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WN-2C型太阳能集热器测试系统

  • 更新时间:  2020-04-20
  • 产品型号:  WN-2C型
  • 简单描述
  • WN-2C型太阳能集热器测试系统(双轴全自动太阳能跟踪旋转台)
    符合国标要求及测试方法、内容
    1. GB/T4271-2007太阳能集热器热性能试验方法
    2. GB/T17581-2007真空管型太阳能集热器技术试验方法
    3. GB/T6424-2007平板型太阳能集热器技术试验方法
详细介绍

                      WN-2C型太阳能集热器测试系统

                     (双轴全自动太阳能跟踪旋转台)

一、概述

 国家对可再生能源太阳能产业的大力支持和产业的健康良性发展非常重视,应用产品也不断的

增多和增强,针对太阳能光热应用产品的检测、教学及研究显得十分重要,然而太阳能集热器又是

决定太阳能光热系统热效率性能的关键集热部件,因此其质量的好坏对太阳能光热系统的应用产品

发展起着决定性的作用,因此对产品的质量要求极高,检测难度很大,因此对太阳能集热器测试设

备的精度和控制精度、智能化要求非常重要。

我司根据国家标准要求和多年生产太阳能检测设备的经验,特推出WN-2C型太阳能集热器测试系统,该测试系统的总体试验结构可分别满足标准里面的开式试验系统和闭式测试试验系统的方法,该产品的主控系统采用MISUBISHI可编程控制系统、高精度温度、流量自控系统和人机对话模式及双轴全自动太阳跟踪旋转台(具有手动和自动跟踪2种模式)等技术,进行自动控制与检测,不需要测试人员在户内和户外的来回跑动式测试,具有测试精度高,性能稳定,劳动效率高等方面特定。并得到国内外多家用户的使用与认可,是目前为止国内为先进的太阳能集热器测试系统。

该设备已广泛应用在太阳能生产厂、太阳能检测中心、产品质量检验机构和大中专科研院所等对太阳能测试和研究的使用。

 

二、测试产品类型

 

1.平板型太阳能集热器

2. 真空管太阳能集热器

三、符合国标要求及测试方法、内容

 

1. GB/T4271-2007太阳能集热器热性能试验方法

2. GB/T17581-2007真空管型太阳能集热器技术试验方法

3. GB/T6424-2007平板型太阳能集热器技术试验方法 

产品测试功能(根据客人选配,可同时测2台太阳能集热器)

标   准

热性能(GB/T4271-2007)

功   能

瞬时效率

瞬时效率特性

瞬时效率方程式

入射角修正系数

入射角修正系数图

时间常数

时间常数关系曲线

两端压力降落

 

 

五、WN-2C型太阳能集热器热性能测试仪技术指标及系统配置

 

 A、WN-2C型太阳能集热器热性能测试系统传感器及系统技术指标、特点:

序号

项   次

主要参数

1

太阳能测试仪采集器

 

1)A/D转换:32Cit

2).扫描频率:100HZ

3).模拟通道:22个

4).模拟电压范围:+-5000mv

5).模拟电压精度:+-(读数*0.1%+偏移量),

6).测量辩率:0.48uv;

7).开关激发通道:8个电压,4个电流

8).脉冲通道:6个;

9).协议支持:支持BODBUS RTU、RS232/485、无线通讯协议

10).内存:2M

11).耗电量:35mA

12).显示方式:

    内嵌点阵240*128 ,114mm*64mmLCD大屏幕显示器蓝屏和反馈式触摸按键,参数一目然,

2

 

 

传感器系统

太阳总辐射传感

A.FSP10总辐射传感器:具有与Kipp&Zonen CMP21 二等标准总辐射表的精度和稳定性,通过实际在室外挑选的晴天、多云天以及阴天短期和长期测得的数据与CMP21的数据非常接近,二者性能相差非常小。

B.光谱范围:305-2800 nm

C.响应时间:7s

D.零点偏移:<10W/㎡

E.方位误差: <20W/㎡(1000W/㎡到80°)

