CN113740175A - 光伏组件静态荷载测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏组件静态荷载测试装置及测试方法，属于光伏组件测试技术领域，包括支撑框架、测试支架以及沙袋，支撑框架的横梁上设有轨道，轨道上设有吊装架；测试支架位于所述轨道的下方，测试支架包括基座、两组立柱支撑以及翻转框架，基座上设有滑轨；两组立柱支撑滑动设置在滑轨上；翻转框架支撑在两组立柱支撑上，翻转框架通过设置在外侧的第二驱动机构，带动光伏组件实现180°翻转的自由度；沙袋位于轨道的下方，沙袋通过吊装架起吊，并随吊装架沿轨道移动，施压到光伏组件上。本发明提供的光伏组件静态荷载测试装置，采用沙袋施压，提高测试的精度；通过翻转框架带动光伏组件翻转，降低操作难度。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件测试技术领域，具体涉及一种光伏组件静态荷载测试装置及利用该装置测试光伏组件的测试方法。
背景技术
光伏组件在户外工作的过程中，会受到风压、雪压等静态压力的影响，组件承受这种静态机械强度的能力成为验证组件安全性能的重要因素。
光伏组件的静态机械载荷试验是国际标准中关于验证组件承受静态载荷能力的一项非常重要的试验。
目前的静态机械载荷试验方法包括如下：
沙袋法：该方法是计算好沙袋质量后，均匀的放置在组件表面1小时，然后人工翻转组件再次摆好沙袋放置一小时，重复三个循环。采用沙袋法需要大量使用人工，操作过程非常繁琐，测试效率低，沙袋的计量非常繁琐。
气缸法：该方法气缸均匀的分布在组件表面，由PLC计算好压力控制气缸推动吸盘给组件表面施加压力1小时，然后由吸盘抽真空，以吸力代替压力模拟对组件背面施压1小时，重复三个循环。采用气缸法，组件表面与吸盘接触的位置受压，与吸盘不接触的位置不受压，压力明显不均匀，背面施压采用吸力代替压力，不能真正模拟背面施压，测试精度差。
发明内容
本发明实施例提供一种光伏组件静态荷载测试装置，旨在沙袋法测试，沙袋翻转费时费力、测试精度差的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，包括：支撑框架、测试支架以及沙袋，所述支撑框架的横梁上设有轨道，所述轨道上设有吊装架；测试支架位于所述轨道的下方，所述测试支架包括基座、两组立柱支撑以及翻转框架，所述基座上设有滑轨；两组立柱支撑滑动设置在所述滑轨上，两组所述立柱支撑通过第一驱动机构控制在所述滑轨上的间距及定位；翻转框架用于支撑光伏组件，所述翻转框架支撑在两组所述立柱支撑上，所述翻转框架通过设置在外侧的第二驱动机构，带动所述光伏组件实现180°翻转的自由度；沙袋位于所述轨道的下方，所述沙袋通过所述吊装架起吊，并随所述吊装架沿所述轨道移动，施压到所述光伏组件上。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述立柱支撑包括与所述滑轨垂直的支撑梁和设置于所述支撑梁上的多根立柱，所述支撑梁的底部设有与所述滑轨滑动配合的滑槽。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述立柱支撑还包括多个支撑块，所述支撑块一一对应设置在所述立柱上，且所述支撑块位于两组所述立柱支撑相邻的内侧，所述支撑块构成所述翻转框架的支撑。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二驱动机构包括支撑架、设置于所述支撑架上的驱动电机以及与所述驱动电机相连的插件，所述翻转框架上设有与所述插件卡接的卡槽。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述驱动电机与所述插件之间设有伸缩杆，以使所述插件插入或退出所述卡槽。