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WN-2C型太陽能集熱器測試系統(tǒng)
(雙軸全自動太陽能跟蹤旋轉(zhuǎn)臺)
一、概述
國家對可再生能源太陽能產(chǎn)業(yè)的大力支持和產(chǎn)業(yè)的健康良性發(fā)展非常重視，應用產(chǎn)品也不斷的
增多和增強，針對太陽能光熱應用產(chǎn)品的檢測、教學及研究顯得十分重要，然而太陽能集熱器又是
決定太陽能光熱系統(tǒng)熱效率性能的關(guān)鍵集熱部件，因此其質(zhì)量的好壞對太陽能光熱系統(tǒng)的應用產(chǎn)品
發(fā)展起著決定性的作用，因此對產(chǎn)品的質(zhì)量要求*，檢測難度很大，因此對太陽能集熱器測試設(shè)
備的精度和控制精度、智能化要求非常重要。
我司根據(jù)國家標準要求和多年生產(chǎn)太陽能檢測設(shè)備的經(jīng)驗，特推出WN-2C型太陽能集熱器測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)的總體試驗結(jié)構(gòu)可分別滿足標準里面的開式試驗系統(tǒng)和閉式測試試驗系統(tǒng)的方法，該產(chǎn)品的主控系統(tǒng)采用MISUBISHI可編程控制系統(tǒng)、高精度溫度、流量自控系統(tǒng)和人機對話模式及雙軸全自動太陽跟蹤旋轉(zhuǎn)臺（具有手動和自動跟蹤2種模式）等技術(shù)，進行自動控制與檢測，不需要測試人員在戶內(nèi)和戶外的來回跑動式測試，具有測試精度高，性能穩(wěn)定，勞動效率高等方面特定。并得到國內(nèi)外多家用戶的使用與認可，是目前為止國內(nèi)為先進的太陽能集熱器測試系統(tǒng)。
該設(shè)備已廣泛應用在太陽能生產(chǎn)廠、太陽能檢測中心、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗機構(gòu)和大中?？蒲性核葘μ柲軠y試和研究的使用。
二、測試產(chǎn)品類型
1．平板型太陽能集熱器
2. 真空管太陽能集熱器
三、符合國標要求及測試方法、內(nèi)容
1. GB/T4271-2007太陽能集熱器熱性能試驗方法
2. GB/T17581-2007真空管型太陽能集熱器技術(shù)試驗方法
3. GB/T6424-2007平板型太陽能集熱器技術(shù)試驗方法
四、產(chǎn)品測試功能（根據(jù)客人選配，可同時測2臺太陽能集熱器）
標 準 | 熱性能（GB/T4271-2007） |
功 能 | 瞬時效率 瞬時效率特性 瞬時效率方程式 |
入射角修正系數(shù) 入射角修正系數(shù)圖 | |
時間常數(shù) 時間常數(shù)關(guān)系曲線 | |
兩端壓力降落 |
五、WN-2C型太陽能集熱器熱性能測試儀技術(shù)指標及系統(tǒng)配置
A、WN-2C型太陽能集熱器熱性能測試系統(tǒng)傳感器及系統(tǒng)技術(shù)指標、特點:
序號 | 項 次 | 主要參數(shù) | |
1 | 太陽能測試儀采集器
| 1）A/D轉(zhuǎn)換：32Cit 2).掃描頻率：100HZ 3).模擬通道：22個 4).模擬電壓范圍：+-5000mv 5).模擬電壓精度：+-（讀數(shù)*0.1%+偏移量）， 6).測量辯率：0.48uv； 7).開關(guān)激發(fā)通道：8個電壓，4個電流 8）.脈沖通道：6個； 9).協(xié)議支持：支持BODBUS RTU、RS232/485、無線通訊協(xié)議 10).內(nèi)存：2M 11).耗電量：35mA 12).顯示方式： 內(nèi)嵌點陣240*128 ,114mm*64mmLCD大屏幕顯示器藍屏和反饋式觸摸按鍵，參數(shù)一目然， | |
