厉害了双玻组件这样包装更有优势

1、研究背景与内容：

普通光伏组件因有铝型材作为边框保护，包装多采取重型瓦楞纸箱+木托盘的构造。

组件隐裂是包装设计的关键考虑成分。
双玻组件打破了传统的组件构造，类似三明治的构造，如图1，两片玻璃中间夹着电池片，无隐裂是双玻组件的上风，但是保留了玻璃制品易碎的特点。
因双玻组件背玻璃处的接线盒，以是包装设计上不能利用成熟的玻璃的包装方案。
双玻组件因低衰减，30年功率质保，防火A等级，防积灰积雪等优点，2014年行业量产1GW，2017年打破6GW，实现了200%的增量。
出货量的增大，客户端组件破损率也在不断增加。
客诉问题也在逐年增加，因双玻包装不善带来的丢失巨大。

图1

针对无铝合金边框的光伏薄膜，有人设计了一种运输包装方案，其内包装采取ＥＶＡ 固定卡槽，并对卡槽进行有限元剖析，结果显示卡槽构造知足强度哀求。
外包装置以胶合板箱，但整体包装本钱偏高。
针对带有铝框构造的光伏组件，已有很多内包装固定用的包装塑料件投入利用，大家设计了不同构造的用于光伏组件包装的塑料固定件。
组件属于大型平板类产品，常日在包装中的放置办法只有平放和立放２种，但是固定件紧张用于组件平放时的包装方案中，并且组件平放办法随意马虎使最下层组件遭到破坏。

1.1同类产品包装现状调查与剖析

搜集目前市场上同类或相似产品所采取的包装办法。
表1是不同包装方案的比拟。
如图2，是一种胶合板木箱的包装方案，该包装箱以胶合板为紧张材料，箱体通过钢带和舌片、弹簧插片连接，连接构件相互合营拼装而成的包装容器。
如图3所示，是一种重型瓦楞纸箱包装方案。

表1

图2 胶合板包装

图3纸箱包装

2、双玻包装

2.1产品性能及包装哀求剖析

a、产品特性：单片玻璃制品，背板玻璃带接线盒，异形产品

b、确保产品安全：有效地抵抗物流过程中的冲击、震撼，确保产品物流过程中无缺无损

c、方便物流储运：机器装卸，上货架，可堆码，托盘集装，海运，集装箱限重26吨，担保物流装箱最大化、节约物流本钱

d、方便利用：装箱便利，便于拆箱，同时哀求装箱最大化，节约包材本钱。

e、包材：构造大略、易于生产加工、材料环保、无污染，本钱低、包装废弃物易于处理

2.2 理论打算及设计

2.2.1外箱强度

综上所述，因产品自身较重且不可承压，而本产品物流过程中均须要堆码。
胶合板木箱承重好，堆码安全性高，但是本钱太过昂贵。
重型瓦楞纸箱虽然堆码风险高，但本钱低，通过增加内部构造设计，来提高整体强度，是提高产品市场竞争力的紧张办法。
根据物流运输条件打算所须要的空箱抗压强度。

纸箱抗压强度：

BCT=KG(H-h)/h

BCT-瓦楞纸箱抗压强度（N）

K-安全系数

G-包装件毛重（N）

H-堆码的最大高度（m）

h-纸箱的高度（m）

BCT=23912N

注：实际上30%的压力由组件承受，故纸箱的实际抗压强度BCT=16738.8N

边压强度：

ECT-瓦楞纸板的边压强度（N/cm）

Z-纸箱的周长（cm）

aXz-瓦楞常数

J-纸箱常数

查干系瓦楞常数表得BCA瓦楞纸板aXz =19.46，J=0.98

ECT=17325N/m

从供应商纸板强度选择能知足边压强度哀求的纸板配比即可。

2.2.2内部构造

产品平放运输风险较大，参考正常组件采取竖放，但产品厚度较小，整体尺寸大，装箱时稳定性较低，须要做分外的固定构造，参考层压件固定办法，本产品的内部构造如图4。

图4 内部构造示意图

2.3 装柜剖析：

利用LoadExpert（装柜专家）软件进行装柜优化剖析，把包装件的规格，重量，数量等输入到软件里，软件自动给出N种装柜方案，再结合实际情形，选择最优的方案。
图5为优选的装柜方案。

装箱数量：30pcs/箱，26箱/40尺高柜，780PCS/40尺高柜；

装柜重量：800kg/箱；20800kg/40尺高柜.

图5 装柜方案

3、受力剖析

包装箱箱型根据实际物流条件，选用常规的摇盖包装，便于装箱、拆箱。
利用ANSYS进行受力剖析, 输入边界条件，剖析如下

3.1上层箱子底部3根横梁直接压到下层箱子顶部，每个箱子重800kg，则每根横梁的压力为8009.8/3=2667N。
如图6所示。

图6 包装箱顶部受力示意图

3.2顶部中间应力最大为27.575Mpa<30Mpa(极限应力)，如图7所示。
强度可以知足哀求。

图7 最大应力示意图

3.3下图显示了包装箱的总体变形，最大变形在箱子顶部中间位置，为2.7mm，如图8所示。

图8 包装箱最大变形

3.4下图显示了短板的变形，为0.15mm，变形非常小，如图9所示，可知足哀求。

图9 短板足底啊变形

3.5下图显示了长板的变形，为0.6mm，变形非常小，如图10所示，可知足哀求。

图10 长板变形

受力剖析建的模型是空想化的，包装箱的各个箱板为一个平面，实际利用时板材会有翘曲，同时由于箱板尺寸大，受重力影响，箱板会有变形。
要结合实际的测试结果评判包装是否知足设计强度哀求。

4、实验验证

4.1按照ISTA3E测试序列规定的测试方法及剖断依据[3]，对设计方案进行实验室仿照，验证包装可靠性。
测试项目及进行顺序如表2。

表2 测试项目

4.2 实验后包装箱无影相应用功能的明显变革，组件功率无非常，EL无突变，剖断试验通过。
如表3所示。
图11为测试前后EL图片。

表3 功率和EL变革

图11 测试前后EL图片

5、结论

本文结合双玻组件自身包装需求，参考市场同类产品的包装设计，形成一种双玻组件独特的包装办法。
通过对包装件受力剖析来仿照实际物流中的受力情形，并通过实际测试验证包装方案可行。
有效地办理了双玻物流过程中易碎的问题。
在材料，构造设计上进行深入的磋商，并与供应商进行互助以知足后续产品改进的须要。

参考文献

[1]刘恋、卢立新，《光伏组件运输包装的设计和有限元剖析》，[J]，包装工程，2012.10：130-131

[2]王宇杰，贾利军，《天通光伏产品的包装设计及实在现》，[D]，成都，电子科技大学，2014

[3]ISTA 3E 凑集包装通用性能仿照测试程序（ISTA 3E series general simulation performance test procedure）

以上文章摘自葛先平、张臻联合实验并编写的论文《双玻组件的包装研究》，本文通过作者本人的授权进行发布，未经授权，请勿转载！