光伏支架地震载荷K

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　　固定式光伏支架设计简介 目 1 2 3 4 4 5 6 7 机械设计原则和设计程序 光伏支架常见形式 支架材料及选型 连接方式 载荷计算 方阵布局 固定支架应用实例 录 1.机械设计的基本原则和设计程序 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 机械零件的主要失效形式和设计计算准则 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 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，是基本的设计准 则。 2.刚度准则： 确保零件不发生超过要求的弹性变形。 3.寿命准则 ：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。 4.振动稳定性准则： 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少的加工费用和简单的加工方法，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） 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.支架常见形式 2.跟踪式光伏支架 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 太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收 率相差37.7%，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。 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 3.支架材料及选型 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 v 型钢:是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材。 3.支架材料及选型 角钢 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。 3.支架材料及选型 H型钢 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） 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 C型钢 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⑨ 3.支架材料及选型 3.支架材料及选型 矩形管 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。 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。 4.钢结构的连接方法 连接方法 优 点 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 缺 点 对材质要求高，焊接程序严格，质 量检验工作量大 焊 接 铆 接 传力可靠，韧性和塑性好，质量易 于检查，抗动力荷载好 费钢、费工 普通螺栓连 装卸便利，设备简单 接 加工方便，对结构削弱少，可拆换 高强螺栓连 ，能承受动力荷载，耐疲劳，塑性 接 、韧性好 射钉、自攻 灵活，安装方便，构件无须予先处 螺栓连接 理，适用于轻钢、薄板结构 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 摩擦面处理，安装工艺略为复杂， 造价略高 不能受较大集中力 4.钢结构的连接方法 焊接方法 焊条 短焊条 (350－ mm) 连续焊 丝 连续焊 丝 无 短、光 焊条 焊剂 附于焊 条之药 皮 操作方式 适应范围 工位复杂 ，形状复 杂之焊缝 长而简单 的焊缝 任意焊缝 薄板点焊 薄板、小 型、不同 材质结构 中 质量状况 手工焊 电弧 焊 全手动 比自动焊略差 自动 焊 半自动 焊 焊剂 CO2气 体保护 无 无（乙 炔 还原 ） 全自动 人工操作 前进 通电、加 压、机械 手工 质量均匀、塑性、韧 性好，抗腐蚀性强 质量均匀、塑性、韧 性好，抗腐蚀性强 一般用作构造焊缝 电阻焊 气 焊 一般用作构造焊缝 4.钢结构的连接方法 n 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， 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 焊接连接与铆钉、螺栓连接比较，有以下优点： v 1）不需打孔，省工省时； v 2）任何形状的构件可直接连接，连接构造方便； v 3）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 v 1）焊接附近有热影响区，材质变脆； v 2）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； v 3）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 4.钢结构的连接方法 焊接连接 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。 4.钢结构的连接方法 焊接连接 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。 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） 5.载荷计算 A-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/Z A-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 C B A 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)〕 6.方阵布局 计算实例 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(0.648cosΦ0.399sinΦ)〕 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 点与后排组件位置的高度差）。 重庆地理位置北纬29.56 Φ=29.56 高度差H=1.6m 代入上式 计算得 D=2.87m 6.方阵布局 计算实例 2.阵列排布 在m*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m/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 6.方阵布局 图 图 注释：图１代表电池板 图２代表５号槽钢焊接框 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。 河北农业大学 制图 邢晓波 审核 比例 日期 ：500 序号 太阳能并网发电系统设计 方阵正视图 6.方阵布局 1MWp 光伏场地占地面积 166×211=35026㎡。 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 First Project Term ·东旭集团
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