CN102494871B - 一种高温真空太阳集热管老化测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温真空太阳集热管老化测试方法，包括以下步骤：测试装置选择步骤；配置步骤，把所述加热装置插入所述集热管并固定，在集热管的选定测温点安装温度传感器，并把温度传感器连接到上位机上，上位机则输出连接所述温度控制器，而温度控制器则连接所述加热装置的控制电路；加热步骤，使内管表面达到设定值；保温状态；数据采集步骤，在所述保温状态下，在设定长时间内，对选定的测试参数进行数据的采集。本发明能够准确的检测高温太阳集热管的老化性能，为生产实践提供参考。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温真空太阳集热管性能测试方法，具体是对高温真空太阳能热管老化性能的测试方法。
背景技术
槽式太阳能热发电是通过槽式抛物面聚光镜将太阳光汇聚到焦线所在位置上，在焦线所在处安放管状高温集热管，吸收聚焦后的太阳能。高温集热管内部流动介质（一般为导热油或熔盐）被加热后（工质温度：400℃以上，属于太阳能高温应用领域），流经热交换器或直接加热水，产生水蒸气，借助蒸汽汽轮机产生动力，推动发电机发电。
槽式太阳能热发电的核心技术为高温集热管，其寿命的长短直接影响到热电站的运行成本。目前全玻璃真空太阳集热管是按照国标GB/T 17049-2005进行检测的，该标准中的集热管没有老化测试的方法，仅能通过真空品质试验进行粗略评价。且当前的高温真空太阳能集热管的长度一般都在4米以上，而普通全玻璃真空太阳集热管的长度仅为两米，且高温真空太阳能集热管带有太阳能选择性吸收涂层的内管为不锈钢材质，与高硼硅玻璃有了很大的不同，为了对高温真空太阳集热管的老化进行测试，需要对测试方法进行重新设计。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种专用于高温太阳集热管老化的测试方法，以准确的检测高温太阳集热管的老化性能，为生产实践提供参考。
本发明采用以下技术方案：
该发明高温真空太阳集热管老化测试方法，包括以下步骤：
测试装置选择步骤，选用整体长度大于被测的集热管的加热装置，以及一套温度传感器、上位机、温度控制器和选定测试参数的测试装置；
配置步骤，把所述加热装置插入所述集热管并固定，在集热管的选定测温点安装温度传感器，并把温度传感器连接到上位机上，上位机则输出连接所述温度控制器，而温度控制器则连接所述加热装置的控制电路；
加热步骤，使内管表面达到设定值；
保温状态，通过闭环控制使集热管的内管和罩玻璃管保持在设定温区；
数据采集步骤，在所述保温状态下，在设定长时间内，对选定的测试参数进行数据的采集。
依据上述方法，通过配置合适的测试装置，进而进行加热和保温，并在保温状态下进行数据的采集，实现高温太阳集热管的老化性能参数的测试。其中，选用整体长度大于被测集热管的加热装置，能够很好的控制集热管在真空夹层段的加热和保温，两端的热耗散能够进行相对较好的控制，使真空夹层段的温度处于一个相对均匀的状态，尤其是在闭环控制的条件下，可保证预定加热区域获得良好的温场均匀性，可以满足高温应用集热管的测试。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述加热装置被分为两组，其中一组为作为主加热装置并在测试状态下配置在内管中的加热棒，且加热棒总长度即为加热装置的总长度；另一组为一对电热丝线圈，测试状态下相应配置在集热管管口内侧边缘处，进行调整加热，形成第一加热温区，使第一加热温区中部的温度与集热管中部的温度形成一个设定温差。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述加热棒为相等的两段。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述加热棒与被测集热管的直径比为0.74~0.8，因此，在测试状态下，在加热棒与被测集热管的内管间嵌套导热垫片。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述导热垫片优选条带弹性导热铜垫片。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述电热丝线圈的长度为3~20cm。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述数据采集步骤中温度每5s记录一次。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述设定温区的选择方法是先设定一个温度常量，并在该温度常量基础上加减一摄氏度，形成一个温度区间，即所述设定温区。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述温度控制器选用PID控制器。
