鍍鋁鎂鋅光伏支架工程制造關鍵技術及安裝

徐 勇

（中國電建集團貴州工程有限公司 貴州 貴陽 550000）

0 引言

太陽能發電作為一種可再生清潔能源備受關注。 光伏板是一種高效率和低成本的光電轉換器件，其應用范圍廣泛，包括家庭用能、工業用能以及大規模電力系統等領域。 然而，由于光伏板本身具有較大的重量和尺寸限制，因此在實際應用中需要進行支撐結構的設計與制作。 其中，鍍鋁鎂鋅光伏支架是目前最為常用的支撐結構之一，因其輕質、強度高、耐腐蝕性好等特點而受到廣泛的應用。本文旨在探討鍍鋁鎂鋅光伏支架的工程制造關鍵技術及其安裝方法，以期為光伏電站的建設提供參考依據。

1 鍍鋁鎂鋅光伏支架基礎理論

1.1 鍍鋁鎂鋅光伏支架概念

光伏支架是將太陽能電池板固定在地面上，以便于將其所產生的電力傳輸到電網的設備。 其主要作用是對太陽光進行收集并轉換成電能。 目前，光伏支架已經成為全球范圍內廣泛應用的一種綠色能源形式之一。 其中，鍍鋁鎂鋅是一種常見的光伏支架材料。 它具有良好的導電性和耐腐蝕性，能夠有效地保護太陽能電池板不受外界環境的影響。 因此，鍍鋁鎂鋅光伏支架被廣泛應用于各種環境中。 鍍鋁鎂鋅光伏支架的基本結構由支桿、支撐梁和平臺面3 部分組成。 支桿是由多個金屬棒焊接而成，支撐梁是由多層鋼筋混凝土構成的框架結構，平臺面上則裝有太陽能電池板［1］。 整個結構的設計需要考慮多種因素，如風力、地震等因素對支架的影響以及支架與土地之間的連接方式等。 同時，還需要考慮到支架的穩定性、安全性等問題。

1.2 鍍鋁鎂鋅光伏支架的特點

鍍鋁鎂鋅光伏支架的主要特點包括：抗自然腐蝕、抗電偶腐蝕、平衡電壓、易成形、易加工、耐低溫、自動修復、低成本低污染、外觀優異、設計優化等。 其中，抗自然腐蝕和抗電偶腐蝕是最重要的特性。 由于太陽能電池板的表面會產生電流，因此在陽光照射下，電池板周圍的金屬材料會受到強烈的電場作用，導致金屬材料發生電化學反應并產生腐蝕產物。 而鍍鋁鎂鋅光伏支架具有良好的防腐性能，能夠有效地防止腐蝕現象的發生。 此外，該材料還具有很好的平衡電壓特性，可以有效降低光伏系統的失效率。 除了這些主要特點外，鍍鋁鎂鋅光伏支架還有許多其他的優點。 例如，它具有較高的強度和韌性，可以在惡劣的環境下工作；它的重量輕且易于運輸和安裝；它還可以通過自動修復機制來延長使用壽命［2］。

1.3 鍍鋁鎂鋅光伏支架制造流程

鍍鋁鎂鋅是一種具有優異性能的新型材料，它不僅可以提高光伏系統的穩定性和可靠性，還可以降低成本。 為了實現高效率地生產鍍鋁鎂鋅光伏支架，需要進行一系列的加工操作。 因此，原材料的選擇非常重要。 常用的金屬材料有銅、鋁、鐵、鋅、鈦等，首先采用優質鋁合金作為基材，通過熱處理和電化學沉積的方法制備了高質量的鍍鋁鎂鋅材料。 在后續的加工過程中，還需要對基體表面進行預處理以保證涂層附著牢固性。 其次，通過電化學沉積的方法將鋁表面覆蓋一層均勻的氧化膜，然后將其還原成金屬狀態，形成穩定的合金層。 經過熱處理和冷卻后便可得到所需的鍍鋁鎂鋅材料。 再次，需要對鍍鋁鎂鋅材料進行機械加工和焊接操作。 根據設計圖紙進行切割和鉆孔工作［3］。 利用氬弧焊機進行焊接操作。 氬弧焊是一種常見的焊接方法之一，它的優點是可以產生較高的焊接強度和較好的耐久性和抗腐蝕性。 最后還需要進行表面拋光和噴漆等工序，使鍍鋁鎂鋅材料達到最終的要求。

