武汉盛科 | 全自动太阳跟踪试验台

全自动太阳跟踪试验台

1、功能简介

  太阳集热器自动跟踪试验台是太阳能集热器的重要的试验平台，由于太阳能集热器的热性能测试是在室外太阳强光下完成，人工手动寻找太阳光点(试验要求)相当困难，而且太阳随时在移动，因此手动方式误差较大，满足不了测试要求.为此我公司推出太阳能集热器自动跟踪测试平台，其采用光追踪控制技术，只要将被测的集热器安装到测试平台上，系统会自动保持太阳与集热器垂直运行，以及平台与太阳任意入射角跟踪运行，不需要人工参与，同时还可以手动控制运行角度，可以提高试验人员工作效率。
2、性能原理介绍
  系统应用角度传感器与四象限光平衡传感器等方面技术可以自动跟踪太阳运转，使太阳光垂直照射到试验台面，使跟踪架上产品获得太阳辐射能量，同时系统采集太阳辐射强度，环境风速，温湿度等指标，在大风或无阳光时自动保护，使其在各种气候条件下的稳定运行。
  系统由底座、产品试验台架、丝杠、齿轮箱，电机，电脑控制器，传感器，电源等部分组成。系统跟踪软件按照太阳运动轨迹与光追踪相结合方式运行。采用二维自动跟踪方式（跟踪太阳由东向西），太阳赤纬角跟踪自动调整（系统自动显示当地的太阳赤纬角），该功能可实现全天侯自动对太阳的实时追踪。
3、技术指标及特点
    1）系统采用微机控制技术，软件设定运行轨迹，可与太阳入射角成（0°～ 90°）或方位角（0°～ 180 °）自动跟踪。
    2）跟踪系统设有多路传感器，可记录跟踪过程的运行数据（二维角度，辐射强度，环境温湿度，风速，时间等）。
    3）跟踪精度：4小时小于±1.5°。
    4）承载物体重量：小于 600Kg。
    5）支架采光面积(承载物体尺寸)：2*4米，不锈钢材料制作。
    6）速率 ：2.50m/s²。
    7）加速度 ：7.5m/s²。
8）水平运行角度（太阳方位角）：0～360°。
9）垂直调整角度（太阳赤纬角）：-45°～+45°。
10）适应传动方式：丝杠、齿轮，等传动方式。 
11）系统重量：450Kg。
12）电机功率：低功耗设计 ，节能运行 ，电机功率小于20W。
13）传感器参数：