F.工作温度: -40℃~+80℃

G.大辐照度:0~2000W/㎡

H.灵敏度:7 - 14μV/W/m²

I. 灵敏度温度误差:<0.1%/℃

II. 非稳定度:± 0.5 %

日曝辐量预期精度:± 2%

太阳散射传感器

A.FSP10总辐射传感器:具有与Kipp&Zonen CMP21 二等标准总辐射表的精度和稳定性,通过实际在室外挑选的晴天、多云天以及阴天短期和长期测得的数据与CMP21的数据非常接近,二者性能相差非常小。

B.光谱范围:305-2800 nm

C.响应时间:7s

D.零点偏移:<10W/㎡

E.方位误差: <20W/㎡(1000W/㎡到80°)

F.工作温度: -40℃~+80℃

G.大辐照度:0~2000W/㎡

H.灵敏度:7 - 14μV/W/m²

I.灵敏度温度误差:<0.1%/℃

J.非稳定度:± 0.5 %

K.日曝辐量预期精度:± 2%

L.环带直径:∮400mm,宽度:65mm

地球辐射表(长波辐射表)可选

1光谱范围4500-50000 nm

2信号范围-250-+250W/m2

3信号输出-20-0mV

4灵 敏 度5-15μV/W•m-2

5响应时间< 20 s (99%)

6内    阻≤ 200 Ω

7年稳定性±2%

8非 线 性< ± 2%

9温度系数≤±1%(-20℃~+50℃)

10工作环境温度-40℃~+80℃

11工作环境湿度0~99.99%RH

精密温度传感器

A.测量范围 0-200℃ ; 

B.测量精度:±0.05℃;

C.显示分辨率:0.01℃。

环境温度

  • 测量范围 -40~70℃ 
  • 测量精度:±0.5℃
  • 显示分辨率:0.1℃

环境风速

A测量范围:0-60m/s ;

B测量精度:±0.5m/s;

C.显示分辨率:0.1 m/s 

变送器

A.数 量: 2路;

B.压力范围:0-0.1MPa;

C.测量精度:0.65%;

D.耐温:0-150℃

流量传感器

A.2路电流信号输出,一路用于控制,一路用于检测

B.测量范围:0-1.5m3/h(可调);

C.测量精度: 0.5级;

D.耐温:-40-120℃ ;

E.工作压力:0-4Mpa ;

F.防爆等级:Exib(ib)ⅡBT2-T5

G.数量:1台

日晷  

(1)与太阳入射角成各种角度, 用日晷与旋转测试台配合完成。

  1. 用日晷监测太阳的位置(出 厂前已对日晷进行标定,刻 度盘有测试所需专业(0,15,30,45,50,60度入射角)

3

自动控制仪

  • 温度及流量通道数:温度7路;流量1路;
  • 控制精度:±0.1℃;
  • 油温检测精度: ±0.05℃ ;
  • 控制通道:14通道;
  • 控制台结构:不锈钢制结构,表面喷塑处理,室外全天侯工作结构,测量仪器嵌入式安装;

6、控制方式:可编程PLC为主控,人机对话和点触摸

进行控制,自动运行状态;

7、由中间继电器和接触器组成控制逻辑开关,实现各路工作切换通过微机通讯接口实现测试仪器的数据共享,同时发出控制信息;

8、安全保护功能,负载过流过温,自动断电. 具有高低油位报警及自动断水功能,板式换热器中是否有水流动,具有制冷机的保护功能。

4

自动控制系统

  • 控制台结构:SUS201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;
  • 安全保护功能,负载过流过温,自动断电. 具有高低水位报警功能,板式换热器中是否有介质流动,具有制冷机的保护功能;
  • 系统供电:380V(±10%), 50Hz(±2%);         
  • 控制方式:人机对话和点触摸进行控制,自动运行状态 ;
  • 由中间继电器和接触器组成控制逻辑开关,实现各路工作切换 。

 

B、控制系统检测配套设备及指标:

1、恒温恒流测试柜:性能及指标

  a.WN-HWL恒温恒流测试柜是完成太阳能集热器热性能和太阳能集热器耐久物理试验测试的核

心部件。根据GB/T6424和GB/T17581、GB/T4271-2007标准要求,在测试太阳能集热器的热性能(稳态)和参数耐久物理性能(耐压、空晒、外热冲击、淋雨、内热冲击、耐冻)参数的水温和流量、压力都有严格的要求,被测试的太阳能集热器产品与太阳能集热器热性能和耐久物理试验(耐压、空晒、外热冲击、淋雨、内热冲击、耐冻)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。恒温恒流测试柜可保证向太阳能集热器入口流入恒定的温度、流量和

