镀铝镁锌光伏支架工程制造关键技术及安装

徐 勇

（中国电建集团贵州工程有限公司 贵州 贵阳 550000）

0 引言

太阳能发电作为一种可再生清洁能源备受关注。 光伏板是一种高效率和低成本的光电转换器件，其应用范围广泛，包括家庭用能、工业用能以及大规模电力系统等领域。 然而，由于光伏板本身具有较大的重量和尺寸限制，因此在实际应用中需要进行支撑结构的设计与制作。 其中，镀铝镁锌光伏支架是目前最为常用的支撑结构之一，因其轻质、强度高、耐腐蚀性好等特点而受到广泛的应用。本文旨在探讨镀铝镁锌光伏支架的工程制造关键技术及其安装方法，以期为光伏电站的建设提供参考依据。

1 镀铝镁锌光伏支架基础理论

1.1 镀铝镁锌光伏支架概念

光伏支架是将太阳能电池板固定在地面上，以便于将其所产生的电力传输到电网的设备。 其主要作用是对太阳光进行收集并转换成电能。 目前，光伏支架已经成为全球范围内广泛应用的一种绿色能源形式之一。 其中，镀铝镁锌是一种常见的光伏支架材料。 它具有良好的导电性和耐腐蚀性，能够有效地保护太阳能电池板不受外界环境的影响。 因此，镀铝镁锌光伏支架被广泛应用于各种环境中。 镀铝镁锌光伏支架的基本结构由支杆、支撑梁和平台面3 部分组成。 支杆是由多个金属棒焊接而成，支撑梁是由多层钢筋混凝土构成的框架结构，平台面上则装有太阳能电池板［1］。 整个结构的设计需要考虑多种因素，如风力、地震等因素对支架的影响以及支架与土地之间的连接方式等。 同时，还需要考虑到支架的稳定性、安全性等问题。

1.2 镀铝镁锌光伏支架的特点

镀铝镁锌光伏支架的主要特点包括：抗自然腐蚀、抗电偶腐蚀、平衡电压、易成形、易加工、耐低温、自动修复、低成本低污染、外观优异、设计优化等。 其中，抗自然腐蚀和抗电偶腐蚀是最重要的特性。 由于太阳能电池板的表面会产生电流，因此在阳光照射下，电池板周围的金属材料会受到强烈的电场作用，导致金属材料发生电化学反应并产生腐蚀产物。 而镀铝镁锌光伏支架具有良好的防腐性能，能够有效地防止腐蚀现象的发生。 此外，该材料还具有很好的平衡电压特性，可以有效降低光伏系统的失效率。 除了这些主要特点外，镀铝镁锌光伏支架还有许多其他的优点。 例如，它具有较高的强度和韧性，可以在恶劣的环境下工作；它的重量轻且易于运输和安装；它还可以通过自动修复机制来延长使用寿命［2］。

1.3 镀铝镁锌光伏支架制造流程

镀铝镁锌是一种具有优异性能的新型材料，它不仅可以提高光伏系统的稳定性和可靠性，还可以降低成本。 为了实现高效率地生产镀铝镁锌光伏支架，需要进行一系列的加工操作。 因此，原材料的选择非常重要。 常用的金属材料有铜、铝、铁、锌、钛等，首先采用优质铝合金作为基材，通过热处理和电化学沉积的方法制备了高质量的镀铝镁锌材料。 在后续的加工过程中，还需要对基体表面进行预处理以保证涂层附着牢固性。 其次，通过电化学沉积的方法将铝表面覆盖一层均匀的氧化膜，然后将其还原成金属状态，形成稳定的合金层。 经过热处理和冷却后便可得到所需的镀铝镁锌材料。 再次，需要对镀铝镁锌材料进行机械加工和焊接操作。 根据设计图纸进行切割和钻孔工作［3］。 利用氩弧焊机进行焊接操作。 氩弧焊是一种常见的焊接方法之一，它的优点是可以产生较高的焊接强度和较好的耐久性和抗腐蚀性。 最后还需要进行表面抛光和喷漆等工序，使镀铝镁锌材料达到最终的要求。

2 镀铝镁锌光伏支架工程制造关键技术

2.1 镀铝镁锌光伏支架的加工技术

对于镀铝镁锌光伏支架的加工技术来说，工艺的选择至关重要。 在实际生产中，采用了多种不同的工艺来保证产品的质量和稳定性。 首先最常用的是机械加工方法。这种方法可以有效地控制材料的厚度和形状，同时也能确保产品表面光滑平整。 其次，可以采用电子俘获检测器（electrical conductivity detector， ECD）的方法进行涂覆处理。 通过该方法，可以将一层均匀的金属层覆盖到基体上，从而达到更好的保护效果。 在实际应用过程中，还需要考虑材料的耐腐蚀性和强度等因素，只有综合考虑以上因素才能够得到最好的产品质量。 再次，还可以使用其他辅助手段来提高效率和降低成本。 比如，为了减少人工误差的影响，采用自动化设备来完成大部分工作［4］。 最后，需要提高对原材料的质量和来源的要求，能够有效避免生产中出现不良反应等问题。

