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錨具技術的突破讓柔性支架更安全(第八期)以簡單易懂的方式闡釋柔性支架結(jié)構,讓更多人深度了解柔性支架,實現(xiàn)柔性支架成本的優(yōu)化與安全性的提升。
有效解決困擾柔性支架錨具的技術難題。如何保障柔性支架的安全性與使用耐久性?關鍵點在于柔性支架的邊部結(jié)構,而邊部結(jié)構中最為關鍵的部件就是錨具。錨具在柔性支架成本占比小,但其安全性至關重要,直接關乎整個柔性支架的使用壽命與安全。錨具是否與柔性支架匹配?使用壽命多長?柔性支架所用錨具是否合格?大家可參照已落地并網(wǎng)的柔性支架結(jié)構進行分析判斷。 先普及一下錨具基本常識。錨具廣泛應用于橋梁、民用建筑、礦山、風電混凝土塔筒等工程項目,是經(jīng)過多年實踐應用發(fā)展成熟的產(chǎn)品。錨具主要分為兩種類型: 一是擠壓錨具,結(jié)構為擠壓套加擠壓簧。安裝時,先將擠壓簧片置于鋼絞線與擠壓套中間,再通過液壓油缸對其進行擠壓使其與鋼絞線結(jié)合。這種擠壓錨具破斷試驗和200萬次疲勞試驗檢測合格率高,性能穩(wěn)定,這也是一些柔性支架企業(yè)堅持使用它的原因。不過其材料費和安裝成本較高。 二是夾片錨具,技術從國外引進,品種型號繁多。經(jīng)過國內(nèi)幾十年發(fā)展使用,主要結(jié)構及相關參數(shù)數(shù)據(jù)基本定型,并制定了完善的國家標準和行業(yè)標準,網(wǎng)絡上參數(shù)齊全,此處不再詳述。柔性支架常用的是單孔錨具,由錨環(huán)和夾片組成,錨環(huán)與夾片呈精密配合的錐形狀,錐度通常為6 - 7度,夾片與鋼絞線結(jié)合處為倒牙齒形狀。根據(jù)鋼絞線直徑和規(guī)格配套使用夾片,目前錨具行業(yè)使用的夾片齒形及牙距也基本定型。工作原理是,鋼絞線施加預應力后,夾片隨鋼絞線軸向力向錨環(huán)內(nèi)拉動,因受鋼絞線巨大軸向拉力影響,夾片與錨環(huán)因錐度結(jié)構產(chǎn)生正向擠壓力,從而實現(xiàn)夾片與鋼絞線的巨大咬合力以鎖緊鋼絞線。 再看錨具的行業(yè)概況,錨具與鋼絞線雖同屬錨索技術范疇,但實際上是兩個不同產(chǎn)業(yè)。生產(chǎn)鋼絞線的企業(yè)很少生產(chǎn)錨具,生產(chǎn)錨具的企業(yè)也很少生產(chǎn)鋼絞線。錨具在五金制造業(yè)中名氣不大,但總體銷量較大,上規(guī)模企業(yè)年產(chǎn)值從千萬到億元不等。錨具技術開發(fā)難度大、周期長,如今錨具行業(yè)基本形成標準化生產(chǎn)模式。開發(fā)一個錨具新產(chǎn)品,從設計、試生產(chǎn)樣品到測試需很長時間,且開發(fā)新錨具產(chǎn)品存在較大安全風險。因此柔性支架行業(yè)大多直接借鑒現(xiàn)有預應力錨具技術。但關鍵問題是,僅照搬現(xiàn)有預應力錨具技術參數(shù)用于柔性支架是否科學合理?能否滿足柔性支架的應用要求?因為橋梁與柔性支架錨具結(jié)構和參數(shù)值差別很大,將常規(guī)錨具產(chǎn)品應用到兩種設計參數(shù)差別大的設備上,必然導致錨索實際參數(shù)與設計數(shù)據(jù)值產(chǎn)生巨大差異,這在錨索工程應用中既危險又不科學。例如,錨索在橋梁及其它建筑工程中鋼絞線張力使用比為破斷標準值的50%至70% ,而柔性支架鋼絞線的張拉值大多為破斷值的10% 至 20%。在這種鋼絞線低拉力狀態(tài)下,錨環(huán)和夾片產(chǎn)生的正向壓力很低,導致錨具夾片與鋼絞線的咬合力達不到設計和實際使用需求,也不符合錨具和鋼絞線的國家規(guī)范標準。再加上柔性支架錨具屬于體外錨索結(jié)構,其振動頻率和幅度遠大于橋梁,所以會造成柔性支架因錨具松脫滑束而發(fā)生垮塌事故。 針對上述結(jié)構缺陷帶來的安全隱患,柔性支架行業(yè)專家提出幾個補救方案: 一是在錨具的錨環(huán)外面加壓緊螺帽,試圖用螺帽鎖緊夾片防止錨具滑束,彌補錨具匹配不合理的設計缺陷。但現(xiàn)有常規(guī)錨具實際參數(shù)是壓緊夾片需13噸以上壓力才能實現(xiàn)夾片自鎖功能,也不知有沒有人僅憑手勁兒能將螺帽旋擰到1噸甚至13噸扭力。可這款錨具產(chǎn)品卻是柔性支架行業(yè)的主流產(chǎn)品,可見柔性支架行業(yè)對錨具應用的盲目性。經(jīng)過多年實踐仍未解決錨具松脫滑束問題。