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| 傳感器系統(tǒng) | 太陽總輻射傳感 | A.FSP10總輻射傳感器：具有與Kipp&Zonen CMP21 二等標準總輻射表的精度和穩(wěn)定性，通過實際在室外挑選的晴天、多云天以及陰天短期和長期測得的數(shù)據(jù)與CMP21的數(shù)據(jù)非常接近，二者性能相差非常小。 B.光譜范圍:305-2800 nm C.響應時間:7s D.零點偏移:<10W/㎡ E.方位誤差: <20W/㎡（1000W/㎡到80°） F.工作溫度: -40℃~+80℃ G.大輻照度:0~2000W/㎡ H.靈敏度:7 - 14μV/W/m² I. 靈敏度溫度誤差:<0.1%/℃ II. 非穩(wěn)定度:± 0.5 % 日曝輻量預期精度:± 2% |
太陽散射傳感器 | A.FSP10總輻射傳感器：具有與Kipp&Zonen CMP21 二等標準總輻射表的精度和穩(wěn)定性，通過實際在室外挑選的晴天、多云天以及陰天短期和長期測得的數(shù)據(jù)與CMP21的數(shù)據(jù)非常接近，二者性能相差非常小。 B.光譜范圍:305-2800 nm C.響應時間:7s D.零點偏移:<10W/㎡ E.方位誤差: <20W/㎡（1000W/㎡到80°） F.工作溫度: -40℃~+80℃ G.大輻照度:0~2000W/㎡ H.靈敏度:7 - 14μV/W/m² I.靈敏度溫度誤差:<0.1%/℃ J.非穩(wěn)定度:± 0.5 % K.日曝輻量預期精度:± 2% L.環(huán)帶直徑:∮400mm,寬度:65mm | ||
地球輻射表（長波輻射表）可選 | 1、光譜范圍：4500-50000 nm 2、信號范圍：-250-+250W/m2 3、信號輸出：-20-0mV 4、靈 敏 度：5-15μV/W•m-2 5、響應時間：＜ 20 s (99%) 6、內(nèi) 阻：≤ 200 Ω 7、年穩(wěn)定性：±2% 8、非 線 性：＜ ± 2% 9、溫度系數(shù)：≤±1%(-20℃～+50℃) 10、工作環(huán)境溫度：-40℃～+80℃ 11、工作環(huán)境濕度：0～99.99%RH | ||
精密溫度傳感器 | A.測量范圍 0-200℃ ； B.測量精度:±0.05℃； C.顯示分辨率：0.01℃。 | ||
環(huán)境溫度 |
| ||
環(huán)境風速 | A測量范圍:0-60m/s ； B測量精度:±0.5m/s； C.顯示分辨率：0.1 m/s | ||
壓差變送器 | A.數(shù) 量: 2路； B.壓力范圍：0-0.1MPa； C.測量精度：0.65%； D.耐溫：0-150℃ | ||
流量傳感器 | （A.2路電流信號輸出，一路用于控制，一路用于檢測 B.測量范圍:0-1.5m3/h（可調(diào)）； C.測量精度: 0.5級； D.耐溫：-40-120℃ ； E.工作壓力：0-4Mpa ； F.防爆等級：Exib(ib)ⅡBT2-T5 G.數(shù)量：1臺 | ||
日晷 | (1)與太陽入射角成各種角度, 用日晷與旋轉(zhuǎn)測試臺配合完成。
| ||
3 | 自動控制儀 |
6、控制方式：可編程PLC為主控，人機對話和點觸摸 進行控制，自動運行狀態(tài)； 7、由中間繼電器和接觸器組成控制邏輯開關(guān)，實現(xiàn)各路工作切換通過微機通訊接口實現(xiàn)測試儀器的數(shù)據(jù)共享，同時發(fā)出控制信息； 8、安全保護功能，負載過流過溫，自動斷電. 具有高低油位報警及自動斷水功能，板式換熱器中是否有水流動，具有制冷機的保護功能。 | |
