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如何保证光伏支架不被吹翻?

保证光伏支架不被风吹翻,需要从设计、选材、施工和验收等多方面采取措施:

一、设计阶段:

  1. 风荷载计算与分析:
    • 根据国际或国内的风荷载计算规范(如ASCE 7、EN 1991、GB 50009等),结合项目所在地的50年一遇或百年一遇的最大风速、风向以及地形地貌等因素,计算出光伏支架承受的最大风荷载。
    • 进行风洞实验或运用CFD(计算流体动力学)软件模拟,精确分析风对光伏支架的局部效应和整体效应。
  2. 结构设计优化:
    • 采用力学优化设计,保证支架结构轻量化的同时,有足够的强度和刚度抵御风荷载。例如,采用三角形、菱形等稳定结构形态,增强支架整体稳定性。
    • 设计合理的支架连接节点,确保节点的强度和刚度,避免因节点破坏导致的整体失稳。
  3. 抗拔与抗滑设计:
    • 对于地面光伏电站,设计可靠的地基基础,确保支架基础在大风作用下不会产生拔起或滑动现象,通过增大基础埋深、采用扩大基础、增设抗拔筋等措施。
    • 屋顶光伏电站的支架设计与建筑物主体结构牢固连接,通过化学锚栓、膨胀螺栓或焊接等方式,确保支架与屋面结构形成整体,防止被风吹翻。
  4. 抗风挡板与翼片设计:
    • 在必要时,在光伏阵列两侧设置抗风挡板,减小风阻,降低风荷载对支架的影响。
    • 对于横梁或立柱设计适当的翼片或圆管型材,利用空气动力学原理,减少风对支架的直接冲击力。
  5. 疲劳强度设计:
    • 考虑到光伏支架长时间受到风力的反复作用,进行疲劳强度设计,确保支架在长期风振作用下不会产生疲劳破坏。
  6. 冗余设计:
    • 在关键部位采用冗余设计,即使某一部件失效,其他部件仍能保证支架的整体稳定性,提高系统的可靠性。

二、选材阶段:

  1. 材料强度与韧性选择:
    • 选择高强度、高韧性的金属材料,如优质碳素钢、低合金高强度结构钢、铝镁合金或不锈钢等,确保材料具备足够的屈服强度、抗拉强度和剪切强度,抵抗风荷载产生的拉伸、压缩和扭转作用。
  2. 防腐蚀性能:
    • 由于光伏支架会长期暴露在户外环境中,因此应选用具有良好防腐性能的材料,或是经过表面处理(如热镀锌、喷塑、阳极氧化等)的金属材料,减少因锈蚀导致的材料性能下降。
  3. 连接件的选择:
    • 对于螺栓、铆钉、焊接件等连接件,应选取符合国标或行业标准的高质量产品,确保其强度、硬度、耐磨性及防腐性能符合设计要求,保证整个光伏支架结构的连接可靠、耐久。
  4. 材料的环境适应性:
    • 根据项目所在地的气候条件,如高温、低温、盐雾、湿热、冻融循环等环境因素,选择具有对应耐候性能的材料,防止因环境因素导致材料性能衰减,影响光伏支架的稳定性。
  5. 结构轻量化设计:
    • 选择密度较小、比强度高的材料,兼顾强度与重量,降低风荷载对支架的影响。例如,采用轻质铝合金型材,既能保证强度,又能减少风荷载作用下的应力。
  6. 材料耐用性评估:
    • 在选材阶段,要进行材料的寿命评估,确保光伏支架在设计寿命期内(通常超过20年以上)保持足够的力学性能和耐候性。

三、施工阶段:

  1. 施工方案与工艺制定:
    • 根据设计图纸和施工规范,制定详细的施工方案和工艺流程,确保光伏支架的安装位置、高度、角度、连接方式等严格符合设计要求,充分发挥其结构稳定性。
  2. 基础施工:
    • 地面光伏电站的支架基础应按照设计要求进行深埋、加固,确保基础具有足够的承载力和抗拔力。同时,基础混凝土应充分养护,确保其达到设计强度。
    • 屋顶光伏电站的支架基础应与建筑物主体结构牢固连接,使用合格的化学锚栓、膨胀螺栓或焊接等固定方式,确保连接部位无遗漏、无虚焊、无松动。
  3. 支架组装与安装:
    • 确保所有支架组件、连接件的质量符合设计要求,严格按照施工图纸进行组装和安装,确保所有连接部位紧固到位,不存在松动、脱落等问题。
    • 安装过程中注意调整光伏组件的排列顺序和角度,减少风阻,提高整体抗风性能。
  4. 抗风措施落实:
    • 对于较大的光伏电站,应在设计和施工阶段就预留安装抗风设施的位置,如挡风墙、防风网等,必要时在施工过程中一并安装。
    • 对于出现强风的地方,应特别注意组件之间、组件与支架之间的间隙,防止风穿过缝隙产生涡旋效应,增大风荷载。
  5. 施工质量控制与验收:
    • 施工过程中严格执行三级验收制度,对支架安装质量进行逐层把关,确保每一道工序都达到设计要求和质量标准。
    • 施工结束后,进行严格的风荷载测试或邀请权威机构进行验收,确认光伏支架在正常风速下稳定,极端风速下具有足够的抗风能力。