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述沙袋分隔为多个容纳格，各所述容纳格远离待测光伏组件的正面设有加料口。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述沙袋的底部对应所述光伏组件背面的横杆位置，设有避让所述横杆位置的横口。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述横口的位置，相邻的行或列的所述容纳格之间设有连接扣，以使所述沙袋施压在所述光伏组件正面时，位于所述横杆位置两侧的容纳格扣接在一起，使沙袋的下表面呈整体施压在所述光伏组件的正面。
结合第一方面，在一种可能的实现方式中，还包括承重所述沙袋的地秤，所述地秤位于所述轨道的下方。
第二方面，本发明实施例还提供了一种光伏组件静态荷载测试方法，基于所述的测试装置，所述方法包括：
准备预设质量的沙袋；
利用吊装架起吊所述沙袋，并沿轨道移动到测试支架的正上方，对准下方的光伏组件；
将沙袋缓缓下放到光伏组件的正面，施压预设时间长度；
将沙袋吊离光伏组件，使沙袋恢复原位，再反向移动两组立柱支撑，使翻转框架及光伏组件脱离立柱支撑，翻转框架带动光伏组件翻转180°，使光伏组件的背面朝上；
再将两组所述立柱支撑相向移动直至恢复原位，将翻转框架及光伏组件托起，使沙袋对光伏组件的背面施压。
本发明提供的光伏组件静态荷载测试装置及测试方法，与现有技术相比，有益效果在于：采用沙袋施压，沙袋施压是最能模拟现实均匀压力的方式，能够提高测试的精度；两组支撑立柱之间的间距可以通过第一驱动机构的实现调整；光伏组件支撑在翻转框架上，需要翻转时，第二驱动机构与翻转框架连接，第一驱动机构带动支撑立柱反向移动远离翻转框架，当翻转框架带动光伏组件翻转后，第一驱动机构带动支撑立柱相向移动直至恢复原位，对翻转框架进行支撑，再进行光伏组件的静态荷载测试。
本实施例提供的测试支架，通过第二驱动机构带动翻转框架翻转，通过支撑立柱的移动，为翻转框架提供翻转空间，结构简单，操作省时省力；且通过翻转框架的支撑能够支撑不同尺寸的光伏组件，提高了光伏组件的测试尺寸范围。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光伏组件静态荷载测试装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光伏组件静态荷载测试支架的结构示意图；
图3为光伏组件支撑在翻转框架上的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的光伏组件静态荷载测试用沙袋的正面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的光伏组件静态荷载测试用沙袋的背面结构示意图；
附图标记说明：
1、翻转框架；2、卡槽；3、插件；4、驱动电机；5、立柱；6、基座；7、支撑梁；8、滑轨；9、支撑块；10、支撑架；11、地秤；12、沙袋；121、连接扣；122、加料口；123、容纳格；124、挂扣；125、横口；13、钢绳；14、转轴；15、吊装架；16、支撑框架；17、轨道；18、光伏组件；19、横杆。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的光伏组件静态荷载测试装置进行说明。所述光伏组件静态荷载测试装置，包括支撑框架16、测试支架以及沙袋12，支撑框架16的横梁上设有轨道17，轨道17上设有吊装架15；测试支架位于轨道17的下方，测试支架包括基座6、两组立柱支撑以及翻转框架1，基座6上设有滑轨8；两组立柱支撑滑动设置在滑轨8上，两组立柱支撑通过第一驱动机构控制在滑轨8上的间距及定位；翻转框架1用于支撑光伏组件18，翻转框架1支撑在两组立柱支撑上，翻转框架1通过设置在外侧的第二驱动机构，带动光伏组件18实现180°翻转的自由度；沙袋12位于轨道17的下方，沙袋12通过吊装架15起吊，并随吊装架15沿轨道17移动，施压到光伏组件18上。