恒温测试台
   恒温测试台是完成太阳能集热器热性能测试的关键部件，被测试的产品与太阳能集热器热性能测试仪的传感器安装在实验台上才能完成对集热器的测试。测试时，恒温测试台可用于向集热器入口流入恒定的（温度，流量，压力）水量。并且流入恒定的（温度，流量，压力）水量还可根据要求任意调整，满足太阳集热器准稳态瞬时效率测试要求。
    系统利用PID做为温度核心控制部件，自冷与加热技术互补运行，使用自冷机组及冷水自调整循环装置提高了控温精度，内热式管路加温部件可提高升温速度，一体化式管路测温传感器使控温精度更加提高.
1.技术指标与特点：
  a.温度控制范围：10℃～90℃，精度：±0.2℃；
  b.水温度均匀性：300升水箱内 ±0.1℃；
  c. 水温度稳定性：300升水箱内 ±0.1℃；
  d.流量控制范围：0～0.5m3/h，精度：＜0.5%；
  e.压力控制范围：0～0.1MPA， 精度：＜50PA；
  f.机组供电 ： 220V（±10%），50Hz(±2%)，功率：10kW； 
  g.管路电加热器功率 ： 3000W 220V供电；
  h.内嵌式制冷机组：功率1—1.5匹， 220V供电；
  i.热交换器采用不锈钢材料制作，实现冷与热的平衡交换。具有换热速度快，水温波动小等特点. 控温时间：20度内小于60分钟； 
  j.与多路PID温度控制器结合，可实现远程网络控制，随意控制水箱内温度(10—90度均可)，精度与稳定度较高.同时系统还具有手动现场控制功能，安全可靠运行；
  k.控制水容量小于300升；
  l.外观尺寸及重量：金属外壳1m×1m×0.8m；
  m.重量：小于100kg。
2.管道隔热保温
    为了使温度损失小，从流量计出口尤其是放置感温元件的弯头或混流器到真空管太阳集热器进口之间距离应尽可能短，并充分保温隔热。同时，在真空管太阳集热器出口处，尤其是放置感温元件的弯头或混流器处，亦应充分隔热保温。
3.温度调节与控制
   在系统中串接两极温度PID（进口）调节器。换热器（制冷装置），设置在真空管太阳集热器出口处，用于将工质温度调至设定值之下。电加热器（分为三级PID控温装置，第三级稳定度±0.1℃），设置在恒压水箱与太阳集热器进口之间，用于调节工质进口温度至设定值（10℃～90℃任意调整）。
4.变频调速技术的流量调节与控制
  利用恒压水箱、泵和流量控制阀，流量传感器等调节控制工质流量，使流量稳定性在±1%以内。系统采用变频调速技术对循环水泵的水流量进行任意调节，变频器为进口产品，可以实现网络化控制，精度较高.在真空管太阳集热器出口处和其它可能积聚空气的地方安装了放气阀，管路设有稳流装置，时刻保持试验其间的稳流要求。
5.压力测量
  为了自动测量集热器进出口压力，完成压力降试验要求。系统设置2路压力传感器，安装于集热器进出口端，自动生成集热器压力降落曲线。
6.恒温测试台内水路运行系统按照两台测试设计，无论管路温度，压力，流量都可以满足两台独立运行。
7. 恒温测试台安装室外，离集热器近的地方，以减少管路热量损失，因此其具有防风，防雨，防腐蚀全天候运行的特点。
C.全自动水路运行控制装置
1.系统装有高温电磁阀组，采用逻辑组合管路结构，与变频水泵配合，通过智能控制器，自动实现水路进入，流出，混水，测试等功能。并通过混合搅拌，使水箱中水温均匀一致，满足测试需要。
2.系统按照工业标准设计，管路具有过压，排气，过滤等保护装置，室外全天侯工作 ，保温等级：3级
3.与集热器连接为高温试验胶管， 管路设有传感器接口，可以安装 (管路压力，水温，流量) 测量传感器。
D. 管路连接运行防冻系统
1、水路系统：所有上水和回水及管件使用PPR材质，日丰品牌，管件、阀门等采用日丰品牌或更优品牌，管路必须到底零泄漏
2、管路全部装有电加热保温装置，管路温度低于3℃自动加热，***管路内介质不结冻。
3、管路加热材料为电伴热带，贴附所有管路配件，再加保温棉缠绕封闭，外层加PVC防护套管 保护管路.长度根据实际现场订制。 
4、管路温度控制器 设有4路温度传感器，装于管路内，低于设定值，自动启动加热带，进行恒温加热，超温自动报警，并停止加热。控制器可与计算机连接，实现网络控制，夏季可以停止该功能，冬季北方地区必须启动此项功能，防止冻坏整个系统.该系统可满足冬季测试运行。

太阳能集热器系统控制柜
    太阳能集热器系统控制柜是将测试仪器与检测配套设备中的控制部分集成一体的综合自动控制装置，其采用计算机控制技术对混水泵（混水系统），制冷装置，自动加热装置，水泵(自动喷淋装置)，流量，压力等设备进行集中测试与控制。并使测试数据自动登录计算机，打印检测报告，使检测过程自动进行，提高工作效率。
a.控制台结构：钢制结构，表面喷塑处理，室外全天侯工作结构，测量仪器嵌入式安装，尺寸：1400×700×1300。
b．系统供电：380V（±10%），50Hz(±2%)。
c．控制方式：手动输入信息，自动完成控制，光电指示运行状态。
d．由交流接触器组成控制逻辑开关，实现各路工作切换。
e．通过计算机通讯接口实现测试仪器的数据共享，同时发出控制信息。
f．安全保护功能，负载过流过温，自动断电。
g．控制通道：小于30路，检测通道：小于30路
h．控制负载：小于20A/路。