四、验收与维护阶段:

  1. 验收阶段:
    • 结构验收: 根据设计图纸和技术规范,对光伏支架的安装位置、高度、角度、连接方式、基础稳固性等进行全面检查,确保所有组件的安装规格和质量符合设计要求。
    • 风荷载测试: 在项目完成后,进行风洞实验或现场风压测试,验证光伏支架在模拟或实际风压作用下的性能,确保其抗风能力达到设计标准。
    • 功能性验收: 检查光伏支架的抗风设施,如挡风板、防风绳等是否安装正确且有效。
  2. 维护阶段:
    • 定期巡检: 设置定期巡检计划,对光伏支架的连接部位、基础稳固性、抗风设施等进行定期检查,及时发现并修复松动、锈蚀、变形等问题。
    • 紧固件检查: 检查所有螺栓、螺母、焊接点等连接紧固件的状况,确保其无松动、锈蚀、断裂等现象,必要时重新紧固或更换。
    • 防风设施维护: 对于设置的防风设施,如挡风板、防风网等,要定期检查其完整性,确保在大风天气下仍然发挥有效作用。
    • 风灾后检查: 在经历大风、台风等恶劣天气后,应及时组织专业人员对光伏支架进行全面检查,评估可能的损害,并及时进行修复和加固。
  3. 性能监测与优化:
    • 数据分析: 利用光伏电站监控系统,实时监测光伏支架在实际运行过程中的受力情况,通过对风速、发电量、结构振动等数据的分析,评估光伏支架的抗风性能。
    • 性能评估与优化: 根据监测数据,结合实际运行情况,对光伏支架的结构、抗风设施等进行性能评估,并据此进行必要的优化调整。

组织管理措施设计阶段的组织管理措施:

  1. 组建专业设计团队:聘请具有丰富经验的光伏支架设计团队,确保设计符合国家和行业相关规范,并充分考虑当地风荷载条件。
  2. 建立设计审查机制:设计初期,通过内部评审和外部专家论证,确保设计方案合理、科学,能满足抗风性能要求。
  3. 风荷载模拟与仿真:采用计算机辅助设计(CAD)和有限元分析(FEA)等工具,对光伏支架进行风荷载模拟和结构优化,确保结构设计的合理性和有效性。

选材阶段的组织管理措施:

  1. 制定严格的选材标准:根据设计要求,明确材料的力学性能、耐候性和防腐性能等技术指标,确保所选材料能满足设计抗风要求。
  2. 材料供应商资质审核:对供应商进行严格的资质审核和产品质量检测,确保材料来源正规、质量可靠。
  3. 采购管理:建立完善的采购流程和质量控制体系,确保所有材料在采购、运输、存放等环节得到有效管理,防止材料损伤和性能下降。

施工阶段的组织管理措施:

  1. 施工组织与规划:制定详尽的施工组织方案,包括施工顺序、人员分工、机械设备配置等,确保光伏支架施工有序进行。
  2. 施工过程质量控制:设立质量管理员,负责对施工过程进行全方位的质量监控,包括支架安装位置、角度、紧固程度、基础稳固性等关键环节的检查。
  3. 施工人员培训:对施工人员进行专业技能培训和安全教育,确保他们熟练掌握光伏支架安装技术,重视抗风措施的执行。

验收阶段的组织管理措施:

  1. 成立验收小组:组织内部和外部专家共同组成的验收团队,严格按照设计要求和施工规范进行验收。
  2. 严格验收程序:对光伏支架进行全面检查,包括结构稳定性、连接部位紧固度、抗风设施完整性等方面,确保所有环节均达到设计标准和规范要求。

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