压力的水量,并且流入恒定的温度、流量和压力还可根据要求任意调整,满足太阳集热器准稳态瞬

时效率测试要求和太阳能集热器耐久物理试验(耐压、空晒、外热冲击、淋雨、内热冲击、耐冻)

要求。

  b.测试时,通过按钮实现对送水泵(德国威乐)、循环水泵(不锈钢)、制冷机、加热器、流量控制

仪的控制,可实现对系统进行自动控制,为太阳能集热器提供试验用水。

 c.温度的恒定与控制:在系统中串接两极高精度温度进口PID调节器。根据工质的实际温度和设定的温度值,通过温度调节仪来控制加热器加热和制冷机组制冷;调节到工质进口温度至设定值(0℃~100℃任意调整),以保证测试水箱温度的恒定。

 

d.流量的恒定控制:该流量恒定控制具有自动控制和手动控制2种功能,可互相切换。太阳能集热器

的进水流量由流量控制仪、不锈钢恒压罐、稳压水泵来控制高质量流量计,通过控制进口变频器来自动控制流量的开启度,保证流量稳定性在±1%以内。在真空管太阳集热器出口处和其他可能积聚空气的地方应设置放气阀,管路设有稳流装置,时刻保证试验其间的稳流要求以保证太阳能集热器进水流量的恒定,真正达到控制要求。

e.技术参数:

1、温度控制范围: 5℃-100℃,精度:±0.1℃;

    2、温度稳定范围:10℃-90℃,精度:±0.1℃;

    3、流量控制范围:0-0.2kg/s,精度: 0.2%-1%;                

    4、压力控制范围:0-2.5MPA, 精度:<50PA;

    5、供 电 电 压: 220-380V(±10%),50Hz(±2%);

    6、外观尺寸及重量:金属外壳910cm×730cm×970cm;

    7、重    量:90Kg;

    8、材质:SUS201,表面喷塑处理。具有防水防晒防腐能力;

9、送水泵:采用德国威乐增压泵,具有耐高温,低噪音,不易生锈,彻底解决涡流式水泵的杂质堵塞问题,功率:95W,大扬程:9m ,大流量:2.1吨/小时; 

   10、管道隔热保温:为了保证温度损失小,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。采用2层保温措施,即美观

又耐用;

   11、两端压力降落测量:为了自动测量太阳能集热器进出口压力,完成压力降落试验要求。系统设置

2路德国高精度压力传感器,安装于集热器进出口端,与软件连接自动生成集热器压力降落曲线。

 

2、高精度测试旋转台(全自动和手动二选一)

2.1 WN-150D型高精密双轴全自动太阳能跟踪旋转台指标及特点

  • 具有手动与全自动追踪2种方式,可以相互转换,特殊的入射角调节设计装置,可以满足集热器及集热管入射角的测试要求,方便快捷;根据 GB/T4271-2007太阳能集热器热性能试验方法,测试时需将太阳能集热器安装于旋转测试台上,在测试时将其调整到与太阳对应的相应角度,并且一直保持自动跟踪太阳,垂直于太阳光,因此须配置此高精密双轴全自动太阳能跟踪旋转台配合使用。

   b.太阳能高精密双轴全自动跟踪系统也叫全自动太阳能追日系统,主要是针对需要对太阳进行实时跟踪的应用领域设计的。使太阳光垂直照射到试验台面,保证跟踪架上产品获得大太阳辐射能量。它主要采用双轴向方位角和倾斜仰角二维自动跟踪两种模式,并且可以自动根据天气状况在两种模式之间切换。无论哪种模式下,都可以实现高精度的太阳跟踪。并且具有很大的承受大风力功能,倾斜40°可以承受12级风风速36.9 M/S  倾斜 0°可以承受14级风风速46.1 M/S;和遇大风时自动保护功能(7级大风系统自动打平功能),以保证在各种恶劣的气候条件下稳定运行。主要应用于高效太阳能光伏发电、太阳能空调、太阳能制氢、太阳辐照度测量、材料老化实验、高效太阳能热水器等需要对太阳进行实时跟踪的应用领域。

   c.技术参数:

   1、大采光面积:12 M2

   2、追踪模式:双轴向 (方位角和倾斜仰角)系统采用微机控制技术,具有光源和历史轨迹自动跟踪;

   3、系统精度:方位角<= 0.1°、倾斜仰角<= 0.2°;

   4、方位角范围:0°- 270°;

   5、动态方位角承载:1000Kg;

   6、倾斜仰角范围:0°- 80°;

7、动态仰角承载:100Kg;

   8、大承受风力:倾斜40°可以承受12级风风速36.9 M/S  倾斜 0°可以承受14级风风速46.1 M/S;

   9、结构:铝合金+不锈钢+热浸镀锌(JIS G 3466 STKR400; ASTM A123&A153) ;

10、太阳自动跟踪控制器:高性能主控CPU,可以实时监测光辐射/风速和运行的角度,并且能在光

辐射低时自动切换无光运作模式,可自行设定大风保护功能。

2.2 WN-XT2手动旋转测试台指标及特点

   GB/T4271-2007太阳能集热器热性能试验方法的太阳入射角修正系统功能要求,测试时需将太阳能集热器安装于旋转测试台上,在测试时将其调整到与太阳对应的相应角度,因此须配置此旋转台配合使用。

1)、结    构:铝合金材质+钢制传动结构,表面喷塑处理,防腐能力强,手动二维旋转方向,机械定位,并可横向按需调节之功能。

 2)、承载重量:500Kg

3)、测试台面尺寸:3m×2m (可同时安放两台集热器)

4)、旋转角度:上下:0~90度,左右:0~360度

5)、整体重量: <190Kg

6)、开放式结构,不遮挡真空管太阳集热采光面,不妨碍真空管太阳集热器及其进出口的隔热保温,不影响空气沿真空管太阳集热器各自由流动。真空管太阳集热器的低边离的地面应不低于0.5m。在屋顶上进行试验时,台架距屋顶边缘应大于2m, 小沿建筑物墙面上升的热气流的影响。              

7)、日晷: 根据标准要求集热器与太阳入射角成各种角度,用日晷与旋转测试台配合完成。其中用日晷监测太阳的位置(出厂前已对日晷进行标定,刻度盘有集热器测试所需专业(0,15,30,45,50,60)刻度标号)。

 

 

3、WN-PLCB型自动控制仪性能及指标

   a.该主控系统采用MISUBISHI可编程程序系统、高精度温度和流量自控系统所组成,具有点触摸操作

和人机对话操作(远程软件控制)2种操作测试功能。是完成整个系统测试的中心神经枢纽,发

出各种测试指令,并且各种测试指令互锁。配合WN-KZ2系统控制柜完成制水和测试功能,以达

到测试所需的稳态工况。真正实现高性能,高稳定和低劳动强度、低故障率的智能化测试的需求,

从而保证了测试的可靠性。

   b.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,其采用可编程程序控制技术对恒温恒流测试柜,送水泵, 测试泵、电磁阀、制冷装置与加热装

置和其他控制仪等设备进行集中测试与控制。使检测过程自动进行,减少人为因素,提高测试精度

和提高工作效率;

   c.技术指标:

   1、温度及流量通道数:各1路;

   2、控制精度:±0.1℃;

   3、水温检测精度: ±0.05℃ ;

   4、控制通道:14通道;

   5、控制台结构:不锈钢制结构,表面喷塑处理,室外全天侯工作结构,测量仪器嵌入式安装;

   6、尺    寸:1570mm×620mm×660mm;

   7、系统供电:220V(±10%),50Hz(±2%);

8、控制方式:人机对话和点触摸进行控制,自动运

行状态;

   9、由中间继电器和接触器组成控制逻辑开关,实现         

各路工作切换通过微机通讯接口实现测试仪器的数据共享,同时发出控制信息;

