李伊水

【摘 要】太陽能集熱器在實(shí)際使用條件下，集熱器蓋板和集熱器箱體之間，由于風(fēng)的外力作用，會產(chǎn)生一個對蓋板玻璃的上舉力，本文通過對太陽能集熱器靜態(tài)拉力測試方法的研究，找出一種更適合檢驗(yàn)太陽能集熱器機(jī)械性能的方法。

【關(guān)鍵詞】太陽能集熱器；負(fù)壓測試；試驗(yàn)研究

0.引言

隨著太陽能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，應(yīng)用于各行各業(yè)的太陽能產(chǎn)品以極快的速度迅速推向市場，伴隨著工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測也需要快速配套和跟進(jìn)，太陽能集熱器是太陽能產(chǎn)品組件中的一個核心部件，客戶和廠家都非常關(guān)注此集熱器面板的機(jī)械強(qiáng)度測試，如果集熱器面板的機(jī)械強(qiáng)度不好，會在使用中容易損壞并影響設(shè)備的使用壽命，給生產(chǎn)廠家和客戶都造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

針對上述問題，本文從現(xiàn)有技術(shù)方法出發(fā)，詳細(xì)闡述現(xiàn)有工廠通用的技術(shù)方案，分析其缺陷和不足，并提出一種新型的集熱器面板負(fù)壓測試方法，介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理，對比新舊兩種方法的區(qū)別和優(yōu)劣，找出更適合不同產(chǎn)品的最優(yōu)測試解決方案。

1.現(xiàn)有技術(shù)方案：氣壓裝置法

現(xiàn)有技術(shù)方案的介紹：對于密閉性比較強(qiáng)的太陽能集熱器，可以通過在集熱器箱體上打兩個孔，從其中一個孔通入壓縮空氣向太陽能集熱器吸熱體和蓋板玻璃間的間隙充氣，另一個孔連接壓力表，根據(jù)壓力表顯示，逐步增大壓力，直至完成本測試。供氣時以每250Pa壓強(qiáng)為間隔遞增至客戶對產(chǎn)品的宣稱值。觀察集熱器蓋板玻璃是否松動，如沒有松動，繼續(xù)增壓至蓋板玻璃破損或者變形為止。

現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)：

現(xiàn)有的氣壓裝置法只適用于氣密性較好的集熱器。目前很多太陽能集熱器都帶有排氣孔，此方法就不適用。測試過程中，由于要保證集熱器內(nèi)部壓力的穩(wěn)定，要求整個管路系統(tǒng)都要做氣密性檢查。人為要鉆兩個孔，且要做好密封，操作復(fù)雜，耗時。

2.新型測試方法：負(fù)壓測試法

新型的測試方法從逆向角度考慮，將集熱器內(nèi)部的上舉力，轉(zhuǎn)變成玻璃蓋板外部的拉力。采用12個雙碗吸盤，均勻布局在需要測試的集熱器玻璃蓋板上，通過一套機(jī)械連接裝置，將12個吸盤連接至一套施力機(jī)構(gòu)，通過連接裝置上的力傳感器，來實(shí)現(xiàn)對玻璃蓋板向上拉力的精確讀數(shù)和監(jiān)控。12個雙腕吸盤的均勻布局保證了玻璃蓋板受力的均勻性。精密壓力傳感器保證數(shù)據(jù)的即時可讀性。在集熱器玻璃蓋板外部進(jìn)行操作，不用鉆孔，操作簡單，方便。

下面對本新型測試裝置的結(jié)構(gòu)及使用進(jìn)行說明：

太陽能集熱器（被測樣品）放置于測試機(jī)架之內(nèi)，通過固定夾具將太陽能集熱器與測試機(jī)架牢固固定。12個雙碗吸盤固定在水平框架上，并均勻分布在集熱器面板上方。在測試框架內(nèi)，安裝有一套手動施力裝置和一套精密拉力傳感器，通過搖動手柄可以驅(qū)動施力裝置來提升或降低水平框架。與拉力傳感器相配套的顯示儀表安裝在測試裝置的頂部，通過顯示儀表可以即時讀取施加在集熱器面板上的拉力數(shù)據(jù)。

測試時搖動手柄，將水平框架提升到一定高度，把被測樣品放置在測試機(jī)架之內(nèi)、水平框架的下方，搖動手柄，降低水平支架，直至接近被測樣品上表面約50mm處。調(diào)整被測樣品的位置，使其剛好能夠處于12個雙碗吸盤的正下方。

搖動手柄，將水平支架降低至與被測樣品上表面接觸。將雙碗吸盤的皮碗扣吸在被測樣品的上表面上。

由集熱器面板的面積計(jì)算出250Pa壓強(qiáng)所對應(yīng)的每一個遞進(jìn)值，直至達(dá)到廠家對產(chǎn)品的宣稱值。比如以2平方米面積的集熱器面板為例，250Pa壓強(qiáng)所對應(yīng)的壓力遞進(jìn)間隔為500N，那么加載壓力分別為500N、1000N、1500N直至5000N（假定廠家對產(chǎn)品的宣稱值為5000N）。

接通顯示儀表的電源，輕輕搖動手柄，讓水平框架緩慢提升，此時注意觀察顯示儀表的讀數(shù)，當(dāng)讀數(shù)剛剛開始變化時將顯示儀表的示值歸零，繼續(xù)搖動手柄，慢慢提升水平框架，將壓力提高至500N、1000N、1500N直至5000N，如果在5000N時集熱器蓋板玻璃仍然沒有破損或松動，就繼續(xù)加壓，直至蓋板玻璃破損或者變形為止，記下破損或變形前的最大拉力值。

根據(jù)測試過程中從顯示儀表讀取的數(shù)據(jù)，判斷被測樣品是否滿足測試的要求。

3.新型測試方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)劣

⑴新型測試方法范圍覆蓋更廣：現(xiàn)有技術(shù)采用內(nèi)部充氣加壓法，對集熱器的氣密性要求很高，帶有排氣孔的集熱器就不適用充氣法進(jìn)行測試。而本發(fā)明的負(fù)壓測試法，能夠覆蓋所有平板類集熱器的產(chǎn)品。

⑵新型測試方法操作更簡單，工作效率更高：與現(xiàn)有的充氣加壓法相比，本發(fā)明不需要進(jìn)行氣密性檢查，不需要對產(chǎn)品進(jìn)行密封，也不需要對集熱器開孔，加裝壓縮空氣聯(lián)接管路，所以整個測試操作更簡單，大大提高工作效率。

⑶對于內(nèi)部密封性良好的集熱器，生產(chǎn)廠家和測試機(jī)構(gòu)可以通過壓力測試法來實(shí)現(xiàn)其壓力測試。

4.結(jié)束語

在太陽能行業(yè)飛速發(fā)展的今天，結(jié)合不斷推陳出新的產(chǎn)品外形和結(jié)構(gòu)，需要對以往的測試方法進(jìn)行不斷的改進(jìn)創(chuàng)新。本文提及的負(fù)壓測試方法，結(jié)構(gòu)簡單可靠，施力準(zhǔn)確清晰，可以適應(yīng)多種產(chǎn)品，提高了工作效率，降低了人工成本，可以為生產(chǎn)工廠和測試機(jī)構(gòu)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海雁，劉祖明.一種新型兩用型集熱器.新能源.2000.22（8）5～8