4 | 自動控制系統(tǒng) |
| |
B、控制系統(tǒng)檢測配套設(shè)備及指標：
1、恒溫恒流測試柜：性能及指標
a.WN-HWL恒溫恒流測試柜是完成太陽能集熱器熱性能和太陽能集熱器耐久物理試驗測試的核
心部件。根據(jù)GB/T6424和GB/T17581、GB/T4271-2007標準要求，在測試太陽能集熱器的熱性能（穩(wěn)態(tài)）和參數(shù)耐久物理性能(耐壓、空曬、外熱沖擊、淋雨、內(nèi)熱沖擊、耐凍)參數(shù)的水溫和流量、壓力都有嚴格的要求，被測試的太陽能集熱器產(chǎn)品與太陽能集熱器熱性能和耐久物理試驗(耐壓、空曬、外熱沖擊、淋雨、內(nèi)熱沖擊、耐凍)測試儀的傳感器安裝在實驗臺上才能完成對集熱器的測試。恒溫恒流測試柜可保證向太陽能集熱器入口流入恒定的溫度、流量和
壓力的水量，并且流入恒定的溫度、流量和壓力還可根據(jù)要求任意調(diào)整，滿足太陽集熱器準穩(wěn)態(tài)瞬
時效率測試要求和太陽能集熱器耐久物理試驗(耐壓、空曬、外熱沖擊、淋雨、內(nèi)熱沖擊、耐凍)
要求。
b.測試時，通過按鈕實現(xiàn)對送水泵（德國威樂）、循環(huán)水泵（不銹鋼）、制冷機、加熱器、流量控制
儀的控制，可實現(xiàn)對系統(tǒng)進行自動控制，為太陽能集熱器提供試驗用水。
c.溫度的恒定與控制：在系統(tǒng)中串接兩*精度溫度進口PID調(diào)節(jié)器。根據(jù)工質(zhì)的實際溫度和設(shè)定的溫度值，通過溫度調(diào)節(jié)儀來控制加熱器加熱和制冷機組制冷；調(diào)節(jié)到工質(zhì)進口溫度至設(shè)定值（0℃～100℃任意調(diào)整），以保證測試水箱溫度的恒定。
d.流量的恒定控制：該流量恒定控制具有自動控制和手動控制2種功能，可互相切換。太陽能集熱器
的進水流量由流量控制儀、不銹鋼恒壓罐、穩(wěn)壓水泵來控制高質(zhì)量流量計，通過控制進口變頻器來自動控制流量的開啟度，保證流量穩(wěn)定性在±1%以內(nèi)。在真空管太陽集熱器出口處和其他可能積聚空氣的地方應設(shè)置放氣閥，管路設(shè)有穩(wěn)流裝置，時刻保證試驗其間的穩(wěn)流要求以保證太陽能集熱器進水流量的恒定，真正達到控制要求。
e.技術(shù)參數(shù)：
1、溫度控制范圍： 5℃-100℃，精度：±0.1℃；
2、溫度穩(wěn)定范圍：10℃-90℃，精度：±0.1℃；
3、流量控制范圍：0-0.2kg/s，精度： 0.2%-1%；
4、壓力控制范圍：0-2.5MPA， 精度：＜50PA；
5、供 電 電 壓: 220-380V（±10%），50Hz(±2%)；
6、外觀尺寸及重量：金屬外殼910cm×730cm×970cm；
7、重 量：90Kg；
8、材質(zhì)：SUS201，表面噴塑處理。具有防水防曬防腐能力；
9、送水泵：采用德國威樂增壓泵，具有耐高溫，低噪音，不易生銹，*解決渦流式水泵的雜質(zhì)堵塞問題,功率:95W,大揚程:9m ,大流量：2.1噸/小時；
10、管道隔熱保溫:為了保證溫度損失小，從流量計出口尤其是放置感溫元件的彎頭或混流器到真
空管太陽集熱器進口之間距離應盡可能短，并充分保溫隔熱。同時，在真空管太陽集熱器出口
處，尤其是放置感溫元件的彎頭或混流器處，亦應充分隔熱保溫。采用2層保溫措施，即美觀
又耐用；
11、兩端壓力降落測量:為了自動測量太陽能集熱器進出口壓力，完成壓力降落試驗要求。系統(tǒng)設(shè)置