本实施例提供的光伏组件静态荷载测试装置，与现有技术相比，采用沙袋施压，沙袋12施压是最能模拟现实均匀压力的方式，能够提高测试的精度；两组支撑立柱之间的间距通过第一驱动机构的实现调整，为翻转框架提供翻转空间；光伏组件支撑在翻转框架1上，需要翻转时，第二驱动机构与翻转框架1连接，第一驱动机构带动支撑立柱反向移动远离翻转框架1，当翻转框架1带动光伏组件翻转后，第一驱动机构带动支撑立柱相向移动直至恢复原位，对翻转框架1进行支撑，再进行光伏组件的静态荷载测试。
本实施例提供的测试支架，通过第二驱动机构带动翻转框架翻转，通过支撑立柱的移动，为翻转框架提供翻转空间，结构简单，操作省时省力；且通过翻转框架的支撑能够支撑不同尺寸的光伏组件，提高了光伏组件的测试尺寸范围。
参见图3，由于目前已有大型组件长度接近2.4米，宽度接1.3米，光伏组件安装时，平行于光伏组件18的短边设有横杆19，横杆19支撑在翻转框架1上，翻转框架1制作时尺寸大于光伏组件尺寸，能够适应不同尺寸的光伏组件的测试需求，提高了测试支架的通用性和测试的光伏组件尺寸范围，满足大小尺寸的光伏组件的测试。
在一些实施例中，上述特征立柱支撑可以采用如图2所示结构。参见图2，立柱支撑包括与滑轨8垂直的支撑梁7和设置于支撑梁7上的多根立柱5，支撑梁7的底部设有与滑轨8滑动配合的滑槽。每组立柱支撑设有多根立柱5，如图1所示，设有四根立柱，共八根立柱，提高对光伏组件的支撑力度。
上述特征支撑立柱的一种变形实施方式，请参阅图2，立柱支撑还包括多个支撑块9，支撑块9一一对应设置在立柱5上，且支撑块9位于两组立柱支撑相邻的内侧，支撑块9构成翻转框架1的支撑。支撑块9的上表面低于立柱的顶部，对翻转框架1构成支撑和限位。立柱上的支撑块用于支撑翻转框架，翻转框架的尺寸固定，翻转框架的尺寸可以设计足够大，所以适合安装各种尺寸的组件，组件安装在横杆上，横杆固定在翻转框架上。立柱之间的距离在光伏组件翻转的过程中与支撑块的长度有关，组件翻转的时候两侧立柱同时向外滑动一个支撑块的距离，以方便翻转，翻转完成后，再恢复原位置。
可选地，请参阅图2，第二驱动机构包括支撑架10、设置于支撑架10上的驱动电机4以及与驱动电机4相连的插件3，翻转框架1上设有与插件3卡接的卡槽2。为了插件3与卡槽2卡接后，实现翻转框架1的翻转，本实施例中，插件3的截面采用非圆形，例如，插件3采用矩形、椭圆、多边形等形状，可以避免插件3与翻转框架1的自转，也无需另外的设置固定结构，插件3与卡槽2插接即可。
作为第二驱动机构的一种变形实施例，驱动电机4与插件3之间设有伸缩杆，以使插件3插入或退出卡槽2。当光伏组件进行静态荷载测试时，翻转框架1支撑在立柱的支撑块上，光伏组件放置在翻转框架1上，为了避免施压时插件3受力的影响，通过伸缩杆的伸缩使插件3脱离翻转框架1，当需要翻转时，插件3通过伸缩杆的伸出再与翻转框架1的卡槽2卡接。其中，伸缩杆与驱动电机的主轴连接，伸缩杆可以为手动或电动操作，选用现有技术即可，随驱动电机的主轴旋转。
图2所示为本实施例提供的测试支架的另一种实施方式，翻转框架1的两侧分别设有第二驱动机构。实现翻转框架1的平稳可靠的翻转。
可选地，本实施例中的第一驱动机构为电动推杆或气动推杆，两组立柱支撑分别设有第一驱动机构(图中未示出)。通过采用电动的控制滑台、电动推杆、气动推杆、结合驱动电机4，实现光伏组件翻转的自动控制。
