人気の科学！ 技術的な視点は、低価格ブラケットの隠れた懸念を理解するのに役立ちます

太陽光発電所のプロジェクトにおいて、追尾ブラケットを使用すると、固定ブラケットに比べて発電量が約25％増加するという大きな利点があり、欧米の太陽光発電所では追尾ブラケットが主流となっています。 発電量の増加の背後には、複雑で専門的な追跡ブラケット技術もあります。 追跡マウントが固定マウントの考えに基づいて設計および評価された場合、悲惨な結果が生じるでしょう。

各メーカーから発売されているトラッキングブラケットソリューションの中でも、信頼性を活かすとコストに大きな差が出るため、低価格で注目を集めています。 耐風性は、ブラケットが信頼できるかどうかを追跡する鍵となります。 この記事では、風荷重計算、構造検証、振動制御における各メーカーの違いを包括的に分析し、安全で信頼性の高いトラッキングブラケットの技術的ポイントを理解して特定するのに役立ちます。

1. 風荷重計算のリスク：システム設計における「規範派」が生み出す「ショートボード効果」

風荷重計算データは、追跡支援プロジェクトの設計において非常に重要な技術パラメータです。 風荷重計算は、荷重仕様書の係数に基づいて計算する「標準派」と、風洞試験の係数に基づいて計算する「風洞派」に分かれます。

その中でも「風洞派」の手法は最も科学的で合理的ですが、研究費が高すぎて一部の部品や部品の大幅なコストアップを招くため、一部の「詐欺師」には採用されないことが多いです。 「メーカー。 風洞学校の設計プロセスには、次のステップが含まれます (図 1 を参照): (1) 剛体モデルの圧力測定風洞試験を通じて静的および動的風荷重係数を取得します; (2) プロジェクト設計のインプットに基づいて、関連する荷重仕様書 風荷重の設計値及び他の荷重との組み合わせの計算方法 (3) 関連する構造設計仕様書に定められた基準に従って力学解析及び構造検証を実施する。 さらに、「風洞学校」では、風洞内で製品の空力弾性臨界風速を試験し、プロジェクト設計時の設計風速と比較し、過度に大規模な構造物を防ぐための科学的かつ合理的な防風制御戦略を策定します。振動の振幅、これは「標準主義者」が達成できないものです。



図1 風洞試験に基づく構造設計プロセス

「規範派」では、科学的な風洞試験に基づいて風荷重を計算するのではなく、「建築構造物の荷重規定」における体型係数（静的係数に類似）と風振動係数（静的係数に類似）を採用しています。または「太陽光発電支持構造の設計コード」動的係数も同様に機能します)。 上記規格の関連規定は、基本的に建築構造に由来するもの、あるいは枠型固定ブラケットを対象としたものであり、単列の柱で支持されるトラッキングブラケット構造システムの特殊性を十分に考慮していないことに留意する必要がある。 例えば、荷重仕様における体形係数は、ブラケットの局所領域における風荷重の時空間脈動特性が考慮されておらず、一様分布や単純なはしご状の分布形式のみであり、コンポーネントの表面上の風圧の不均一な分布を完全かつ正確に記述することはできません。これは、ねじり制御されたトラッキング ブラケット構造システムの設計には非常に危険な結果をもたらす可能性があります。 同時に、この係数は 2 次元の特性のみを反映しており、360 度全方向の風向やブラケット配列の干渉/妨害効果は考慮されていないため、最も不利な作業条件をすべてカバーすることはできません。配列を合理的に分割することはできません。 さらに、荷重コードで推奨される風振動係数は、主に高層ビルやタワー構造物など、曲げモードが支配的な垂直カンチレバー構造に基づいています。 トラッキング ブラケットの構造システムは複雑であり、各コンポーネントの応力特性は大きく異なります。たとえば、メイン ビームはねじれと曲げの多次モードによって制御されます (図 2 を参照)。 「風洞派」と比較すると、「標準派」ではトラッキング ブラケット システムのさまざまなコンポーネントの安全性が不均一になり、システム設計に「ショート ボード効果」が生じます。



図 2 ブラケットのメインビームのねじれおよび曲げモードの追跡

対照的に、「風洞学校」では、慎重に配置された圧力測定点を使用して不均一な風圧を正確に捕捉し、回転可能な多列ブラケット アレイ モデルを使用して、アレイの干渉効果を考慮しながらさまざまな到来風の方向を完全にシミュレートできます。 （図 3 に示すような）構造特性を正確に反映できる静風荷重係数を取得するために。 風洞試験で測定された風圧時刻歴データと構造の動的特性を組み合わせることで、ランダム振動解析を使用して、さまざまな構造部品の対応する動的風荷重係数を取得し、それによりより正確な等価静的風荷重を取得できます。 「標準的な」風荷重モデルは、複雑なシステム内のすべてのコンポーネントの極端な風荷重と応答をカバーできません。特に、ねじり部材について考慮される風荷重は十分に検証されていません。