2.2 镀铝镁锌光伏支架的热处理技术

镀铝镁锌光伏支架的热处理技术是其生产过程中的重要环节，也是影响其性能的关键因素之一。 在实际应用中，由于受到环境温度和光照等因素的影响，光伏板表面会发生氧化反应，从而导致电池效率下降。 因此，对光伏板进行适当的热处理可以有效地防止氧化现象的产生，提高电池的稳定性和可靠性。 目前常用的热处理方法包括真空退火法、气态退火法、电弧退火法等多种方式。 首先，真空退火法是最为常见的一种方法。 该方法通过将光伏板置于高温下，使其内部的杂质被挥发出来，同时去除了表面上的氧化物层，提高了光伏板的透明度和光吸收率。其次，真空退火法还可以改善光伏板的机械强度和耐久性，减少因氧化而产生的裂纹和龟裂等问题。 再次，除了真空退火法外，还有一些其他的热处理方法也被广泛地应用于制备高质量的镀铝镁锌光伏支架材料。 例如，气体淬火法是一种非常有效的方法，它可以在较低的压力条件下使金属材料快速冷却到室温以下，从而达到强化合金结构的目的［5］。 最后，电弧退火法也可以用于加热金属材料并形成均匀的晶格组织。

2.3 镀铝镁锌光伏支架的表面处理技术

在光伏发电系统中，镀铝镁锌光伏支架主要作用是对太阳能电池板进行固定和支撑，保证了太阳光能被高效地转化为电能。 然而，在实际生产过程中，由于受到各种因素如温度、湿度、腐蚀等的影响，镀铝镁锌光伏支架可能会出现一些问题，例如氧化层生成、锈蚀等问题。 这些问题的产生不仅会影响到系统的稳定性和可靠性，还会对整个系统的经济效益造成损失。

为了解决上述问题，需要采用相应的表面处理技术来提高镀铝镁锌光伏支架的质量和耐久性。 目前常用的表面处理方法主要包括化学法、物理法以及复合法等多种方式。 其中，化学法是一种较为常见的方法。 该方法通过使用不同的化学药品，可以在不影响原有材料性能的情况下去除氧化物、铁离子等杂质物质，从而达到保护金属表面的目的。 采用酸洗的方法可以有效地除去氧化层，而采用热浸法制备出的镀膜则能够起到很好的防护效果。 此外，还可以利用化学反应原理使金属表面形成一层均匀的膜状物，起到防腐、防水的作用。 物理法采用的是机械或电磁的方式，通过振动、冲击等手段使金属表面发生变形或者断裂现象，从而去除污垢、氧化层等污染物质。 复合法则是将两种以上的方法结合起来应用于同一台设备上，以达到更好的表面处理效果。 在实际应用中，选择合适的表面处理方法还需要考虑具体的工艺条件和设备特点。 对于镀铝镁锌光伏支架来说，需要注意的是其具有较高的抗腐蚀性和导电性的特点。 因此，在选用表面处理方法时应该考虑到这些特性。

2.4 镀铝镁锌光伏支架焊接技术

在太阳能发电系统中，由于不同厂家使用的工艺参数可能存在差异，导致焊缝的质量难以保证。 因此，对于镀铝镁锌光伏支架的焊接技术提出了更高的要求。 目前市场上常见的焊接方法包括氩弧焊接、气焊、电弧焊接等。其中，氩弧焊接是最为常用且最为可靠的一种焊接方法。其优点在于能够实现高效率、低热输入、无氧化层等问题。但是，这种焊接方法也存在一些问题，如焊接时容易产生裂纹、焊缝易出现龟裂现象等。 针对此问题，研究人员采用了一种新的焊接技术——激光熔焊技术。 该技术可以提高焊接速度和效率，同时减少焊接过程中产生的热量和对材料的影响。 将两块金属片放置于激光器下方并加热至一定温度，一般来说温度需要保持在200 ℃左右，然后通过控制激光功率来达到焊接的目的。 经过冷却处理后即可完成焊接工作。 激光熔焊技术不仅能有效地避免焊接过程中出现的裂纹和龟裂现象，而且能够大幅度降低焊接时间和成本。 此外，还可以利用激光熔焊技术进行自动化生产线的设计和搭建。

2.5 镀铝镁锌光伏支架的检测技术

为了确保镀铝镁锌光伏支架的质量，需要对其进行严格的检测。 目前，常用的检测方法包括X 射线荧光光谱分析法、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）、电化学测试仪等多种手段。 其中，X 射线荧光光谱分析法是最为常用且最为准确的一种检测方法。 该方法通过对样品表面涂上一层薄膜，然后在特定条件下照射X射线，从而获得样品中各种元素的含量和分布情况。 SEM则是一种能够观察到样品内部结构和缺陷的方法，它可以通过高分辨率成像来获取样品的细节信息。 电化学测试仪则可以用于测量电池组的电压、电流以及输出功率等方面的信息，以评估其性能是否符合预期。 除了这些常规检测方法外，还可以采用一些更加先进的检测手段。 例如，利用激光干涉仪可以实现对材料表面形貌和粗糙度的精确测量；使用透射光子显微镜可以观测样品中的微观结构；利用原子力显微镜可以观察到样品中的微观颗粒形态等。

