一、概述
太陽(yáng)能中高溫技術(shù)的開(kāi)發(fā)是人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)的又一次提高，使太陽(yáng)能的應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大，在工業(yè)上的太陽(yáng)能利用得已實(shí)現(xiàn)。TRM-2BN型太陽(yáng)能中高溫槽式集熱器試驗(yàn)系統(tǒng)是研究中高溫太陽(yáng)能技術(shù)的平臺(tái)，集成了前沿的太陽(yáng)能產(chǎn)品技術(shù)與測(cè)試技術(shù)，演示了太陽(yáng)能各過(guò)程的運(yùn)行效果。是生產(chǎn)廠家，科研機(jī)構(gòu)，教學(xué)領(lǐng)域的理想試驗(yàn)系統(tǒng)。
系統(tǒng)構(gòu)成:
A.太陽(yáng)能槽式聚光集熱器；
B.太陽(yáng)能中高溫集熱器控制運(yùn)行系統(tǒng)；
C.太陽(yáng)能中高溫集熱器熱性能測(cè)試系統(tǒng)。
二、各子系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo):
A.太陽(yáng)能槽式聚光集熱器
（1）性能指標(biāo)：槽式太陽(yáng)能聚焦光帶溫度達(dá)到200℃（可有15℃上下一定量的浮動(dòng)量）；槽式太陽(yáng)能集熱器鏡面開(kāi)口弦長(zhǎng)2.5m，單位支架反光有效鏡面長(zhǎng)6米，總安裝組數(shù)2組，合計(jì)面積30平方米。
抗風(fēng)指數(shù)：不低于7級(jí)風(fēng)，7級(jí)以下風(fēng)力可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，7級(jí)以上槽式系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
（2）槽式支架連接方式是焊接及螺栓連接。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)噴涂防腐漆，除銹去毛刺，表面噴塑處理。
（3）反光鏡面為鋼化鍍銀，反光效率85%以上。
（4）驅(qū)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)使聚焦光帶一直維系在集熱管上，誤差不超過(guò)1cm。
（5）吸熱管內(nèi)徑為?40mm的雙通真空集熱管。
（6）集熱器兩端口各接出2米長(zhǎng)（共4米）金屬管路，該管路內(nèi)徑約40mm，外部包有壁厚至少30mm的保溫材料。整體集熱系統(tǒng)的保溫性能要符合太陽(yáng)能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
B.太陽(yáng)能中高溫集熱器控制運(yùn)行系統(tǒng)
1、運(yùn)行原理:
主要由導(dǎo)熱油循環(huán)子系統(tǒng)以及水循環(huán)子系統(tǒng)組成，兩個(gè)子系統(tǒng)的交匯處為容積式換熱器。導(dǎo)熱油子系統(tǒng)為開(kāi)式系統(tǒng)，在原理圖中管線為黑色，管線管徑為DN32；水循環(huán)系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，管線管徑為DN20，在原理圖中管線為紅色。整個(gè)系統(tǒng)按照導(dǎo)熱油溫度260℃，壓力0.6MPa，水溫度200℃，壓力1.6MPa設(shè)計(jì)。
2、材料設(shè)備規(guī)格要求：
導(dǎo)熱油應(yīng)選取在無(wú)毒、對(duì)金屬無(wú)腐蝕、起鎦點(diǎn)高、閃點(diǎn)高、粘度小、不易結(jié)焦、不易堵塞管道、載熱量大、熱穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)的。其中必須滿足常壓下-30℃至260℃范圍內(nèi)為液相，粘度越小越好，導(dǎo)熱油需要500L。
3、熱量表（油系統(tǒng)）
耐溫260℃，耐壓0.6MPa，測(cè)量范圍為體積流量0-6m3/h，精度0.1級(jí)，可以顯示及輸出質(zhì)量流量、進(jìn)出口溫度、瞬時(shí)熱流、累計(jì)熱量，與主控制系統(tǒng)匹配。
4、油泵（油系統(tǒng)）
流量Q=6m3，揚(yáng)程H=15m ，380V電壓， 耐溫260℃，耐壓0.6MPa，配套符合使用條件的減震接頭及過(guò)濾器。
5、變頻控制器
與油泵及主控制系統(tǒng)匹配，可以在系統(tǒng)流量改變情況下保持油泵出口壓力基本恒定。
6、油箱（油系統(tǒng)）
容積V=0.2m3、不銹鋼材質(zhì)，耐溫260℃，帶2kw電加熱，帶可視液位計(jì)，帶排污口、溫度傳感器接口、油箱六面均帶200mm硅酸鋁保溫，外包0.5mm鍍鋅鋼板保護(hù)層。
7、水處理器
口徑DN20，可以選用永磁水處理或其他方式，主要為防止水高溫結(jié)垢。