2路德國高精度壓力傳感器，安裝于集熱器進出口端，與軟件連接自動生成集熱器壓力降落曲線。
2、高精度測試旋轉(zhuǎn)臺（全自動和手動二選一）
2.1 WN-150D型高精密雙軸全自動太陽能跟蹤旋轉(zhuǎn)臺指標及特點
- 具有手動與全自動追蹤2種方式，可以相互轉(zhuǎn)換，特殊的入射角調(diào)節(jié)設(shè)計裝置，可以滿足集熱器及集熱管入射角的測試要求，方便快捷；根據(jù) GB/T4271-2007太陽能集熱器熱性能試驗方法，測試時需將太陽能集熱器安裝于旋轉(zhuǎn)測試臺上，在測試時將其調(diào)整到與太陽對應的相應角度，并且一直保持自動跟蹤太陽，垂直于太陽光，因此須配置此高精密雙軸全自動太陽能跟蹤旋轉(zhuǎn)臺配合使用。
b.太陽能高精密雙軸全自動跟蹤系統(tǒng)也叫全自動太陽能追日系統(tǒng)，主要是針對需要對太陽進行實時跟蹤的應用領(lǐng)域設(shè)計的。使太陽光垂直照射到試驗臺面，保證跟蹤架上產(chǎn)品獲得大太陽輻射能量。它主要采用雙軸向方位角和傾斜仰角二維自動跟蹤兩種模式，并且可以自動根據(jù)天氣狀況在兩種模式之間切換。無論哪種模式下，都可以實現(xiàn)高精度的太陽跟蹤。并且具有很大的承受大風力功能，傾斜40°可以承受12級風風速36.9 M/S 傾斜 0°可以承受14級風風速46.1 M/S；和遇大風時自動保護功能（7級大風系統(tǒng)自動打平功能），以保證在各種惡劣的氣候條件下穩(wěn)定運行。主要應用于高效太陽能光伏發(fā)電、太陽能空調(diào)、太陽能制氫、太陽輻照度測量、材料老化實驗、高效太陽能熱水器等需要對太陽進行實時跟蹤的應用領(lǐng)域。
c.技術(shù)參數(shù)：
1、大采光面積:12 M2；
2、追蹤模式:雙軸向 （方位角和傾斜仰角）系統(tǒng)采用微機控制技術(shù)，具有光源和歷史軌跡自動跟蹤;
3、系統(tǒng)精度:方位角<= 0.1°、傾斜仰角<= 0.2°；
4、方位角范圍:0°- 270°；
5、動態(tài)方位角承載:1000Kg；
6、傾斜仰角范圍:0°- 80°；
7、動態(tài)仰角承載:100Kg；
8、大承受風力:傾斜40°可以承受12級風風速36.9 M/S 傾斜 0°可以承受14級風風速46.1 M/S；
9、結(jié)構(gòu):鋁合金+不銹鋼+熱浸鍍鋅(JIS G 3466 STKR400; ASTM A123&A153) ；
10、太陽自動跟蹤控制器:高性能主控CPU，可以實時監(jiān)測光輻射/風速和運行的角度，并且能在光
輻射低時自動切換無光運作模式，可自行設(shè)定大風保護功能。
2.2 WN-XT2手動旋轉(zhuǎn)測試臺指標及特點
GB/T4271-2007太陽能集熱器熱性能試驗方法的太陽入射角修正系統(tǒng)功能要求，測試時需將太陽能集熱器安裝于旋轉(zhuǎn)測試臺上，在測試時將其調(diào)整到與太陽對應的相應角度，因此須配置此旋轉(zhuǎn)臺配合使用。
1)、結(jié) 構(gòu)：鋁合金材質(zhì)+鋼制傳動結(jié)構(gòu)，表面噴塑處理，防腐能力強，手動二維旋轉(zhuǎn)方向,機械定位，并可橫向按需調(diào)節(jié)之功能。
2)、承載重量：500Kg
3)、測試臺面尺寸：3m×2m （可同時安放兩臺集熱器）
4）、旋轉(zhuǎn)角度:上下:0～90度,左右:0～360度
5）、整體重量: ＜190Kg
6）、開放式結(jié)構(gòu)，不遮擋真空管太陽集熱采光面，不妨礙真空管太陽集熱器及其進出口的隔熱保溫，不影響空氣沿真空管太陽集熱器各自由流動。真空管太陽集熱器的低邊離的地面應不低于0.5m。在屋頂上進行試驗時，臺架距屋頂邊緣應大于2m, 小沿建筑物墻面上升的熱氣流的影響。
