太陽(yáng)能集熱器面板負(fù)壓測(cè)試方法的研究

李伊水

【摘 要】太陽(yáng)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)蓋板玻璃的上舉力，本文通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能集熱器靜態(tài)拉力測(cè)試方法的研究，找出一種更適合檢驗(yàn)太陽(yáng)能集熱器機(jī)械性能的方法。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能集熱器；負(fù)壓測(cè)試；試驗(yàn)研究

0.引言

隨著太陽(yáng)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(yáng)能產(chǎn)品以極快的速度迅速推向市場(chǎng)，伴隨著工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷(xiāo)售，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)也需要快速配套和跟進(jìn)，太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能產(chǎn)品組件中的一個(gè)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(cè)試，如果集熱器面板的機(jī)械強(qiáng)度不好，會(huì)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(duì)上述問(wèn)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(cè)試方法，介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)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(cè)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(duì)于密閉性比較強(qiáng)的太陽(yáng)能集熱器，可以通過(guò)在集熱器箱體上打兩個(gè)孔，從其中一個(gè)孔通入壓縮空氣向太陽(yáng)能集熱器吸熱體和蓋板玻璃間的間隙充氣，另一個(gè)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(cè)試。供氣時(shí)以每250Pa壓強(qiáng)為間隔遞增至客戶對(duì)產(chǎn)品的宣稱值。觀察集熱器蓋板玻璃是否松動(dòng)，如沒(méi)有松動(dòng)，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(yáng)能集熱器都帶有排氣孔，此方法就不適用。測(cè)試過(guò)程中，由于要保證集熱器內(nèi)部壓力的穩(wěn)定，要求整個(gè)管路系統(tǒng)都要做氣密性檢查。人為要鉆兩個(gè)孔，且要做好密封，操作復(fù)雜，耗時(shí)。

2.新型測(cè)試方法：負(fù)壓測(cè)試法

新型的測(cè)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(gè)雙碗吸盤(pán)，均勻布局在需要測(cè)試的集熱器玻璃蓋板上，通過(guò)一套機(jī)械連接裝置，將12個(gè)吸盤(pán)連接至一套施力機(jī)構(gòu)，通過(guò)連接裝置上的力傳感器，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃蓋板向上拉力的精確讀數(shù)和監(jiān)控。12個(gè)雙腕吸盤(pán)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(shí)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(jiǎn)單，方便。

下面對(duì)本新型測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)及使用進(jìn)行說(shuō)明：

太陽(yáng)能集熱器（被測(cè)樣品）放置于測(cè)試機(jī)架之內(nèi)，通過(guò)固定夾具將太陽(yáng)能集熱器與測(cè)試機(jī)架牢固固定。12個(gè)雙碗吸盤(pán)固定在水平框架上，并均勻分布在集熱器面板上方。在測(cè)試框架內(nèi)，安裝有一套手動(dòng)施力裝置和一套精密拉力傳感器，通過(guò)搖動(dòng)手柄可以驅(qū)動(dòng)施力裝置來(lái)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(cè)試裝置的頂部，通過(guò)顯示儀表可以即時(shí)讀取施加在集熱器面板上的拉力數(shù)據(jù)。

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

搖動(dòng)手柄，將水平支架降低至與被測(cè)樣品上表面接觸。將雙碗吸盤(pán)的皮碗扣吸在被測(cè)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(duì)應(yīng)的每一個(gè)遞進(jìn)值，直至達(dá)到廠家對(duì)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(duì)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(duì)產(chǎn)品的宣稱值為5000N）。

接通顯示儀表的電源，輕輕搖動(dòng)手柄，讓水平框架緩慢提升，此時(shí)注意觀察顯示儀表的讀數(shù)，當(dāng)讀數(shù)剛剛開(kāi)始變化時(shí)將顯示儀表的示值歸零，繼續(xù)搖動(dòng)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(shí)集熱器蓋板玻璃仍然沒(méi)有破損或松動(dòng)，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(cè)試過(guò)程中從顯示儀表讀取的數(shù)據(jù)，判斷被測(cè)樣品是否滿足測(cè)試的要求。

3.新型測(cè)試方法與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)劣

⑴新型測(cè)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(duì)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(cè)試。而本發(fā)明的負(fù)壓測(cè)試法，能夠覆蓋所有平板類(lèi)集熱器的產(chǎn)品。

⑵新型測(cè)試方法操作更簡(jiǎn)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行密封，也不需要對(duì)集熱器開(kāi)孔，加裝壓縮空氣聯(lián)接管路，所以整個(gè)測(cè)試操作更簡(jiǎn)單，大大提高工作效率。

⑶對(duì)于內(nèi)部密封性良好的集熱器，生產(chǎn)廠家和測(cè)試機(jī)構(gòu)可以通過(guò)壓力測(cè)試法來(lái)實(shí)現(xiàn)其壓力測(cè)試。

4.結(jié)束語(yǔ)

在太陽(yáng)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(duì)以往的測(cè)試方法進(jìn)行不斷的改進(jìn)創(chuàng)新。本文提及的負(fù)壓測(cè)試方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)試機(jī)構(gòu)帶來(lái)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