太陽能槽式聚光集熱系統(tǒng)方案，槽式太陽能實(shí)訓(xùn)設(shè)備
2023-12-03 08:37
DBMT-02 太陽能槽式聚光集熱系統(tǒng)方案
一、系統(tǒng)簡介
太陽能光熱蒸汽系統(tǒng)原理如圖1所示。太陽光經(jīng)過槽式反射鏡（由跟蹤器跟蹤太陽光）匯聚到集熱管上，加熱集熱管內(nèi)的導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油將熱能傳遞給儲(chǔ)熱池中的儲(chǔ)熱模塊，需要產(chǎn)生蒸汽或熱水時(shí)，由導(dǎo)熱油將儲(chǔ)熱模塊中的熱能傳遞到蒸汽發(fā)生器或熱交換器，產(chǎn)生蒸汽供給熱能使用設(shè)備使用。系統(tǒng)的綜合效率77%左右，按每平米800瓦（實(shí)際最高1000瓦）的直射太陽光能量計(jì)算，每平米集熱器功率為615瓦。日照時(shí)間6小時(shí)，產(chǎn)生1噸蒸汽需要220平米。此教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開口3m，長6米，共18㎡。一天約產(chǎn)生0.1噸蒸汽或800kg85℃熱水。
圖1
太陽能蒸汽系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)成如表1所示：
表1
| 太陽能蒸汽 | |
| 能源采集 | 槽式聚光集熱器 |
| 能源轉(zhuǎn)化 | 光熱轉(zhuǎn)換 |
| 能源儲(chǔ)存 | 儲(chǔ)熱池 |
| 能源傳輸利用 | 熱力管道、蒸汽發(fā)生器 |
| 能源傳遞介質(zhì) | 導(dǎo)熱油 |
| 控制 | 控制器 |
圖2所示的槽式聚光集熱器由反射鏡、集熱管和太陽跟蹤系統(tǒng)組成。太陽能（中高溫）集熱管由不銹鋼內(nèi)管和高硼玻璃外管通過可乏合金封接，內(nèi)管和外管之間為真空，以達(dá)到透光和隔熱的目的。太陽能跟蹤器是用光電或時(shí)間控制的自動(dòng)機(jī)械裝置，其主要由鋼鐵材料制成。太陽能儲(chǔ)熱池（圖5）是將儲(chǔ)熱模塊置于保溫池內(nèi)，通過儲(chǔ)熱模塊進(jìn)行儲(chǔ)熱的。儲(chǔ)熱模塊（選配）是由天然石墨添加結(jié)合劑構(gòu)成，并按照特定的傳熱原理加工成型的，導(dǎo)熱油通過儲(chǔ)熱模塊表面的金屬保護(hù)層將熱能傳遞給儲(chǔ)熱模塊。儲(chǔ)熱模塊的儲(chǔ)熱能力為每立方米儲(chǔ)熱724兆焦（200KWH），相當(dāng)于24平米太陽能集熱器一天6小時(shí)的集熱量（儲(chǔ)熱溫差240°C）。
蒸汽發(fā)生器是一種標(biāo)準(zhǔn)的熱工設(shè)備。
系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖：
1、集熱槽開口尺寸：3*6m
2、聚光鏡玻璃厚度為5mm鏡背保護(hù)漆為三層氟碳漆，保證15年耐候性的需要
3、直通式真空管：外徑為100mm，內(nèi)徑為42mm
4、鏡場支架金屬主梁設(shè)計(jì)采用單跨式桁架結(jié)構(gòu)
5、側(cè)翼鏡片支架均采用方管焊接結(jié)構(gòu)
6、導(dǎo)熱油容積：0.5m?