7）、日晷: 根據(jù)標準要求集熱器與太陽入射角成各種角度,用日晷與旋轉(zhuǎn)測試臺配合完成。其中用日晷監(jiān)測太陽的位置（出廠前已對日晷進行標定，刻度盤有集熱器測試所需專業(yè)（0，15，30，45，50，60）刻度標號）。
3、WN-PLCB型自動控制儀性能及指標
a.該主控系統(tǒng)采用MISUBISHI可編程程序系統(tǒng)、高精度溫度和流量自控系統(tǒng)所組成,具有點觸摸操作
和人機對話操作（遠程軟件控制）2種操作測試功能。是完成整個系統(tǒng)測試的中心神經(jīng)樞紐，發(fā)
出各種測試指令，并且各種測試指令互鎖。配合WN-KZ2系統(tǒng)控制柜完成制水和測試功能，以達
到測試所需的穩(wěn)態(tài)工況。真正實現(xiàn)高性能，高穩(wěn)定和低勞動強度、低故障率的智能化測試的需求，
從而保證了測試的可靠性。
b.太陽能集熱器系統(tǒng)控制柜是將測試儀器與檢測配套設(shè)備中的控制部分集成一體的綜合自動控制裝
置，其采用可編程程序控制技術(shù)對恒溫恒流測試柜,送水泵, 測試泵、電磁閥、制冷裝置與加熱裝
置和其他控制儀等設(shè)備進行集中測試與控制。使檢測過程自動進行，減少人為因素，提高測試精度
和提高工作效率；
c.技術(shù)指標:
1、溫度及流量通道數(shù)：各1路;
2、控制精度：±0.1℃；
3、水溫檢測精度: ±0.05℃ ；
4、控制通道：14通道；
5、控制臺結(jié)構(gòu)：不銹鋼制結(jié)構(gòu)，表面噴塑處理，室外全天侯工作結(jié)構(gòu),測量儀器嵌入式安裝；
6、尺 寸：1570mm×620mm×660mm；
7、系統(tǒng)供電：220V（±10%），50Hz(±2%)；
8、控制方式：人機對話和點觸摸進行控制，自動運
行狀態(tài)；
9、由中間繼電器和接觸器組成控制邏輯開關(guān)，實現(xiàn)
各路工作切換通過微機通訊接口實現(xiàn)測試儀器的數(shù)據(jù)共享，同時發(fā)出控制信息；
10、安全保護功能，負載過流過溫，自動斷電. 具有高低水位報警及自動斷水功能，板式換熱器中是
否有水流動，具有制冷機的保護功能。
4、WN-CS2儲水箱指標及特點（開式系統(tǒng)需要，閉式系統(tǒng)不需要）：
a.在太陽能集熱器測試時，試驗要求用水儲于水箱內(nèi)，由控溫裝置將水溫調(diào)到要求溫度，循環(huán)系統(tǒng)保證各點溫度一致，滿足實驗要求，水箱尺寸可根據(jù)實驗數(shù)量而定，兩臺儲水箱交替循環(huán)使用，提高實驗效率，節(jié)約用水資源。
b.電磁閥：4路/套，高溫型，完成上水、放水、加熱制冷混水和測試的自動化控制和操作。進口配
件國內(nèi)組裝,泄漏量為零,高動作頻率：5次/秒，工質(zhì)溫度：-9-120℃；
c.技術(shù)指標:
1、材料：304不銹鋼材質(zhì)（食品級飲用標準）;
2、結(jié)構(gòu)尺寸：圓型水箱，雙層保溫結(jié)構(gòu)，聚氨酯保溫材料與水箱一體成型直徑：內(nèi)桶厚度:0.8mm,外桶厚度:0.5mm(尺寸可根據(jù)要求定制);
3、容 量：0.6m3;
4、加熱器安裝接口：3路，功率6KW;
5、上下限水位報警接口：3路;
6、上下水泵接口:2路。
5、太陽能綜合測試控制軟件系統(tǒng)性能及特點(可選擇帶太陽能系統(tǒng)模擬防真計算軟件之功
能）:
5.1 太陽能綜合業(yè)務平臺軟件
- 軟件符合（GB/T4271-2007 、GB/T17581-2007、GB/T6424-2007 ）等國標要求，在windows2000