8、容積式換熱器（油系統(tǒng)與水系統(tǒng)結(jié)合）
2m3承壓立式，油水換熱換熱系數(shù)K＞300 W/ m2·℃，換熱面積A＞4 m2，帶安全閥接口、壓力表接口、溫度計(jì)接口、溫度傳感器接口、排污口，配套安全閥（開(kāi)啟壓力1.7MPa）、壓力表、溫度計(jì)、排污閥。管程走油，耐溫260℃，耐壓0.6MPa，在油流量5m3/h,溫度100℃時(shí)管程阻力損失小于0.05MPa，盤(pán)管易于拆裝清洗；殼程容水，殼程承壓2.0MPa，耐溫200℃。此容積式換熱器外包150mm硅酸鋁保溫，外包0.5mm鍍鋅鋼板保護(hù)層。
9、TRM-2BM-KG1型太陽(yáng)能中高溫集熱器系統(tǒng)控制柜
太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)控制柜是將測(cè)試儀器與運(yùn)行設(shè)備中的控制部分集成一體的綜合自動(dòng)控制裝置，其采用微機(jī)控制技術(shù)對(duì)水泵，流量，壓力,溫度等設(shè)備進(jìn)行集中測(cè)試與控制。并使測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)登錄微機(jī)，打印檢測(cè)報(bào)告，使檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行，提高工作效率。
A.控制臺(tái)結(jié)構(gòu)：鋼制結(jié)構(gòu)，表面噴塑處理，室外全天侯工作結(jié)構(gòu)，測(cè)量?jī)x器嵌入式安裝，尺寸：1100×800×750。
B．系統(tǒng)供電：380V（±10%），50Hz(±2%)。
C．控制方式：手動(dòng)輸入信息，自動(dòng)完成控制，光電指示運(yùn)行狀態(tài)。
D．由交流接觸器組成控制邏輯開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)各路工作切換。
E．通過(guò)微機(jī)通訊接口實(shí)現(xiàn)測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)共享，同時(shí)發(fā)出控制信息。
F．安全保護(hù)功能，負(fù)載過(guò)流過(guò)溫，自動(dòng)斷電。
G．控制通道：小于60路，檢測(cè)通道：小于80路。
H．控制負(fù)載：小于20A/路。
L.控制系統(tǒng)選用PLC+觸摸屏的型式。控制系統(tǒng)應(yīng)與壓力傳感器、溫度傳感器、熱量表、輻照儀等測(cè)試儀表匹配兼容，還應(yīng)與所有被控制設(shè)備匹配，所有被控制設(shè)備都可以切換手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行。帶有巡檢記錄儀，數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存，可以無(wú)線上網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，可以完成積分運(yùn)算，輸出計(jì)算結(jié)果報(bào)表，控制系統(tǒng)采用觸摸屏形式，整個(gè)控制系統(tǒng)可以做到無(wú)人值守，自動(dòng)運(yùn)行。
M.變頻調(diào)速技術(shù)的流量調(diào)節(jié)與控制。
利用恒壓水箱、泵和流量控制閥，精密流量傳感器等調(diào)節(jié)控制工質(zhì)流量，并保證流量穩(wěn)定性在±1%以?xún)?nèi)。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)油泵的流量進(jìn)行任意調(diào)節(jié),變頻器為進(jìn)口產(chǎn)品,可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化控制,精度較高.在真空管太陽(yáng)集熱器出口處和其它可能積聚空氣的地方安裝了放氣閥，管路設(shè)有穩(wěn)流裝置，時(shí)刻保證試驗(yàn)其間的穩(wěn)流要求。
10.全自動(dòng)水油路運(yùn)行控制裝置:
A.系統(tǒng)裝有高溫電磁閥組,采用邏輯組合管路結(jié)構(gòu),與變頻泵配合,通過(guò)智能控制器,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水路進(jìn)入,流出，測(cè)試等功能。
B.系統(tǒng)按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),管路具有過(guò)壓,排氣,過(guò)濾等保護(hù)裝置,保證室外全天侯工作 ,保溫等級(jí)：3級(jí)
C.與集熱器連接為專(zhuān)業(yè)高溫試驗(yàn)管, 管路設(shè)有傳感器接口,可以安裝 (管路壓力,水溫,流量) 測(cè)量傳感器.