二是在已安裝的錨具尾端加裝套管(定距管)和擠壓錨,以規(guī)避錨具因夾片滑束帶來的安全隱患,但這會增加柔性支架材料成本和大量安裝工時費,還會延長施工周期。柔性支架是光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈中利潤最高的環(huán)節(jié),因此眾多企業(yè)參與其中,包括央國企、電池組件企業(yè)、上市公司、設計院以及眾多支架廠,都為此投入大量財力和人力。柔性支架在我國發(fā)展近十年,然而從2024年底已并網(wǎng)的柔性支架光伏電站來看,柔性支架的錨具技術進步緩慢。 為推動光伏柔性支架錨具技術提升,這里先提供兩種普通的錨具技術解決方案,僅供參考,不承擔柔性支架安全責任。 方案一:根據(jù)項目柔性支架圖紙中鋼絞線張拉值數(shù)據(jù),結(jié)合鋼絞線張拉值大小和鋼絞線型號,計算錨具的錨環(huán)和夾片的錐度、夾片的齒形和牙距等正確參數(shù),定制項目所需匹配的錨具。更詳細一點的是依據(jù)圖紙中的柔性支架主索鋼絞線撓度比數(shù)值,早期比較牛的柔性支架設計中有1/200到1/100的撓度比,最常用的是1/50。經(jīng)行業(yè)協(xié)會各方專家審定,2025年柔性支架主鋼絞線撓度比可能定為最低1/30。不同的主鋼索撓度比和不同類型鋼絞線使用的錨具參數(shù)不同,鋼絞線有鍍鋅、非鍍鋅以及填充型環(huán)氧鋼絞線等。在這種復雜情況下,不能一概而論使用同一種錨具產(chǎn)品?茖W做法是根據(jù)設計圖紙要求和鋼絞線類型定制采購配套錨具產(chǎn)品。這種定制錨具的錨環(huán)內(nèi)孔、夾片錐度以及夾片齒形都與柔性支架總體設計數(shù)據(jù)匹配,可實現(xiàn)整體柔性支架安全耐用。這種匹配錨具用于柔性支架可一次性安裝完成,省去安裝定距管和擠壓錨具二次擠壓的繁瑣工序,大幅節(jié)約施工時間和材料成本。錨具定制模式需要具備較強的錨具專業(yè)知識、豐富實踐經(jīng)驗以及完善的生產(chǎn)供應鏈。 方案二:采用一種多功能張拉千斤頂,這是行業(yè)首創(chuàng)產(chǎn)品。它除具備張拉鋼絞線功能外,還有對錨具夾片進行頂壓的功能。雖然橋梁工程施工也有類似設備,但與本文的多功能頂壓張拉千斤頂有本質(zhì)區(qū)別。此款多功能頂壓千斤頂由大小兩套液壓油缸組成,一套油缸用于張拉鋼絞線,拉力10噸(可調(diào)節(jié)),工作行程200毫米;另一套為頂壓油缸,頂壓力20噸(可調(diào)節(jié)),工作行程10毫米。其結(jié)構特點是油缸前端設有快速卡接裝置,可連接柔性支架錨具的錨環(huán)。成套設備為一個油泵工作站配置一套或兩套千斤頂,配置兩個千斤頂是為在對柔性支架組件索張拉時平衡兩根組件鋼絞線的拉力。工作程序如下:一是在張拉完成且鋼絞線張力損失穩(wěn)定后,將千斤頂前端卡接裝置與柔性支架錨具上的錨環(huán)連接,千斤頂卡住錨環(huán)并對錨環(huán)中的夾片進行頂壓;二是在對組件索張拉完成同時直接對錨環(huán)中夾片進行頂壓。經(jīng)過千斤頂頂壓后的錨具夾片與錨環(huán)的工作狀態(tài)可達到橋梁環(huán)境錨具的工作狀態(tài),即與橋梁錨索結(jié)構工作狀態(tài)吻合。經(jīng)過長達九個月接近百次對完成頂壓工序后的錨索鋼絞線進行反退檢測,數(shù)值結(jié)果均為8至12.8噸,該數(shù)值遠超柔性支架鋼絞線的正向張拉力值,也就是說柔性支架鋼絞線的正向拉力值低于經(jīng)過千斤頂頂壓后的鋼絞線反退數(shù)值。此項技術能輕松解決柔性支架因鋼絞線軸向拉力不足導致錨環(huán)與夾片正向壓力低、錨具容易松脫滑束的問題,為柔性支架行業(yè)技術提升、降低成本以及保障柔性支架安全增添助力。
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