太阳能集热器测试系统监测平台(含软件)
   监测平台分为固定平台+移动平台两部分，其中固定测试平台是系统的中心，安装于控制室内，测试系统的控制全部由计算机发出，数据全部汇总到固定平台的计算机内，自动打印检测报告，并且便于保存.移动平台是为了方便测试人员的工作而设计的，为手持移动终端，其具有测量与网络的功能，测试人员可以离开控制室，在任意地点都可以看到测量数据，使测量工作更加高效，可靠，也是系统重要的组成部件。
1、硬件配置：
（1）计算机 
显示屏尺寸：19寸全彩液晶屏 1台 +激光打印机一台
（2）多功能操作台 
钢制结构 尺寸：1m×.2m×1.2m(高) 1套
2、软件配置： 

太阳能集热器测试系统平台软件
    按照GB/T4271-2021 、GB/T17581-2021、GB/T6424-2021 集热器热性能测试方法执行，在winXP以上环境即可运行，检测数据自动存储并生成检测报告及曲线图分析表。 还可以通过计算机实现水泵运行、电磁阀自动打开与关闭，水箱控温，流量调节、开关等设备进行集中控制，真正实现检测过程全自动进行，显示测量结果，避免人为操作影响检测结果。

手持网络移动平台：移动手持监控仪
a、仪器显示与操作采用国际先进的LED全彩色大屏幕电容式触摸屏，屏面玻璃钢化处理，可靠性强，显示清晰直观，实现了人机对话功能的全智能技术。

b、支持目前所有的无线网络功能（广域网，局域网，蓝牙，WAIFAI等）＋有线USB通讯等功能。

 c、系统软件功能：可以监测系统内的所有测量数据(监测时间，位置及当前的环境数据)，性能完全满足试验要求，测试仪可直接图形数据显示，安卓平台运行，数据存储格式为EXCEL标准格式，容量4G以上，也可下载供其它软件调用。