3 镀铝镁锌光伏支架安装技术研究

3.1 镀铝镁锌光伏支架安装工艺流程

镀铝镁锌光伏支架安装流程主要包括：设备到场卸货；基础检查；测量放线；前后立柱安装；前后斜撑安装；斜梁安装及调平；檩条安装及调平；支架调整。 其中，设备到场卸货是整个安装过程的开端，需要提前做好相关准备工作。 基础检查是为了能满足结构安装的精度，首先要校对土建基础及预埋钢管立柱是否与设计图纸一致。 每组四五个桩基，每相邻两个桩基东西方向中心距离为2 800 m（3 100 m），南北相邻桩基质检中心间距根据图纸要求进行检查，在测量基础间距的同时处理预埋钢管立柱表面杂物。 测量仪器的选择和测量方案的简便可靠至关重要。标高测量每10wI 两组，每组2 人，采用水准仪测试水平标高，每组桩基质量的高差在第一个桩基预立柱上用记号笔清晰准确地标示，便于推进放线的进度，以保证支架稳定性。 同时要考虑到风荷载等因素的影响，选择合适的支架规格；前后立柱安装时要注意支架的高度和倾斜角度，以及支撑力的大小；通常支架的高度和倾斜角度为0°～5°；支撑力大小一般为1 t／m2，但具体数值还需要结合实际情况而定。 后斜撑安装时需要注意支架的水平位置和垂直度，以及支撑力的大小。 最后，对安装后的支架进行调和平整，确保支架稳定，无摇晃现象发生。

3.2 镀铝镁锌光伏支架安装精度要求

由于各种因素的影响，如气候条件、施工环境等，镀铝镁锌光伏支架的安装精度难以完全达到设计标准。 因此，需要对安装精度进行合理的调节和优化。 在实际应用中，需要注意以下几点：

（1）地面平整度的要求。 针对不同的地形地貌情况，应选择合适的地面平整方式来保证安装精度。 对于平坦的场地可以采用机械压实的方式；而对于起伏较大的地形则需要使用人工夯实的方法。 同时，还需要注意地面的排水问题。

（2）支架位置的确定。 需要对支架的位置进行精确测量并制定相应的安装方案。 此外，还需考虑周边环境的因素，例如风力、日照等因素。 在确定支架位置时，需要结合实际情况进行分析和判断。

（3）支架水平误差。 为了确保支架的水平准确性，需要采取相应措施。 常见的方法包括调整支架高度以减小水平误差；利用定位仪或激光测距仪器测量支架的水平误差并进行校准。

（4）支架垂直误差控制。 为了保证支架的垂直准确性，需要采取相应的措施。 常用方法包括调整支架的高度以减小垂直误差；利用定位仪或激光测距仪器测量支架的垂直误差并进行校准。

（5）支架倾斜角度控制。 为了保证支架的倾斜角度准确性，需要采取相应的措施。 常见方法包括调整支架的高度以减小倾斜角度；利用定位仪或激光测距仪器测量支架的倾斜角度并进行校准。

3.3 镀铝镁锌光伏支架安装安全防护措施

在进行太阳能发电系统的建设过程中，镀铝镁锌光伏支架安装安全防护是需要特别注意的一环。 因此，在实际施工中，应严格遵守相关的安全生产规定和标准。 包括但不限于：对工人进行必要的培训和教育，确保他们具备相应的技能和知识；制定详细的工作计划和操作规程，并严格执行；选择合适的工具和设备，保证工作质量和安全性能；加强现场监管和管理，及时发现问题并采取有效措施加以解决等。 还需要考虑一些具体的安全因素。 例如，在高空作业时要使用专业攀爬器材，以避免意外事故发生；在切割焊接金属材料时要注意保护眼睛和皮肤，防止有害物质进入身体内；在搬运和运输过程中，要合理安排人员和车辆数量，减少不必要的风险；在电气线路和电缆接线时要遵循相关规范和标准，确保系统正常运行。 在整个安装过程结束后，还要做好后续维护和保养工作。 包括定期检查和维修，以及及时处理出现的故障和异常情况。 通过以上所述的安全防护措施，可以有效地保障镀铝镁锌光伏支架的安装过程顺利完成，同时也能够提高系统的稳定性和可靠性。

4 结语

综上所述，本文主要介绍了镀铝镁锌光伏支架的工程制造技术和安装过程。 通过对该工艺的研究，发现其具有较高的稳定性和耐久性，能够在恶劣环境下长期稳定运行。 同时，该工艺还具备良好的可重复性和成本效益，因此，成为一项非常有前途的技术。 在原材料的选择上进行了充分考虑，优质的材料可以提高产品的性能和寿命。 采用先进的焊接技术进行组装，确保产品结构牢固且不会出现裂缝等问题。 针对不同环境条件本文设计了一套完整的安装方案，以保证系统的正常运转并延长其使用寿命。本文为相关领域的发展提供了一定的参考价值。