致振动反应，保护光伏组件(16)不受破坏。

2.根据权利要求1所述的一种光伏柔性支架抗风结构，其特征在于：所述副套管(4)同为钢套管，其上端通过封板与主套管(3)隔开，下端通过封板与底板(11)焊接成整体，所述副套管(4)将导杆(1)所受到的抗风拉索(13)拉力传递至底板(11)与刚性基础(12)上，所述副套管(4)内为空腔，不填充液体阻尼材料(7)。

3.根据权利要求1所述的一种光伏柔性支架抗风结构，其特征在于：所述底板(11)为普通圆形钢板或方形钢板，其通过螺栓(14)连接或者焊接的形式与刚性基础(12)相连，并与副套管(4)焊接，所述刚性基础(12)为现浇混凝土基础。

4.根据权利要求1所述的一种光伏柔性支架抗风结构，其特征在于：所述加劲板(9)为切角钢板，环形布置于副套管(4)四周，其尺寸与数量可根据现场实际需要确定。

5.根据权利要求1所述的一种光伏柔性支架抗风结构，其特征在于：所述活塞(5)为一圆形钢板，活塞(5)与导杆(1)焊接接连，或者一体浇筑成型，活塞(5)带有数个环形间隔布置的开孔，所述液体阻尼材料(7)，因活塞(5)在主套管(3)中运动后在开孔中流动，产生阻尼力。

6.根据权利要求1所述的一种光伏柔性支架抗风结构，其特征在于：所述主套管(3)为上下两端设有封板的钢套管，所述主套管(3)与封板共同形成密闭空间以容纳液体阻尼材料(7)，保证液体阻尼材料(7)在主套管(3)内的体积保持不变。

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