作为本实施例中立柱支撑的可选结构为，请参阅图2，立柱支撑采用方钢制作。制作简单方便，且便于支撑和固定。方钢可以为方钢管，立柱支撑还可以采用工字钢、槽钢等其他的型钢制作。
作为本实施例中基座6的可选结构为，请参阅图2，基座6采用方钢制作。方钢可以为方钢管，立柱支撑还可以采用工字钢、槽钢等其他的型钢制作。
本实施例提供的测试支架，翻转框架1可以转动，光伏组件正面受压后，可以通过翻转框架1使光伏组件背面朝上，光伏组件的背面可以受压，结合沙袋法对光伏组件施压，进行静态荷载测试，测试简单方便。
基于上述的具有翻转框架的测试支架，参见图1及图4所示，作为本实施例提供的所述光伏组件静态荷载测试用沙袋12，分隔为多个容纳格123，各容纳格123远离待测光伏组件的正面设有加料口122。
沙袋12分隔为多个容纳格123，且每个容纳格123设有加料口122，可以在每个容纳格123添加相同重量的填充物，通过容纳格123，对填充物分区限制，便于在单位面积上施压的均匀性，提高待测光伏组件的受力均匀性，提高静态荷载测试结果的准确性。
上述特征沙袋12的一种改进实施方式为，请参阅图4，容纳格123的横断面为矩形结构，且各容纳格123呈矩形阵列分布。
对于各加料口122，可以分别设置拉链，以防填充物在吊装过程中洒落。其中，沙袋12的底面积应保证施压时能覆盖整个光伏组件表面，如果有不能压边框的要求，那么沙袋12施压时应保证不压到边框，沙袋12均匀的分成多个容纳格123，将所需质量的二氧化硅均匀的装在每个容纳格123中，每个容纳格123上方有顶部设有加料口122，后期调节质量，添加或取出二氧化硅，一般情况下不用调节，质量确定后可以直接使用。
由于不同板型的光伏组件使用的沙袋12质量面积不一样，沙袋12的成本比较低，可以每一种板型的光伏组件定制一个沙袋12，方便使用，板型大小接近的可以对沙袋12质量进行微调，因为沙袋12的容纳格123上方都有加料口，能打开和关闭，可以均匀的增加或减少二氧化硅，再通过地秤称重，达到所要求的质量。
基于正四棱柱体的容纳格123，请参阅图4及图5，上述特征沙袋12的一种实施方式为，沙袋12底部对应光伏组件18背面的横杆19位置，设有避让横杆19位置的横口125。由于光伏组件18背面也要施压，而且光伏组件18安装在横杆19上，背面施压要考虑压力不能作用在横杆19上，所以根据光伏组件安装横杆的位置，对应的沙袋12底部的两个横杆位置分开两个个横口125，刚好可以避开支撑光伏组件的两个横杆。由于对光伏组件正面施压的时候，不需要分开横口125，需要把分开的容纳格123扣好，使沙袋12的下表面成一个整体。
一些可能的实现方式中，上述特征沙袋12采用如图4所示结构。参见图4，在横口125的位置，相邻的行或列的容纳格123之间设有连接扣121，以使沙袋12施压在光伏组件正面时，位于横杆位置两侧的容纳格123扣接在一起，，使横口紧密贴合在一起，使沙袋12的下表面呈整体施压在光伏组件的正面，避免对光伏组件造成压力不均匀的问题。
为了便于对填充了填充物的沙袋12进行吊装，图4所示，沙袋12的四周分别设有多个供起吊沙袋12的挂扣124。在吊装架15上对应设有多个钢绳13，对沙袋12采用多点吊装，防止沙袋12升起的时候发生旋转。
具体地，请参阅图4，本实施例中挂扣124设置在沙袋12正面的四边。为了提高吊装过程的平稳性和容纳格123内填充物的平稳性，对应于每行容纳格123和每列容纳格123的两端，可以均设置挂扣124。
