CN220748913U - 一种光伏支架除振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏支架除振装置，涉及太阳能光伏支架技术领域，具体为一种光伏支架除振装置，包括用于使光伏支架的立柱和地桩能够固定安装的法兰盘、用于消除光伏支架振动的除振组件，法兰盘包括上法兰盘和下法兰盘，上法兰盘和下法兰盘通过多个螺栓固定安装；通过外部油腔、输油管经油孔溢流阀门向波纹管内腔中充入油缓冲液，调整溢流阀开度和溢流量，进行自适应迭代更新，进而达到削减光伏支架的振动。本实用新型克服了传统的消振装置对支架冲击大、可调性差、可靠性差、制造成本高的缺点，既能吸收振动，又能适应温度变形，能很好地消除、减小光伏组件在风中产生的摇摆，增强整个光伏支架减震韧性，防止其被较大风力吹坏。

Description

一种光伏支架除振装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏支架技术领域，具体为一种光伏支架除振装置。

背景技术

近年来，光伏电站的发展速度越来越快，具有装机容量大、使用环境复杂、应用领域多样等特点。光伏支架是太阳能光伏中不可缺少的部分，依据现行的《建筑荷载设计规范》与《光伏发电站设计规范》，光伏支架在设计、建设的全过程中，仅考虑结构的强度、刚度及稳定性，并不考虑支架振动对整体的影响。但在实际应用中，由于地面起伏、植被生长、雪、沙及其它堆积物的影响，光伏支架底部的气流流动常常会局部或者完全被阻塞，会对光伏板表面的风荷载产生一定的影响；同时，在高原及沿海地区，由于风速较大，光伏板表面将会受到较大的风载荷，其不可避免地产生振动，尤其是纵向振动会加剧太阳能光伏板支架的损坏；另外晶硅组件在支架振动的过程中也存在隐裂的问题，会进一步地降低光伏组件的发电效率；大面积光伏发电安装在沙漠高山旷野。在狂风暴雨下会产生强烈振动，跟踪太阳的光伏支架在转动时单薄的支伏板会出现颤振。这些振动不及时消减，会影响光伏发电装置的寿命。因此针对太阳能光伏板支架振动问题，具有消除效果的装置是不可缺少的。

现有公开的中国发明专利“一种纳米吸能太阳能光伏支架”(CN113346831A，2021.06.29)，其包括立柱、地桩、斜梁和减震装置；所述立柱下端与地桩上端通过减震装置连接，斜梁与立柱上端连接；所述减震装置包含活塞承力杆、缸盖、缸筒、缸底、活塞和纳米吸能封装结构；缸底安装在缸筒的底部，活塞设置在缸筒内部，活塞上表面与活塞承力杆的下端连接，活塞承力杆的上端穿过缸筒的顶面与缸盖连接；所述纳米吸能封装结构装于缸筒内部，且位于活塞下表面与缸筒底部内侧面之间；所述纳米吸能封装结构内填充有纳米吸能材料。抵消部分横向或竖向的风力振动，减小光伏组件在风中产生的摇摆，提高支架寿命，降低运营期间组件发生隐裂的风险。

上述的这种纳米吸能太阳能光伏支架的减振装置虽然能够抵消部分横向或竖向的风力振动，减小光伏组件在风中产生的摇摆，提高支架寿命，降低运营期间组件发生隐裂的风险，保证光伏电站的收益率；但是上述的这种太阳能光伏支架依旧存在着一些缺点：光伏发电装置在日光下升温，寒冷的夜间温度又很低，结构之间温差变形大，如果没有温度自调节，则会在光伏板和支架间产生温度应力，同样影响装置的工作寿命。解决上述问题的一个方案是采用液压阻尼器，但它们的成本很高。为此设计了既能吸收振动，又能适应温度变形的本实用新型消除振动的方案用于光伏支架，是针对现有的上述减振装置进行的改进。且相较于现有的减振装置，制造成本大大降低。

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支架除振装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种光伏支架除振装置，包括用于使光伏支架的立柱和地桩能够固定安装的法兰盘、用于消除光伏支架振动的除振组件，所述法兰盘包括上法兰盘和下法兰盘，所述上法兰盘和所述下法兰盘通过多个螺栓固定安装；所述除振组件设置在上法兰盘和下法兰盘的连接处；所述除振组件分别包括外波纹管、内波纹管以及外部油箱，所述内波纹管的内部为内油腔，所述外波纹管与内波纹管之间构成的腔体为外油腔，所述内油腔与外油腔连通，所述外部油箱上设置有输油管，所述外部油箱通过输油管与内油腔连通。