D.油路系統(tǒng)：所有上和下及管件使用不銹鋼材質(zhì)，管件、閥門(mén)等采用品牌產(chǎn)品，管路必須到底零泄漏
試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖:
C.太陽(yáng)能中高溫集熱器熱性能測(cè)試系統(tǒng)
(一)試驗(yàn)方案及要求
1、太陽(yáng)輻照：
共有3塊輻照表，分2處布置，G1為總輻射表，G2為直接輻射表，布置在集熱器開(kāi)口平行平面，G3為總輻射表,布置在固定高度角平面。測(cè)試范圍0～2000w/m2，測(cè)試精度為士1%，輸出信號(hào)需要與控制系統(tǒng)匹配，數(shù)據(jù)要參與計(jì)算。
2、熱量（流量測(cè)點(diǎn)）：
測(cè)量準(zhǔn)確度：≤1%，測(cè)量分辨率：≤0.05m3/h，耐溫260℃，耐壓0.6MPa，阻力損失小于0.01 MPa，數(shù)據(jù)要參與計(jì)算。
3、溫度：
共7個(gè)，分7處布置，環(huán)境溫度T0、集熱器進(jìn)出口T1T2、容積式換熱器油路進(jìn)出口T3T4、容積式換熱器T5、油箱T6。測(cè)溫范圍-30℃～300℃，精度為士0.10℃，輸出信號(hào)需要與控制系統(tǒng)匹配，數(shù)據(jù)要參與計(jì)算。
4、壓力
共3個(gè)，分3處布置，集熱器進(jìn)出口P1P2，油泵出口P3，耐溫300℃，耐壓0.6MPa，測(cè)壓范圍0～0.6MPa，精度為士50Pa，輸出信號(hào)需要與控制系統(tǒng)匹配，數(shù)據(jù)要參與計(jì)算。
5、風(fēng)速
共1個(gè)，布置點(diǎn)同環(huán)境溫度T0，工作溫度30℃～50℃，測(cè)量范圍0～25m/s，精度為士0.5 m/s，輸出信號(hào)需要與控制系統(tǒng)匹配，數(shù)據(jù)只顯示及儲(chǔ)存，不參與計(jì)算。
6、驗(yàn)證集熱器中溫端工作穩(wěn)定性
在太陽(yáng)輻照良好時(shí)，調(diào)整循環(huán)油泵流量及熱水箱溫度，保持集熱器在中溫度運(yùn)行一段時(shí)間，查看系統(tǒng)參數(shù)的變化幅度。
6.1驗(yàn)證一維跟蹤與固定平面太陽(yáng)輻照差異性
通過(guò)兩個(gè)輻照表，收集對(duì)比不同季節(jié)的太陽(yáng)輻照，根據(jù)數(shù)據(jù)明確兩種方式太陽(yáng)輻照差異究竟有多大。
6.2得出系統(tǒng)效率
根據(jù)太陽(yáng)輻照以及容積式換熱器得熱量，可以得出系統(tǒng)效率。
6.3得出集熱器效率
根據(jù)太陽(yáng)輻照以及油進(jìn)出集熱器得熱量，可以得出集熱器效率，擬合效率方程。
6.4得出集熱器壓力損失
根據(jù)集熱器進(jìn)出口壓力降及流量，可以繪制流量--壓力降圖。
6.5為今后搭建系統(tǒng)設(shè)計(jì)中高溫產(chǎn)品積累數(shù)據(jù)。
（二）TRM-2BN型太陽(yáng)能中高溫集熱器熱性能測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)
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