  10、安全保护功能,负载过流过温,自动断电. 具有高低水位报警及自动断水功能,板式换热器中是

否有水流动,具有制冷机的保护功能。

4、WN-CS2储水箱指标及特点开式系统需要,闭式系统不需要)

  a.在太阳能集热器测试时,试验要求用水储于水箱内,由控温装置将水温调到要求温度,循环系统保证各点温度一致,满足实验要求,水箱尺寸可根据实验数量而定,两台储水箱交替循环使用,提高实验效率,节约用水资源。

   b.电磁阀:4路/套,高温型,完成上水、放水、加热制冷混水和测试的自动化控制和操作。进口配    

件国内组装,泄漏量为零,高动作频率:5次/秒,工质温度:-9-120℃;

   c.技术指标:

   1、材料:304不锈钢材质(食品级饮用标准;

   2、结构尺寸:圆型水箱,双层保温结构,聚氨酯保温材料与水箱一体成型直径:内桶厚度:0.8mm,外桶厚度:0.5mm(尺寸可根据要求定制);

   3、容    量:0.6m3;

   4、加热器安装接口:3路,功率6KW;

   5、上下限水位报警接口:3路;

   6、上下水泵接口:2路。

 

5、太阳能综合测试控制软件系统性能及特点(可选择带太阳能系统模拟防真计算软件之功 

   能):

  5.1 太阳能综合业务平台软件

  • 软件符合(GB/T4271-2007 、GB/T17581-2007、GB/T6424-2007 )等国标要求,在windows2000

以上环境即可运行;

   b.采用人机对话模式,具有操作控制、参数设置、测试参灵敏和报表计算等功能;

   *C.该软件具有测试的稳态条件自动判定功能,当达到设定值的稳定时,软件自动发出测试指

     并自动记录测试记录表和测试工况稳态状态下的测试数据,易于终的报表导出功能;

d.实时与户外控制系统和数据处理系统相连接,实时进行测试指令的发布控制和实时显示各路数据,

具有开测和停止测试功能,检测数据自动存储(存储时间可以设定),实时显示测试结果,计算并

绘制太阳集热器准稳态瞬时效率曲线图,集热器时间常数和入射角修正系数,与打印机相连打印检

测报告,数据存储格式为EXCEL标准WPS格式可供其它软件调用。

六、太阳能集热器试验场布局

  A、室内部份

     1.电    源:220V ±10%   50±2HZ;

     2.环境温度:-10℃-40℃;

     3.相对湿度:≤95% RH;

     4.室内到室外距离小于20米。

  B、室外部分

   1.室外电源:需要将电源接到实验厂地处。三相电380V 1个,二相电220V  1个,并且交流电源(需

防水),总功率:20KW;

   2.水源要求:需要将水源接到实验厂地处并具有上水和下水通道,主管路为6分管,水压自来水常压;

   3.室外场地:正对南方,周围无建筑物遮挡的露天场地, 具备正常上下水管线,交流电源(防水),并

且自动跟踪旋转台应安装在距离楼房边缘3米处,面向正南;面积可根据客户的实际场地大小自由

设置,一般需要15-30M2

 

七、系统配置: 

1.WN-2C型太阳能集热器热性能测试系统(测1台热性能标准型,可增加配置同时测2台集热器)

序号

名     称

型  号

数 量

单位

1

太阳能集热器测试仪主机(可扩容型)

WN-2C

1

2

太阳总辐射传感器

FSP10

1

3

精密温度传感器

PTWD-10B

3

4

太阳散射辐射表

FSP10

1

5

环境温度传感器

PTWD-2AF

1

6

数字风速传感器

PY-FS01

1

7

进口流量传感器

SE115

1

8

进口传感器

EJA110E

1

9

太阳能集热器测试系统控制测试软件

WN-2C

1

10

高精密双轴全自动太阳能跟踪旋转台

WN-150D型

1

11

日晷

TBS-2C

1

12

恒温恒流测试柜

WN-HWL

1

13

储水箱

WN-CS2

1

14

连接管路及配件电缆

标准

1

15

太阳能集热器系统控制柜

WN-KG2

1

16

自动控制仪

WN-PLCB

1

17

水位传感器(含转换装置 )

SF-1

2

18

功能测试装置

MC-GJ

2

 

 

 

   

 


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