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一、概述

太陽能中高溫技術(shù)的開發(fā)是人類對太陽能應(yīng)用技術(shù)的又一次提高，使太陽能的應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大，在工業(yè)上的太陽能利用得已實(shí)現(xiàn)。TRM-2BN型太陽能中高溫槽式集熱器試驗(yàn)系統(tǒng)是研究中高溫太陽能技術(shù)的平臺(tái)，集成了前沿的太陽能產(chǎn)品技術(shù)與測試技術(shù)，演示了太陽能各過程的運(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.太陽能槽式聚光集熱器；
     B.太陽能中高溫集熱器控制運(yùn)行系統(tǒng)；
     C.太陽能中高溫集熱器熱性能測試系統(tǒng)。

二、各子系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo):

A.太陽能槽式聚光集熱器

（1）性能指標(biāo)：槽式太陽能聚焦光帶溫度達(dá)到200℃（可有15℃上下一定量的浮動(dòng)量）；槽式太陽能集熱器鏡面開口弦長2.5m，單位支架反光有效鏡面長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級風(fēng)，7級以下風(fēng)力可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，7級以上槽式系統(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)按國家標(biāo)準(zhǔn)使聚焦光帶一直維系在集熱管上，誤差不超過1cm。

（5）吸熱管內(nèi)徑為ø40mm的雙通真空集熱管。

（6）集熱器兩端口各接出2米長（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能行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

B.太陽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)熱油最高溫度260℃，壓力0.6MPa，水最高溫度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)選取在無毒、對金屬無腐蝕、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，測量范圍為體積流量0-6m3/h，精度0.1級，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型太陽能中高溫集熱器系統(tǒng)控制柜
太陽能集熱器系統(tǒng)控制柜是將測試儀器與運(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)對水泵，流量，壓力,溫度等設(shè)備進(jìn)行集中測試與控制。并使測試數(shù)據(jù)自動(dòng)登錄微機(jī)，打印檢測報(bào)告，使檢測過程自動(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)，測量儀器嵌入式安裝，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關(guān)，實(shí)現(xiàn)各路工作切換。
E．通過微機(jī)通訊接口實(shí)現(xiàn)測試儀器的數(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)載過流過溫，自動(dòng)斷電。
G．控制通道：小于60路，檢測通道：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%以內(nèi)。系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)對油泵的流量進(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,通過智能控制器,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水路進(jìn)入,流出，測試等功能。
B.系統(tǒng)按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),管路具有過壓,排氣,過濾等保護(hù)裝置,保證室外全天侯工作 ,保溫等級：3級
C.與集熱器連接為專業(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.太陽能中高溫集熱器熱性能測試系統(tǒng)

(一)試驗(yàn)方案及要求
1、太陽輻照：
    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，布置在集熱器開口平行平面，G3為總輻射表,布置在固定高度角平面。測試范圍0～2000w/m2，測試精度為士1%，輸出信號需要與控制系統(tǒng)匹配，數(shù)據(jù)要參與計(jì)算。
2、熱量（流量測點(diǎn)）：
   測量準(zhǔn)確度：≤1%，測量分辨率：≤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。測溫范圍-30℃～300℃，精度為士0.10℃，輸出信號需要與控制系統(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，測壓范圍0～0.6MPa，精度為士50Pa，輸出信號需要與控制系統(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℃，測量范圍0～25m/s，精度為士0.5 m/s，輸出信號需要與控制系統(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輻照差異性
   通過兩個(gè)輻照表，收集對比不同季節(jié)的太陽輻照，根據(jù)數(shù)據(jù)明確兩種方式太陽輻照差異究竟有多大。
6.2得出系統(tǒng)效率
   根據(jù)太陽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型太陽能中高溫集熱器熱性能測試系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)