2 鍍鋁鎂鋅光伏支架工程制造關鍵技術

2.1 鍍鋁鎂鋅光伏支架的加工技術

對于鍍鋁鎂鋅光伏支架的加工技術來說，工藝的選擇至關重要。 在實際生產中，采用了多種不同的工藝來保證產品的質量和穩定性。 首先最常用的是機械加工方法。這種方法可以有效地控制材料的厚度和形狀，同時也能確保產品表面光滑平整。 其次，可以采用電子俘獲檢測器（electrical conductivity detector， ECD）的方法進行涂覆處理。 通過該方法，可以將一層均勻的金屬層覆蓋到基體上，從而達到更好的保護效果。 在實際應用過程中，還需要考慮材料的耐腐蝕性和強度等因素，只有綜合考慮以上因素才能夠得到最好的產品質量。 再次，還可以使用其他輔助手段來提高效率和降低成本。 比如，為了減少人工誤差的影響，采用自動化設備來完成大部分工作［4］。 最后，需要提高對原材料的質量和來源的要求，能夠有效避免生產中出現不良反應等問題。

2.2 鍍鋁鎂鋅光伏支架的熱處理技術

鍍鋁鎂鋅光伏支架的熱處理技術是其生產過程中的重要環節，也是影響其性能的關鍵因素之一。 在實際應用中，由于受到環境溫度和光照等因素的影響，光伏板表面會發生氧化反應，從而導致電池效率下降。 因此，對光伏板進行適當的熱處理可以有效地防止氧化現象的產生，提高電池的穩定性和可靠性。 目前常用的熱處理方法包括真空退火法、氣態退火法、電弧退火法等多種方式。 首先，真空退火法是最為常見的一種方法。 該方法通過將光伏板置于高溫下，使其內部的雜質被揮發出來，同時去除了表面上的氧化物層，提高了光伏板的透明度和光吸收率。其次，真空退火法還可以改善光伏板的機械強度和耐久性，減少因氧化而產生的裂紋和龜裂等問題。 再次，除了真空退火法外，還有一些其他的熱處理方法也被廣泛地應用于制備高質量的鍍鋁鎂鋅光伏支架材料。 例如，氣體淬火法是一種非常有效的方法，它可以在較低的壓力條件下使金屬材料快速冷卻到室溫以下，從而達到強化合金結構的目的［5］。 最后，電弧退火法也可以用于加熱金屬材料并形成均勻的晶格組織。

2.3 鍍鋁鎂鋅光伏支架的表面處理技術

在光伏發電系統中，鍍鋁鎂鋅光伏支架主要作用是對太陽能電池板進行固定和支撐，保證了太陽光能被高效地轉化為電能。 然而，在實際生產過程中，由于受到各種因素如溫度、濕度、腐蝕等的影響，鍍鋁鎂鋅光伏支架可能會出現一些問題，例如氧化層生成、銹蝕等問題。 這些問題的產生不僅會影響到系統的穩定性和可靠性，還會對整個系統的經濟效益造成損失。

為了解決上述問題，需要采用相應的表面處理技術來提高鍍鋁鎂鋅光伏支架的質量和耐久性。 目前常用的表面處理方法主要包括化學法、物理法以及復合法等多種方式。 其中，化學法是一種較為常見的方法。 該方法通過使用不同的化學藥品，可以在不影響原有材料性能的情況下去除氧化物、鐵離子等雜質物質，從而達到保護金屬表面的目的。 采用酸洗的方法可以有效地除去氧化層，而采用熱浸法制備出的鍍膜則能夠起到很好的防護效果。 此外，還可以利用化學反應原理使金屬表面形成一層均勻的膜狀物，起到防腐、防水的作用。 物理法采用的是機械或電磁的方式，通過振動、沖擊等手段使金屬表面發生變形或者斷裂現象，從而去除污垢、氧化層等污染物質。 復合法則是將兩種以上的方法結合起來應用于同一臺設備上，以達到更好的表面處理效果。 在實際應用中，選擇合適的表面處理方法還需要考慮具體的工藝條件和設備特點。 對于鍍鋁鎂鋅光伏支架來說，需要注意的是其具有較高的抗腐蝕性和導電性的特點。 因此，在選用表面處理方法時應該考慮到這些特性。