可选的，所述内波纹管的管壁上开设有多个阻尼孔，所述内油腔通过各个阻尼孔与所述外油腔连通。

可选的，所述输油管上设置有用于控制介质流量的调节阀。

可选的，所述上法兰盘上开设有贯穿孔，所述输油管远离外部油箱的一端贯穿通过贯穿孔后与内部腔连通。

可选的，所述内波纹管的上端与上法兰盘固定连接，所述内波纹管的下端与下法兰盘固定连接。

可选的，所述外波纹管套设在内波纹管的外部，所述外波纹管的上端与上法兰盘固定连接，所述外波纹管的下端与下法兰盘固定连接。

可选的，所述下法兰盘的上表面设置有用于支撑扶正内波纹管的凸台，所述凸台的端部能够伸入到内波纹管的端口内部。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种光伏支架除振装置，具备以下有益效果：

1、该一种光伏支架除振装置具有减震效果理想、生产成本较低、安装简便、维护量小的优点，可降低风载振动对光伏支架的破坏，提高光伏支架寿命，减少光伏支架振动幅度，降低运营期间组件发生隐裂的风险，保证光伏电站的收益率；同时有利于大规模推广使用。本实用新型采用套装波纹管减震方式，可以克服液压、气压减震所带来的由于活塞的往复运动摩擦生热，造成润滑油粘性阻尼增大的问题。适用于对现有光伏支架的改造安装，整体结构简单可靠，设计巧妙，可提高结构抗冲击载荷能力，稳定性高，同时可避免光伏支架因抗振不足，重新设计、生产、安装而增加的高昂的工程费用。

2、该一种光伏支架除振装置，其吸能部分由套装波纹管和非浸润性功能液体组成，在外力冲击作用时，外界动能会迫使非浸润性功能液体往上部流出，进入外部输油管，将外力机械功转化为固体－液体的界面能和摩擦热能，外力撤销后，功能液体流回波纹管，材料可多次重复利用。本方案对非线性、高速冲击甚至多次冲击时，减震缓冲效果优异。能有效将冲击载荷传递到套装波纹管结构上，抵消部分横向或竖向的风力振动，尤其是纵向振动，减小光伏组件在风中产生的摇摆，增强整个光伏支架减震韧性，防止其被较大风力吹坏。当冲击力消失时，功能液体流回波纹管，波纹管缓慢复位，此时也起到缓冲作用。

附图说明

图1为光伏支架的立体结构示意图(光伏支架上安装有本申请所示除振装置)；

图2为图1中A处放大结构示意图。

图中：1、立柱；2、地桩；3、斜梁；4、三角连接件；5、斜支撑件；6、外部油箱；7、输油管；8、调节阀；9、外波纹管；10、内波纹管；11、阻尼孔；12、上法兰盘；13、下法兰盘。

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。

请参阅图1至图2，光伏支架包括斜梁3、多个立柱1、多个地桩2，各个立柱1的上端通过三角连接件4与斜梁3固定安装，立柱1的下端通过本申请所示光伏支架除振装置与地桩2固定安装。斜梁3与立柱1通过斜支撑件5固定安装。

请参阅图1至图2，本实用新型提供技术方案：一种光伏支架除振装置包括用于使光伏支架的立柱1和地桩2能够固定安装的法兰盘、用于消除光伏支架振动的除振组件，法兰盘包括上法兰盘12和下法兰盘13，上法兰盘12和下法兰盘13通过多个螺栓固定安装。除振组件设置在上法兰盘12和下法兰盘13的连接处。

除振组件分别包括外波纹管9、内波纹管10以及外部油箱6，内波纹管10的内部为内油腔，外波纹管9与内波纹管10之间构成的腔体为外油腔，内油腔与外油腔连通，外部油箱6上设置有输油管7，外部油箱6通过输油管7与内油腔连通。内波纹管10的管壁上开设有多个阻尼孔11，内油腔通过各个阻尼孔11与外油腔连通。输油管7上设置有用于控制介质流量的调节阀8。上法兰盘12上开设有贯穿孔，输油管7远离外部油箱6的一端贯穿通过贯穿孔后与内部腔连通。内波纹管10的上端与上法兰盘12固定连接，内波纹管10的下端与下法兰盘13固定连接。外波纹管9套设在内波纹管10的外部，外波纹管9的上端与上法兰盘12固定连接，外波纹管9的下端与下法兰盘13固定连接。下法兰盘13的上表面设置有用于支撑扶正内波纹管10的凸台，凸台的端部能够伸入到内波纹管10的端口内部。