作为本实施例提供的光伏组件静态荷载测试用沙袋12的一种具体实施方式，容纳格123内的填充物为二氧化硅。针对现有技术提供的液体水，为了提高施压的稳定性，需要一种能均匀施压，密度比水大，化学性质稳定的物质，考虑到之前的技术方案有沙压施压，但是普通的沙子密度约为1400Kg/m3-1600Kg/m3，在2.6m2的面积上施加5400Pa的均匀压力，施压物体的高度约为34cm-37cm，体积还是比较大，而由于沙子的主要成分为二氧化硅，二氧化硅化学性质比较稳定，密度为2200Kg/m3，通过计算由二氧化硅制成的施压物体，施加在2.6㎡的光伏组件上高度约为25cm，这个高度比较合理。计算施压物体的高度，是因为光伏组件翻转到背面施压后，横杆在光伏组件平面上方，沙袋12要有足够的高度使横口125能跨过横杆。
作为吊装架15的一种实施方式，参见图1所示，对应沙袋12四周设置的挂扣124，吊装架15包括矩形框架、与挂扣124一一对应的钢绳13及缠绕钢绳13的转轴14，钢绳13的下端设有挂接挂扣124的挂钩，每一个转轴14分别通过一个电机驱动正反旋转，以使钢绳13收纳或放开；其中与移动方向平行的两根支撑杆与轨道17滑动配合，滑轨可以采用电动直线滑台驱动，采购即可。
参见图1，吊装架15下方设有地秤11，用以给沙袋12称重，由于不同板型的光伏组件使用的沙袋12质量面积不一样，沙袋12的成本比较低，可以每一种板型的光伏组件定制一个沙袋12，方便使用，板型大小接近的可以对沙袋12质量进行微调，因为沙袋12的容纳格123上方设有加料口122，能够打开和关闭，可以均匀的增加或减少二氧化硅，再通过地秤称重，达到所要求的质量。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种光伏组件静态荷载测试方法，基于所述的测试装置，所述方法包括：
准备预设质量的沙袋12；
利用吊装架15起吊沙袋12，并沿轨道17移动到测试支架的正上方，对准下方的光伏组件；
将沙袋12缓缓下放到光伏组件的正面，施压预设时间长度；
将沙袋12吊离光伏组件直至放置到原始位置，反向移动两组立柱支撑，使翻转框架及光伏组件脱离立柱支撑，翻转框架带动光伏组件翻转180°，使光伏组件的背面朝上；
再将两组所述立柱支撑相向移动直至恢复原位，将翻转框架及光伏组件托起，使沙袋12对光伏组件的背面施压。
其中，本发明提供的测试装置，采用PLC控制器实现自动控制，第一驱动机构、第二驱动机构、移动组件、吊装架15均与PLC控制器电性连接，也即PLC控制器控制吊装架15起吊、移动，控制立柱支撑滑动，控制插件插卡，控制驱动电机转动，以使翻转框架翻转。
参见图1，本实施例提供的光伏组件静态荷载测试方法的操作过程如下：沙袋12通过钢绳13吊装，多跟钢绳13对应沙袋12上的挂扣124，可以采用多点吊装，防止沙袋12升起的时候发生旋转。沙袋12放置好以后将钢绳13连接挂扣124，通过电机控制转轴14使钢绳13缠绕，吊起沙袋12，吊装架15沿支撑框架16顶部的轨道17移动到安装好的光伏组件上方，对准方位后，将沙袋12缓缓下放到光伏组件上，按照标准要求沙袋12均匀的覆盖光伏组件表面施压一定的时间，然后再由PLC控制钢绳13吊起沙袋12，待沙袋12全部脱离光伏组件表面后，吊装架15移动回原来的位置，翻转框架支架通过PLC控制翻转180度，以使光伏组件背面朝上，平稳后吊装架15再次将沙袋12移动到光伏组件上方缓缓放下，注意两个横杆，使沙袋12底部的两个开口刚好卡在横杆上，沙袋12的两个开口之间的距离要根据横杆之间的距离制作，以防止横杆在背面施压的性况下受重。最后按照标准试验要求，重复三个循环即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，包括：
支撑框架(16)，所述支撑框架(16)的横梁上设有轨道(17)，所述轨道(17)上设有吊装架(15)；