図3 剛体モデルの圧力測定実験

図 4 は、風洞試験と荷重コードで指定された風荷重係数との比較の詳細を示しています。 一般に、現在の負荷仕様は主に経験的な統計値に基づいており、考慮される要素は大まかであり、値は急進的に取られているため、構造設計に使用すると大きなリスクが生じますが、風洞によって得られた結果はテストは実際の状況に近く、考慮された要素は包括的であり、値が取得されます。正確で信頼性が高く、構造設計のリスクを大幅に軽減し、個々のコンポーネントの設計が不十分であることによって引き起こされる「ショートボード効果」を回避できます。システム。



図4 風洞試験と荷重仕様書に規定する風荷重係数の比較

二。 構造検査: 国家基準に基づく技術的リスク

さまざまなコンポーネントの強度と安定性の検証方法、特に曲げやねじり結合の影響を受けるメインビームの設計に関しては、各国の設計コードに大きな違いがあります。 図5は中国、米国、欧州の鋼構造設計基準における主梁の検証基準を比較したものである（一般にせん断力の影響が小さいため、せん断力の組み合わせは表に記載していない）。



図5 各国の設計基準におけるトラッキングブラケットの主ビームの設計と検証の違い

我が国の仕様書が曲げ部材として主梁のみを設計しているのは、主に曲げを主体とし、ねじれの影響を伴わない鉄骨造の構造系を対象としているためであることがわかる。 同時に、我が国の仕様では、部品のねじれを可能な限り回避するため、やむを得ない場合には外国規格を参考にして設計することが推奨されています。 対照的に、ヨーロッパの規格では、個々の曲げと個々のねじりについて部材の設計を考慮できますが、部材の曲げとねじりの連成効果を設計に考慮できるのはアメリカの規格だけです。 したがって、合理的な観点から、トラッキングブラケットのメインビームの設計検証には米国規格のみが適しており、国家規格を使用してメインビームを設計すると、図 6 に示すように、制御の役割を果たすトルク効果 さまざまな規格に基づく校正 コアビームについて得られた応力比 (荷重効果 / 部材抵抗) の結果を以下に示します。



図6 各国の設計基準における主梁検証結果の比較

3.振動制御：風による振動はトラッキングブラケットに重大な損傷を与えます。

トラッキング ブラケットは柔らかい構造であり、風の作用によるバフェッティング、渦振動、フラッター、ギャロッピングなどの一連の風による振動現象の影響を受けやすく、構造強度の損傷、過度の変形、空力弾性の不安定性や破損につながります。 。 このうち、フラッター、ギャロッピング、および大規模な渦振動は、一般に空力的安定性の問題に起因するものであり、空力弾性臨界風速が設計風速よりも高いことを確保することで、トラッキングブラケットの空力弾性不安定性を回避できます。 バフェッティングや小振幅渦振動は有限振幅振動であり、一般に等価静風荷重理論に基づいて考えられており、構造風振動を考慮した動的設計問題を静的設計問題として等価的に扱う手法である。一般に構造風荷重と呼ばれる荷重は静力として構造物に加わり、その結果生じる極端な応答は、平均応答、背景応答、共鳴応答を組み合わせたものに相当し、これにより構造コンポーネントと各接続ノードの強度が求められます。 、剛性と構造の安定性を確認できます。 振動制御の問題では、一方では風による構造内の大規模な振動を防止し、他方では小振幅の振動によって引き起こされる追加の負荷の影響を十分に考慮する必要があります。


4. まとめ

風荷重の計算、構造検証、振動制御に使用される基準の違いは、ブラケットのコストの違いを引き起こすだけでなく、ブラケットの構造の安全性にも影響します。 追跡ブラケットの低価格を盲目的に追求すると、プロジェクトに大きな安全上のリスクがもたらされます。 これは、近年の風害事故を追跡する主な理由でもあります。 たとえば、2017 年 6 月に青海地域を強風が吹き、太陽光発電所の複数セットの平らな単軸追尾システムが地面に落下し、杭基礎が根こそぎにされました。 別の例としては、2022年11月に新疆の太陽光発電プロジェクトで約100メガワットの太陽光発電アレイが完全に吹き飛ばされたことがある。 現場のビデオによると、多数の太陽光発電ブラケットが崩壊し、太陽光発電モジュールがさまざまな程度に損傷し、深刻な損傷を受けたいくつかの太陽光発電モジュールは完全に壊れていました。

要約すると、安心の追跡ブラケットは、より正確な風荷重データを決定するために、より科学的なテストとデータ分析に依存する必要があります。 これらの要件は、追跡ブラケット製品の技術的内容を反映するだけでなく、追跡ブラケットのサプライヤーに高い専門能力と豊富なエンジニアリング設計経験を要求します。 これらの条件をクリアすることで初めてトラッキングブラケット製品の安定した性能と長期信頼性を確保し、お客様に安心してご使用いただくことができます。