太阳入射角跟踪测量仪

1、产品简介
   太阳入射角跟踪测量仪是测量所在位置平面法线与太阳入射直线夹角的(太阳入射角)的测量仪器，由于太阳是移动体，入射角度随时改变，所以太阳入射角跟踪器是可以跟踪太阳运行的测量装置.它是光追踪+旋转角度测量+光照强度测量+跟踪运行等综合技术的结合系统，全部采用自动控制，测量结果传入微机，精度较高，是目前国内先进的太阳入射角测量仪器。
2、技术特点：
(1)太阳能产品测试：太阳能集热器入射角跟踪系数，是集热器测试的重要指标，国标要求太阳与集热器平面形成六个角度测量瞬时效率，由于TBQ-2SD 太阳入射角跟踪测量仪可以控制跟踪装置旋转达到测量效果.因此是太阳集热器测试中的***仪器。
(2)建筑应用： 相应位置的建筑与太阳入射角度是不一样的，人工测量较为繁琐，采用TBQ-2SD 太阳入射角跟踪测量仪可以实时记录太阳与建筑的入射角度，分析其节能效率。　　　
(3)测量内容：A.太阳入射角度 B.太阳直接辐射值 C. 日照时间。
(4)直接辐射的测量是仪器的关键部件，它可以实时监测太阳的光照指标，***跟踪精度与测试质量. 日照时数定义：太阳直接辐照度达到或超过120W/m2时间段的总和，以小时为单位，取一位小数。因此仪器可以测量直接辐射与日照时间两相参数。
3、工作原理 
   TBQ-2SD 太阳入射角跟踪测量仪采用太阳直接辐射表与角度传感器及四象限光平衡传感器等方面技术自动跟踪太阳运转，使太阳光垂直照射到辐射传感器的光筒内。仪器由底座、台架、丝杠、齿轮箱、电机、微机控制器、直接辐射传感器、电源等部分组成。跟踪软件按照太阳运动轨迹与光追踪相结合方式运行。采用二维自动跟踪方式，太阳赤纬角跟踪自动调整，可实现全天侯自动对太阳的实时追踪。
4、技术指标
⑴、太阳入射角测量：
a、太阳入射角跟踪精度： <±0.5°
b、入射角跟踪范围：太阳赤纬角度0—90度。
⑵、直接辐射测量：
a、灵敏度：7～14μV／W·m-2。
b、响应时间：≤15秒(99％)。
c、内阻：约100Ω。
d、稳定性：±1％。
e、温度特性：±1％(-20℃～+40℃)。
f.精度：小于5% 。
⑶、日照时间测量：
a、测量范围：0～24小时。
b、精度：<±0.1小时。
c、分辨率：0.1小时。
⑷、全自动跟踪器参数：
a、电源电压：AC 220V±l0％。
b、功率：交流供电：12W 太阳能供电：100W 。
c、采用微机控制技术，二维角度自动跟踪。
d、跟踪精度：4小时小于±0.5°。
e、速率：50?/sec。
f、运行环境： 温度：-30～60℃。
(室外全天候运行) 湿度：小于***RH。
g、水平运行角度（太阳方位角）：0～270°。
h、垂直调整角度（太阳赤纬角）：-45°～+45°。
i、适应传动方式：丝杠、齿轮等传动方式 。
j、 整体重量：小于7.5kg。
k、数据输出方式：
    仪器标配为RS232通讯格式，与微机通讯可以形成EXCEX数据文件.通讯方式可以满足有线(RS232或RS485)，无线，网络(RJ45)，无线网络(GPRS)等通讯模块的要求。

14）测试台装有日晷仪：用于测试台面与太阳的入射角度，并刻有集热器测试标记(0，10，15，30，45，55，60度)等数值。
15）按照GB/T4271-2021 、GB/T17581-2021、GB/T6424-2021 集热器热性能测试方法执行。同时满足二台集热器测试，室外全天候运行。
16）二维光追踪传感器：搜寻范围宽，跟踪精度高，不受天气、季节和地理位置影响。光电传感器涵盖了信号采集、处理、功率驱动等全部功能，不用任何配套电气设施可直接驱动双轴电动机。实时检测并追踪太阳方位，使得能量转换化。自动检测环境风载情况，在强风下保护太阳能组件。
17）测试台设有传感器支架，可安装，总辐射，散射辐射，风速，温度，日晷等传感器
18）电源：输入电压 220VAC/50Hz 良好接地；平均功耗<50W； 
19）运行环境：温度：-30～60℃；湿度：小于95%RH；室外全天候条件运行；
20）太阳跟踪控制器：
    该控制器采用微处理器为主控CPU，大容量数据存储器，工业控制标准设计，防震结构，大屏幕液晶显示屏，轻触薄膜按键，适合在恶劣工业环境使用，显示太阳辐射强度，环境温湿度，跟踪角度，真太阳时间，太阳赤纬角，运行方式等方面数据。
21）全自动太阳跟踪试验台系统管理软件一套。
    在windows XP以上环境即可运行，检测数据自动存储（存储时间可以设定），在室内微机上可对现场的跟踪状态进行监测，并可设定控制。
22）在测试台面底边上装有通风单元，根据GB/T4271-2021要求台面风速是必须的。为了达到风的均匀性，采用轴向吹风系统，外形美观，结构平稳，防震性能好。
（1）尺 寸：2000*260*250；
（2）风 速：0～9米/秒 连续可调；
（3）电机功率：65W*7；
（4）风量：3500立方米/小时；
（5) 按照室外全天候工作防水结构设计。
4、安装方法
     选择四周无太阳遮挡空旷场地，建立1m×1m×1m水泥基础（特殊可根据要求设计）也可放在楼顶，现场具有交流220V电源即可。