太阳能槽式聚光集热系统方案，槽式太阳能实训设备

DBMT-02 太阳能槽式聚光集热系统方案

一、系统简介
太阳能光热蒸汽系统原理如图1所示。太阳光经过槽式反射镜（由跟踪器跟踪太阳光）汇聚到集热管上，加热集热管内的导热油，导热油将热能传递给储热池中的储热模块，需要产生蒸汽或热水时，由导热油将储热模块中的热能传递到蒸汽发生器或热交换器，产生蒸汽供给热能使用设备使用。系统的综合效率77%左右，按每平米800瓦（实际最高1000瓦）的直射太阳光能量计算，每平米集热器功率为615瓦。日照时间6小时，产生1吨蒸汽需要220平米。此教学系统设计开口3m，长6米，共18㎡。一天约产生0.1吨蒸汽或800kg85℃热水。

图1
太阳能蒸汽系统的主要技术构成如表1所示：
表1

	太阳能蒸汽
能源采集	槽式聚光集热器
能源转化	光热转换
能源储存	储热池
能源传输利用	热力管道、蒸汽发生器
能源传递介质	导热油
控制	控制器

图2所示的槽式聚光集热器由反射镜、集热管和太阳跟踪系统组成。太阳能（中高温）集热管由不锈钢内管和高硼玻璃外管通过可乏合金封接，内管和外管之间为真空，以达到透光和隔热的目的。太阳能跟踪器是用光电或时间控制的自动机械装置，其主要由钢铁材料制成。太阳能储热池（图5）是将储热模块置于保温池内，通过储热模块进行储热的。储热模块（选配）是由天然石墨添加结合剂构成，并按照特定的传热原理加工成型的，导热油通过储热模块表面的金属保护层将热能传递给储热模块。储热模块的储热能力为每立方米储热724兆焦（200KWH），相当于24平米太阳能集热器一天6小时的集热量（储热温差240°C）。
蒸汽发生器是一种标准的热工设备。
系统参数设计
二、结构设计如下图：

1、集热槽开口尺寸：3*6m
2、聚光镜玻璃厚度为5mm镜背保护漆为三层氟碳漆，保证15年耐候性的需要
3、直通式真空管：外径为100mm，内径为42mm
4、镜场支架金属主梁设计采用单跨式桁架结构
5、侧翼镜片支架均采用方管焊接结构
6、导热油容积：0.5m?
三、集热器控制（参照图3）：
1、配置照度计用于控制槽式太阳能集热器的跟踪的启动与否，配置流量计不得显示流量中断，否则系统提示需要补充导热油，或者检查故障，系统停止工作；
2、配置限位开关1和限位开关2，用于限制槽式聚光器的转角范围，倾角传感器用于与跟踪程序配合控制跟踪驱动电机使槽式聚光器实时跟踪太阳；
3、配置温度计-1（T1）、温度计-3（T3)组合控制集热循环泵的转速，；
4、配置西门子PLC控制系统实时监控控制聚光器是否对准太阳。当监控到系统对准太阳时（+/-1度），如果集热循环泵没有工作，需要强制偏转集热器，防止集热管内过热。
5、配置零间隙蜗轮蜗杆跟踪驱动机构
6、配置无刷控制伺服减速机构
四、蒸汽发生器（或选配热交换器）：
1、产生蒸汽的必要条件：T3>110°C 以及液位计的水位在指定位置以上。水位低于要求时，补水阀门开启，水位达到要求后，补水阀门关闭。

2、满足第1条的情况下，启动蒸汽产生，此时蒸汽换热阀门开启，蒸汽换热循环泵启动，当压力计的压力显示达到0.3Mpa或者温度计-2显示达到144°C时，蒸汽换热循环泵停止，蒸汽换热阀门关闭。蒸汽阀门由用户控制开启或关闭。
五、控制系统介绍
1 面板

2 电控箱

3 控制点位表

1)数字来输入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_集热油阀开位	DI	Bool	%I2.0
F_集热油阀关位	DI	Bool	%I2.1
F_蒸汽油阀开位	DI	Bool	%I2.2
F_蒸汽油阀关位	DI	Bool	%I2.3
F_出蒸汽阀开位	DI	Bool	%I2.4
F_出蒸汽阀关位	DI	Bool	%I2.5
F_加热油阀A开位	DI	Bool	%I2.6
F_加热油阀A关位	DI	Bool	%I2.7
F_加热油阀B开位	DI	Bool	%I3.0
F_加热油阀B关位	DI	Bool	%I3.4
CYC自动	DI	Bool	%I0.5
CYC暂停	DI	Bool	%I0.7
CYC启动	DI	Bool	%I0.6
Track自动	DI	Bool	%I1.1
Track启动	DI	Bool	%I1.2
Track暂停	DI	Bool	%I1.3
MA打开	DI	Bool	%I1.4
MA关闭	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)数字量输出DQ

Name	Path	Data Type	Logical Address
电机1正转	DQ	Bool	%Q3.0
电机1反转	DQ	Bool	%Q3.1
Y_集热油阀开	DQ	Bool	%Q2.0
Y_集热油阀关	DQ	Bool	%Q2.1
Y_蒸汽油阀开	DQ	Bool	%Q2.2
Y_蒸汽油阀关	DQ	Bool	%Q2.3
Y_加热油阀开	DQ	Bool	%Q2.6
Y_加热油阀关	DQ	Bool	%Q2.7
Y_出蒸汽阀开	DQ	Bool	%Q2.4
Y_出蒸汽阀关	DQ	Bool	%Q2.5
电机2正转	DQ	Bool	%Q3.2
电机2反转	DQ	Bool	%Q3.3
电机3正转	DQ	Bool	%Q3.4
电机3反转	DQ	Bool	%Q3.5
电机4反转	DQ	Bool	%Q3.6
进水阀	DQ	Bool	%Q3.7
H_Track自动灯	DQ	Bool	%Q0.5
H_CYC自动灯	DQ	Bool	%Q0.6
H_故障灯	DQ	Bool	%Q0.7
H_蜂鸣灯	DQ	Bool	%Q1.0
H_低液位灯	DQ	Bool	%Q1.1

3)模拟量输入AI

Name	Path	Data Type	Logical Address
倾角AI0	AI	Word	%IW112
T_集热回油温AI3	AI	Word	%IW118
T_箱体油温AI2	AI	Word	%IW116
T_蒸汽回油温AI4	AI	Word	%IW120
照度AI8	AI	Word	%IW128
T_蒸汽温度AI5	AI	Word	%IW122
P_蒸汽压力AI6	AI	Word	%IW124
液位AI7	AI	Word	%IW126

4 控制界面

槽式聚光系统配置清单

项目	零件名称	数量
1	集热管	3
2	反射镜	6
3	回转驱动器	1
4	高温油泵	2
5	热交换器	1
6	集热槽支架	1
7	保温油箱	1
8	西门子电控	1

教学设备

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