三、集熱器控制（參照圖3）：
1、配置照度計(jì)用于控制槽式太陽能集熱器的跟蹤的啟動(dòng)與否，配置流量計(jì)不得顯示流量中斷，否則系統(tǒng)提示需要補(bǔ)充導(dǎo)熱油，或者檢查故障，系統(tǒng)停止工作；
2、配置限位開關(guān)1和限位開關(guān)2，用于限制槽式聚光器的轉(zhuǎn)角范圍，傾角傳感器用于與跟蹤程序配合控制跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)使槽式聚光器實(shí)時(shí)跟蹤太陽；
3、配置溫度計(jì)-1（T1）、溫度計(jì)-3（T3)組合控制集熱循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，；
4、配置西門子PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控控制聚光器是否對準(zhǔn)太陽。當(dāng)監(jiān)控到系統(tǒng)對準(zhǔn)太陽時(shí)（+/-1度），如果集熱循環(huán)泵沒有工作，需要強(qiáng)制偏轉(zhuǎn)集熱器，防止集熱管內(nèi)過熱。
5、配置零間隙蝸輪蝸桿跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
6、配置無刷控制伺服減速機(jī)構(gòu)
四、蒸汽發(fā)生器（或選配熱交換器）：
1、產(chǎn)生蒸汽的必要條件：T3>110°C 以及液位計(jì)的水位在指定位置以上。水位低于要求時(shí)，補(bǔ)水閥門開啟，水位達(dá)到要求后，補(bǔ)水閥門關(guān)閉。
2、滿足第1條的情況下，啟動(dòng)蒸汽產(chǎn)生，此時(shí)蒸汽換熱閥門開啟，蒸汽換熱循環(huán)泵啟動(dòng)，當(dāng)壓力計(jì)的壓力顯示達(dá)到0.3Mpa或者溫度計(jì)-2顯示達(dá)到144°C時(shí)，蒸汽換熱循環(huán)泵停止，蒸汽換熱閥門關(guān)閉。蒸汽閥門由用戶控制開啟或關(guān)閉。
五、控制系統(tǒng)介紹
1 面板
2 電控箱
3 控制點(diǎn)位表
1)數(shù)字來輸入DI
| Name | Path | Data Type | Logical Address |
| 北限位 | DI | Bool | %I3.2 |
| 南限位 | DI | Bool | %I3.3 |
| 急停 | DI | Bool | %I1.0 |
| F_集熱油閥開位 | DI | Bool | %I2.0 |
| F_集熱油閥關(guān)位 | DI | Bool | %I2.1 |
| F_蒸汽油閥開位 | DI | Bool | %I2.2 |
| F_蒸汽油閥關(guān)位 | DI | Bool | %I2.3 |
| F_出蒸汽閥開位 | DI | Bool | %I2.4 |
| F_出蒸汽閥關(guān)位 | DI | Bool | %I2.5 |
| F_加熱油閥A開位 | DI | Bool | %I2.6 |
| F_加熱油閥A關(guān)位 | DI | Bool | %I2.7 |
| F_加熱油閥B開位 | DI | Bool | %I3.0 |
| F_加熱油閥B關(guān)位 | DI | Bool | %I3.4 |
| CYC自動(dòng) | DI | Bool | %I0.5 |
| CYC暫停 | DI | Bool | %I0.7 |
| CYC啟動(dòng) | DI | Bool | %I0.6 |
| Track自動(dòng) | DI | Bool | %I1.1 |
| Track啟動(dòng) | DI | Bool | %I1.2 |
| Track暫停 | DI | Bool | %I1.3 |
| MA打開 | DI | Bool | %I1.4 |
| MA關(guān)閉 | DI | Bool | %I1.5 |
| LL | DI | Bool | %I0.0 |
| L | DI | Bool | %I0.1 |
| H | DI | Bool | %I0.2 |
| HH | DI | Bool | %I0.3 |
| upsON | DI | Bool | %I3.7 |
2)數(shù)字量輸出DQ
| Name | Path | Data Type | Logical Address |
| 電機(jī)1正轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.0 |
| 電機(jī)1反轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.1 |
| Y_集熱油閥開 | DQ | Bool | %Q2.0 |
| Y_集熱油閥關(guān) | DQ | Bool | %Q2.1 |
| Y_蒸汽油閥開 | DQ | Bool | %Q2.2 |
| Y_蒸汽油閥關(guān) | DQ | Bool | %Q2.3 |
| Y_加熱油閥開 | DQ | Bool | %Q2.6 |
| Y_加熱油閥關(guān) | DQ | Bool | %Q2.7 |
| Y_出蒸汽閥開 | DQ | Bool | %Q2.4 |
| Y_出蒸汽閥關(guān) | DQ | Bool | %Q2.5 |
| 電機(jī)2正轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.2 |
| 電機(jī)2反轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.3 |
| 電機(jī)3正轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.4 |
| 電機(jī)3反轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.5 |
| 電機(jī)4反轉(zhuǎn) | DQ | Bool | %Q3.6 |
| 進(jìn)水閥 | DQ | Bool | %Q3.7 |
| H_Track自動(dòng)燈 | DQ | Bool | %Q0.5 |
| H_CYC自動(dòng)燈 | DQ | Bool | %Q0.6 |
| H_故障燈 | DQ | Bool | %Q0.7 |
| H_蜂鳴燈 | DQ | Bool | %Q1.0 |
| H_低液位燈 | DQ | Bool | %Q1.1 |
3)模擬量輸入AI
| Name | Path | Data Type | Logical Address |
| 傾角AI0 | AI | Word | %IW112 |
| T_集熱回油溫AI3 | AI | Word | %IW118 |
| T_箱體油溫AI2 | AI | Word | %IW116 |
| T_蒸汽回油溫AI4 | AI | Word | %IW120 |
| 照度AI8 | AI | Word | %IW128 |
| T_蒸汽溫度AI5 | AI | Word | %IW122 |
| P_蒸汽壓力AI6 | AI | Word | %IW124 |
| 液位AI7 | AI | Word | %IW126 |
4 控制界面
槽式聚光系統(tǒng)配置清單
槽式聚光系統(tǒng)配置清單
| 項(xiàng)目 | 零件名稱 | 數(shù)量 |
| 1 | 集熱管 | 3 |
| 2 | 反射鏡 | 6 |
| 3 | 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器 | 1 |
| 4 | 高溫油泵 | 2 |
| 5 | 熱交換器 | 1 |
| 6 | 集熱槽支架 | 1 |
| 7 | 保溫油箱 | 1 |
| 8 | 西門子電控 | 1 |