2.4 鍍鋁鎂鋅光伏支架焊接技術

在太陽能發電系統中，由于不同廠家使用的工藝參數可能存在差異，導致焊縫的質量難以保證。 因此，對于鍍鋁鎂鋅光伏支架的焊接技術提出了更高的要求。 目前市場上常見的焊接方法包括氬弧焊接、氣焊、電弧焊接等。其中，氬弧焊接是最為常用且最為可靠的一種焊接方法。其優點在于能夠實現高效率、低熱輸入、無氧化層等問題。但是，這種焊接方法也存在一些問題，如焊接時容易產生裂紋、焊縫易出現龜裂現象等。 針對此問題，研究人員采用了一種新的焊接技術——激光熔焊技術。 該技術可以提高焊接速度和效率，同時減少焊接過程中產生的熱量和對材料的影響。 將兩塊金屬片放置于激光器下方并加熱至一定溫度，一般來說溫度需要保持在200 ℃左右，然后通過控制激光功率來達到焊接的目的。 經過冷卻處理后即可完成焊接工作。 激光熔焊技術不僅能有效地避免焊接過程中出現的裂紋和龜裂現象，而且能夠大幅度降低焊接時間和成本。 此外，還可以利用激光熔焊技術進行自動化生產線的設計和搭建。

2.5 鍍鋁鎂鋅光伏支架的檢測技術

為了確保鍍鋁鎂鋅光伏支架的質量，需要對其進行嚴格的檢測。 目前，常用的檢測方法包括X 射線熒光光譜分析法、掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）、電化學測試儀等多種手段。 其中，X 射線熒光光譜分析法是最為常用且最為準確的一種檢測方法。 該方法通過對樣品表面涂上一層薄膜，然后在特定條件下照射X射線，從而獲得樣品中各種元素的含量和分布情況。 SEM則是一種能夠觀察到樣品內部結構和缺陷的方法，它可以通過高分辨率成像來獲取樣品的細節信息。 電化學測試儀則可以用于測量電池組的電壓、電流以及輸出功率等方面的信息，以評估其性能是否符合預期。 除了這些常規檢測方法外，還可以采用一些更加先進的檢測手段。 例如，利用激光干涉儀可以實現對材料表面形貌和粗糙度的精確測量；使用透射光子顯微鏡可以觀測樣品中的微觀結構；利用原子力顯微鏡可以觀察到樣品中的微觀顆粒形態等。

3 鍍鋁鎂鋅光伏支架安裝技術研究

3.1 鍍鋁鎂鋅光伏支架安裝工藝流程

鍍鋁鎂鋅光伏支架安裝流程主要包括：設備到場卸貨；基礎檢查；測量放線；前后立柱安裝；前后斜撐安裝；斜梁安裝及調平；檁條安裝及調平；支架調整。 其中，設備到場卸貨是整個安裝過程的開端，需要提前做好相關準備工作。 基礎檢查是為了能滿足結構安裝的精度，首先要校對土建基礎及預埋鋼管立柱是否與設計圖紙一致。 每組四五個樁基，每相鄰兩個樁基東西方向中心距離為2 800 m（3 100 m），南北相鄰樁基質檢中心間距根據圖紙要求進行檢查，在測量基礎間距的同時處理預埋鋼管立柱表面雜物。 測量儀器的選擇和測量方案的簡便可靠至關重要。標高測量每10wI 兩組，每組2 人，采用水準儀測試水平標高，每組樁基質量的高差在第一個樁基預立柱上用記號筆清晰準確地標示，便于推進放線的進度，以保證支架穩定性。 同時要考慮到風荷載等因素的影響，選擇合適的支架規格；前后立柱安裝時要注意支架的高度和傾斜角度，以及支撐力的大小；通常支架的高度和傾斜角度為0°～5°；支撐力大小一般為1 t／m2，但具體數值還需要結合實際情況而定。 后斜撐安裝時需要注意支架的水平位置和垂直度，以及支撐力的大小。 最后，對安裝后的支架進行調和平整，確保支架穩定，無搖晃現象發生。