其中，内油腔和外油腔内盛放有阻尼油介质，内波纹管10和外波纹管9在受到振动后，位于内油腔和外油腔内的阻尼油介质能通过输油管7流入到外部油箱6中。光伏支架在受外力作用后整体产生振动，除振组件通过波纹管(指内波纹管10和外波纹管9)阻尼和油液缓冲阻尼吸收和消耗支架振动能量，来实现削减支架振动的目的。具体说就是，设计一种阻尼与刚度调节范围较大的油缓冲型波纹管系统来代替传统动力消振器中的机械弹簧与活塞。调节控制油压，即可改变波纹管的阻尼与刚度，从而得到所需的与被消振物体振动频率相同的固有频率，从而达到消振目的。

波纹管的内油腔和外油腔处充满阻尼油介质，通过油孔溢流调节阀门8的调节作用，通过波纹管的阻尼，通过阻尼孔洞的阻尼作用，通过外部设置的油液管路(输油管7)缓冲，形成复合阻尼效应，形成多道缓冲，进一步对振动进行缓冲、吸收，有效提高该装置的消振能力，柔性作用可调，吸收支架振动能量，减振效率高，减振效果好，具有减振、消振功能，具有自适应缓冲防震动的功能。通过调节阀8调节输油流量的大小，从而达到调节该装置的自适应抑制压力脉动的作用，从而达到消振的目的。

本实用新型所示光伏支架除振装置与现有技术相比所具备的优点：一、本实用新型通过波纹管(指内波纹管10和外波纹管9)的阻尼耗能，减小了振动对光伏支架的影响；通过波纹管的弹性作用使装置始终处于被夹紧状态，达到吸振效果。本实用新型克服了现有装置对支架冲击大、可调性差、可靠性差、制造成本高的缺点。调节阀8的油孔的大小可以灵活调节，解决了现有的装置存在的刚度和阻尼参数调节困难，难以实现通用化的缺点。本实用新型结构新颖，设计合理，易于操作，简单可靠，通用性强，成本低廉和环境适应性强，可消除或削减由于光伏支架振动带来的不利影响。

二、本实用新型所述的减振组件能降低固定螺栓松动或螺栓螺纹损坏的几率；可以有效避免支架松动，延长其使用寿命。

三、油缓冲液(阻尼油介质)的阻尼缓冲作用可缓冲波纹管的伸缩，进而减缓在伸缩过程中的破损程度，提高波纹管的使用寿命和抗疲劳强度。

四、通过调节阀8调节溢流油孔的大小，该装置的抑制压力脉动作用就可以实现调节。其理念是，当支架振动与波纹管(指内波纹管10和外波纹管9)的律动、输油管7内的油液律动同步时，会获得最佳的消振效果。亦即光伏支架容易产生结构与动力系统耦合的振动，一种不稳定的纵向振动，由于其振动形态与“踩高跷”相类似，目前工程上主要通过在泵前安装蓄压器来抑制这种纵向振动，蓄压器内的气腔被动地感知输送系统中的脉动压力，气腔被动地收缩或扩张，从而达到衰减系统中液压脉动之目的。但这种方法主要存在以下不足：一是难以适应光伏支架可能存在的多阶不稳定振动问题，膜盒式蓄压器对于结构一阶不稳定振动的抑制效果较为明显，但难以抑制高阶的不稳定振动；二是对于光伏支架来说，蓄压器体积要做得很大才能满足这种振动抑制的需求，难以适应布局紧凑的光伏支架。

本实用新型基于调节阀8阀门这个溢流阀的抑制方法，通过调整调节阀8阀门的开度和溢流量，自适应迭代更新，进而能够达到削减光伏支架的压力脉动之目的。相比于传统技术(膜盒式蓄压器和注气式蓄压器)无法实现精确的低频频率下的脉动抑制和高频压力脉动抑制的问题，该技术通过简单的调节阀8阀门的开度的调节，调整调节阀8阀门的开度和溢流量，就可调节外部油箱和输油管的频率，就可以实现精确的频率抑制，且可实现高频压力脉动抑制。