以上環(huán)境即可運行；
b.采用人機對話模式，具有操作控制、參數(shù)設(shè)置、測試參靈敏和報表計算等功能；
*C.該軟件具有測試的穩(wěn)態(tài)條件自動判定功能，當達到設(shè)定值的穩(wěn)定時，軟件自動發(fā)出測試指令，
并自動記錄測試記錄表和測試工況穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下的測試數(shù)據(jù)，易于終的報表導出功能；
d.實時與戶外控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接，實時進行測試指令的發(fā)布控制和實時顯示各路數(shù)據(jù)，
具有開測和停止測試功能，檢測數(shù)據(jù)自動存儲（存儲時間可以設(shè)定），實時顯示測試結(jié)果，計算并
繪制太陽集熱器準穩(wěn)態(tài)瞬時效率曲線圖，集熱器時間常數(shù)和入射角修正系數(shù)，與打印機相連打印檢
測報告，數(shù)據(jù)存儲格式為EXCEL標準和WPS格式可供其它軟件調(diào)用。
六、太陽能集熱器試驗場布局
A、室內(nèi)部份
1.電 源：220V ±10% 50±2HZ；
2.環(huán)境溫度：-10℃-40℃；
3.相對濕度：≤95% RH；
4.室內(nèi)到室外距離小于20米。
B、室外部分
1.室外電源：需要將電源接到實驗廠地處。三相電380V 1個，二相電220V 1個,并且交流電源（需
防水），總功率：20KW；
2.水源要求：需要將水源接到實驗廠地處并具有上水和下水通道，主管路為6分管，水壓自來水常壓；
3.室外場地：正對南方，周圍無建筑物遮擋的露天場地, 具備正常上下水管線,交流電源(防水)，并
且自動跟蹤旋轉(zhuǎn)臺應安裝在距離樓房邊緣3米處，面向正南；面積可根據(jù)客戶的實際場地大小自由
設(shè)置，一般需要15-30M2。
七、系統(tǒng)配置：
1.WN-2C型太陽能集熱器熱性能測試系統(tǒng)（測1臺熱性能標準型,可增加配置同時測2臺集熱器)
序號 | 名 稱 | 型 號 | 數(shù) 量 | 單位 |
1 | 太陽能集熱器測試儀主機（可擴容型） | WN-2C | 1 | 臺 |
2 | 太陽總輻射傳感器 | FSP10 | 1 | 臺 |
3 | 精密溫度傳感器 | PTWD-10B | 3 | 只 |
4 | 太陽散射輻射表 | FSP10 | 1 | 臺 |
5 | 環(huán)境溫度傳感器 | PTWD-2AF | 1 | 只 |
6 | 數(shù)字風速傳感器 | PY-FS01 | 1 | 臺 |
7 | 進口流量傳感器 | SE115 | 1 | 臺 |
8 | 進口壓差傳感器 | EJA110E | 1 | 臺 |
9 | 太陽能集熱器測試系統(tǒng)控制測試軟件 | WN-2C | 1 | 套 |
10 | 高精密雙軸全自動太陽能跟蹤旋轉(zhuǎn)臺 | WN-150D型 | 1 | 套 |
11 | 日晷 | TBS-2C | 1 | 臺 |
12 | 恒溫恒流測試柜 | WN-HWL | 1 | 套 |
13 | 儲水箱 | WN-CS2 | 1 | 套 |
14 | 連接管路及配件電纜 | 標準 | 1 | 套 |
15 | 太陽能集熱器系統(tǒng)控制柜 | WN-KG2 | 1 | 臺 |
16 | 自動控制儀 | WN-PLCB | 1 | 套 |
17 | 水位傳感器（含轉(zhuǎn)換裝置 ） | SF-1 | 2 | 臺 |
18 | 功能測試裝置 | MC-GJ | 2 | 套 |