3.2 鍍鋁鎂鋅光伏支架安裝精度要求

由于各種因素的影響，如氣候條件、施工環境等，鍍鋁鎂鋅光伏支架的安裝精度難以完全達到設計標準。 因此，需要對安裝精度進行合理的調節和優化。 在實際應用中，需要注意以下幾點：

（1）地面平整度的要求。 針對不同的地形地貌情況，應選擇合適的地面平整方式來保證安裝精度。 對于平坦的場地可以采用機械壓實的方式；而對于起伏較大的地形則需要使用人工夯實的方法。 同時，還需要注意地面的排水問題。

（2）支架位置的確定。 需要對支架的位置進行精確測量并制定相應的安裝方案。 此外，還需考慮周邊環境的因素，例如風力、日照等因素。 在確定支架位置時，需要結合實際情況進行分析和判斷。

（3）支架水平誤差。 為了確保支架的水平準確性，需要采取相應措施。 常見的方法包括調整支架高度以減小水平誤差；利用定位儀或激光測距儀器測量支架的水平誤差并進行校準。

（4）支架垂直誤差控制。 為了保證支架的垂直準確性，需要采取相應的措施。 常用方法包括調整支架的高度以減小垂直誤差；利用定位儀或激光測距儀器測量支架的垂直誤差并進行校準。

（5）支架傾斜角度控制。 為了保證支架的傾斜角度準確性，需要采取相應的措施。 常見方法包括調整支架的高度以減小傾斜角度；利用定位儀或激光測距儀器測量支架的傾斜角度并進行校準。

3.3 鍍鋁鎂鋅光伏支架安裝安全防護措施

在進行太陽能發電系統的建設過程中，鍍鋁鎂鋅光伏支架安裝安全防護是需要特別注意的一環。 因此，在實際施工中，應嚴格遵守相關的安全生產規定和標準。 包括但不限于：對工人進行必要的培訓和教育，確保他們具備相應的技能和知識；制定詳細的工作計劃和操作規程，并嚴格執行；選擇合適的工具和設備，保證工作質量和安全性能；加強現場監管和管理，及時發現問題并采取有效措施加以解決等。 還需要考慮一些具體的安全因素。 例如，在高空作業時要使用專業攀爬器材，以避免意外事故發生；在切割焊接金屬材料時要注意保護眼睛和皮膚，防止有害物質進入身體內；在搬運和運輸過程中，要合理安排人員和車輛數量，減少不必要的風險；在電氣線路和電纜接線時要遵循相關規范和標準，確保系統正常運行。 在整個安裝過程結束后，還要做好后續維護和保養工作。 包括定期檢查和維修，以及及時處理出現的故障和異常情況。 通過以上所述的安全防護措施，可以有效地保障鍍鋁鎂鋅光伏支架的安裝過程順利完成，同時也能夠提高系統的穩定性和可靠性。

4 結語

綜上所述，本文主要介紹了鍍鋁鎂鋅光伏支架的工程制造技術和安裝過程。 通過對該工藝的研究，發現其具有較高的穩定性和耐久性，能夠在惡劣環境下長期穩定運行。 同時，該工藝還具備良好的可重復性和成本效益，因此，成為一項非常有前途的技術。 在原材料的選擇上進行了充分考慮，優質的材料可以提高產品的性能和壽命。 采用先進的焊接技術進行組裝，確保產品結構牢固且不會出現裂縫等問題。 針對不同環境條件本文設計了一套完整的安裝方案，以保證系統的正常運轉并延長其使用壽命。本文為相關領域的發展提供了一定的參考價值。