五、本实用新型波纹管可以优先采用304不锈钢材质，抗腐蚀能力强，使用寿命较长；该装置制造工艺简单，材料来源广泛，成本低廉，使用方便，吸收纵向振动效果好。而且正常情况下免维护。

本实用新型所示装置的工作过程：请参考图2，套装外波纹管9、内波纹管10提供预紧力，被上法兰盘12、下法兰盘13夹紧。当光伏支架产生强烈的纵向振动时，压缩套装波纹管(指外波纹管9、内波纹管10)，下法兰盘13中央圆形凸台对于套装内波纹管10来说，能够起到导向作用和扶正作用。外波纹管9的外油腔和内波纹管的内油腔均充满阻尼油介质，迫使油介质经过阻尼孔11和调节阀8的溢流油孔再通过输油管7进入外部油箱6中，在外波纹管9的外油腔，油液经过阻尼孔11时将振动所产生的能量消耗；输油管内的油液在振动传导作用下能够产生律动，当这种律动频率与光伏支架的振动频率同步时，就能够更好地吸收和消耗振动能量；同时套装波纹管(指内波纹管10和外波纹管9)的弹性变形本身将振动能量转化为弹性势能；当位移最大值时，两个波纹管产生最大形变并合力提供最大反弹力，并在外部油箱6的压差的辅助作用下快速复位。

这样，通过外部油箱6、输油管7经调节阀8油孔阀门向波纹管内腔中充入油液介质，当振动传来时，两个套装的波纹管同时受到伸缩作用，油液介质可从顶部的油孔排出，通过输油管7泄放到外部油箱中。油缓冲液的阻尼缓冲作用可缓冲波纹管的伸缩，进而减缓在伸缩过程中的破损程度，提高波纹管的使用寿命和抗疲劳强度；当纵向的冲力消失，由于液面高度导致外部油箱和波纹管内腔之间存在压力差，在压力差的作用下，在波纹管复原力(反弹力)的作用下，外部油箱6中的油缓冲液由外部油箱6通过输油管7进入内波纹管10内油腔中，油缓冲液在外部油箱6和内波纹管10内油腔中如此反复循环。另外，波纹管的使用寿命和抗疲劳强度还和工作条件的受热温度有关，夏季室外气温较高，加上剧烈的振动、冲击产生的油流摩擦，波纹管升温，设置的外部油箱6及输油管7均会起到散热之作用，油缓冲液的循环可以减缓波纹管温度升高的速度，进一步提高波纹管的使用寿命和抗疲劳强度。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光伏支架除振装置，其特征在于：包括用于使光伏支架的立柱(1)和地桩(2)能够固定安装的法兰盘、用于消除光伏支架振动的除振组件，所述法兰盘包括上法兰盘(12)和下法兰盘(13)，所述上法兰盘(12)和所述下法兰盘(13)通过多个螺栓固定安装；所述除振组件设置在上法兰盘(12)和下法兰盘(13)的连接处；所述除振组件分别包括外波纹管(9)、内波纹管(10)以及外部油箱(6)，所述内波纹管(10)的内部为内油腔，所述外波纹管(9)与内波纹管(10)之间构成的腔体为外油腔，所述内油腔与外油腔连通，所述外部油箱(6)上设置有输油管(7)，所述外部油箱(6)通过输油管(7)与内油腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种光伏支架除振装置，其特征在于：所述内波纹管(10)的管壁上开设有多个阻尼孔(11)，所述内油腔通过各个阻尼孔(11)与所述外油腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种光伏支架除振装置，其特征在于：所述输油管(7)上设置有用于控制介质流量的调节阀(8)。

4.根据权利要求3所述的一种光伏支架除振装置，其特征在于：所述上法兰盘(12)上开设有贯穿孔，所述输油管(7)远离外部油箱(6)的一端贯穿通过贯穿孔后与内部腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种光伏支架除振装置，其特征在于：所述内波纹管(10)的上端与上法兰盘(12)固定连接，所述内波纹管(10)的下端与下法兰盘(13)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种光伏支架除振装置，其特征在于：所述外波纹管(9)套设在内波纹管(10)的外部，所述外波纹管(9)的上端与上法兰盘(12)固定连接，所述外波纹管(9)的下端与下法兰盘(13)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种光伏支架除振装置，其特征在于：所述下法兰盘(13)的上表面设置有用于支撑扶正内波纹管(10)的凸台，所述凸台的端部能够伸入到内波纹管(10)的端口内部。