测试支架，位于所述轨道(17)的下方，所述测试支架包括基座(6)、两组立柱支撑以及翻转框架(1)，所述基座(6)上设有滑轨(8)；两组立柱支撑滑动设置在所述滑轨(8)上，两组所述立柱支撑通过第一驱动机构控制在所述滑轨(8)上的间距及定位；翻转框架(1)用于支撑光伏组件，所述翻转框架(1)支撑在两组所述立柱支撑上，所述翻转框架(1)通过设置在外侧的第二驱动机构，带动所述光伏组件实现180°翻转的自由度；以及
沙袋(12)，位于所述轨道(17)的下方，所述沙袋(12)通过所述吊装架(15)起吊，并随所述吊装架(15)沿所述轨道(17)移动，施压到所述光伏组件上。
2.如权利要求1所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，所述立柱支撑包括与所述滑轨(8)垂直的支撑梁(7)和设置于所述支撑梁(7)上的多根立柱(5)，所述支撑梁(7)的底部设有与所述滑轨(8)滑动配合的滑槽。
3.如权利要求2所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，所述立柱支撑还包括多个支撑块(9)，所述支撑块(9)一一对应设置在所述立柱(5)上，且所述支撑块(9)位于两组所述立柱支撑相邻的内侧，所述支撑块(9)构成所述翻转框架(1)的支撑。
4.如权利要求1所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括支撑架(10)、设置于所述支撑架(10)上的驱动电机(4)以及与所述驱动电机(4)相连的插件(3)，所述翻转框架(1)上设有与所述插件(3)卡接的卡槽(2)。
5.如权利要求4所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，所述驱动电机(4)与所述插件(3)之间设有伸缩杆，以使所述插件(3)插入或退出所述卡槽(2)。
6.如权利要求1所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，所述沙袋(12)分隔为多个容纳格(123)，各所述容纳格(123)远离待测光伏组件的正面设有加料口(122)。
7.如权利要求6所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，所述沙袋(12)的底部对应所述光伏组件背面的横杆(19)位置，设有避让所述横杆(19)位置的横口(125)。
8.如权利要求7所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，在所述横口(125)的位置，相邻的行或列的所述容纳格(123)之间设有连接扣(121)，以使所述沙袋(12)施压在所述光伏组件正面时，位于所述横杆(19)位置两侧的容纳格(123)扣接在一起，使沙袋(12)的下表面呈整体施压在所述光伏组件的正面。
9.如权利要求1所述的光伏组件静态荷载测试装置，其特征在于，还包括承重所述沙袋(12)的地秤(11)，所述地秤(11)位于所述轨道(17)的下方。
10.一种光伏组件静态荷载测试方法，基于如权利要求1-9任一项所述的测试装置，其特征在于，所述方法包括：
准备预设质量的沙袋(12)；
利用吊装架(15)起吊所述沙袋(12)，并沿轨道(17)移动到测试支架的正上方，对准下方的光伏组件；
将沙袋(12)缓缓下放到光伏组件的正面，施压预设时间长度；
将沙袋(12)吊离光伏组件直至恢复原始位置，再反向移动两组立柱支撑，使翻转框架及光伏组件脱离所述立柱支撑，翻转框架带动光伏组件翻转180°，使光伏组件的背面朝上；
再将两组所述立柱支撑相向移动直至恢复原位，将翻转框架及光伏组件托起，使沙袋(12)对光伏组件的背面施压。
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