上述高温真空太阳集热管老化测试方法，所述测试参数为集热管的真空管的真空度和膜层的发射比的动态变化。
附图说明
图1为高温真空太阳集热管的结构示意图，整体为左右对称结构，图中只示出集热管包含一端的一部分结构。
图中：1、罩玻璃管，2、内管，3、真空夹层，4、第一加热温区，5、第二加热温区，6、温度传感器。
具体实施方式
参照说明书附图1所示的高温真空太阳集热管，其基本结构是包括内管2和同轴套装在在内管2上的罩玻璃管1，其中内管整体长度长于罩玻璃管，形式上内管从罩玻璃管的两端延伸出来一段，罩玻璃管也是圆筒形，两端通过波纹管和封接环封接，形成真空夹层3。公知的高温真空太阳集热管的长度一般在4米左右，大多长于4米。
依据上述结构的一种高温真空太阳集热管老化测试方法，其包括以下步骤：
测试装置选择步骤，选用整体长度大于被测的集热管的加热装置，以及一套温度传感器、上位机、温度控制器和选定测试参数的测试装置；
配置步骤，把所述加热装置插入所述集热管并固定，在集热管的选定测温点安装温度传感器，并把温度传感器连接到上位机上，上位机则输出连接所述温度控制器，而温度控制器则连接所述加热装置的控制电路；
加热步骤，使内管表面达到设定值；
保温状态，通过闭环控制使集热管的内管和罩玻璃管保持在设定温区；
数据采集步骤，在所述保温状态下，在设定长时间内，对选定的测试参数进行数据的采集。
关于配置步骤，以及之前的测试装置选择步骤，服务于加热的均匀性，最好在加热和保温状态下，进行分区域的加热保温，参见说明书附图1，形成两个加热区域，一个是管口到封接部位的区域，为第一加热温区4，向内为第二加热温区5，第一加热温区的散热不会受到真空夹层的隔离，并且直接与外界连通，当然，加热的核心区域在于第二加热温区，第一加热温区域为辅助区域。加以匹配的，所述加热装置被分为两组，其中一组为作为主加热装置并在测试状态下配置在内管中的加热棒，且加热棒总长度即为加热装置的总长度，加热棒同时加热第一加热温区和第二加热温区；另一组为一对电热丝线圈，测试状态下相应配置在集热管管口内侧边缘处，进行调整加热，形成第一加热温区，使第一加热温区中部的温度与集热管中部的温度形成一个设定温差，总体上形成一个相对恒定的温差，进而，使第二加热温区的温度相对恒定，且相对均匀。
进一步地，所述加热棒为相等的两段，从两端分别装配，整体长度大于集热管总长20cm左右，每端余出9.5~10.5cm，名义上太短不利于保持第一加热温区的温度稳定性，太长了能耗增大，并且已经不会对第一加热温区产生较大的影响。
较佳地，所述加热棒与被测集热管的直径比为0.74~0.8，也就是要在加热棒与被测集热管之间留有适当间隙，避免加热棒与被测集热管直接接触，也有利于温度传感器的走线。关于加热棒与被测集热管的直径比，若小于0.74，必然会使得所说的间隙过小，加热的对流效应降低，可能导致局部过热，加热效果不好，不利于形成温度的相对稳定；而过大的间隙也会影响加热效果，与外部气流交换增强，并且加热的辐射效应降低。
进一步地，在测试状态下，在加热棒与被测集热管的内管间嵌套导热垫片，起到导热和支撑加热棒的作用。
较佳地，所述导热垫片优选条带弹性导热铜垫片，利用通的导热系数高的特点，可以使加热体的温度更加均匀。
较佳地，所述电热丝线圈的长度为3~20cm，经过测试，电热丝线圈形成一个热障，大于等于3cm基本上就可以满足第一加热温区的要求，最好是大于5cm，可以使第一加热温区的温度稳定性更好。当然，不宜太长，长限的选择则是考虑能耗，在满足测试要求的情况下，电热丝线圈越短越好，通常不要超过20cm，尝过20cm也可能超出了第一加热温区的长度，也会对第二加热温区产生影响。
较佳地，所述数据采集步骤中温度每5s记录一次，，可以基本上反映温度变化的动态特性。
所述设定温区的选择方法是先设定一个温度常量，并在该温度常量基础上加减一摄氏度，形成一个温度区间，即所述设定温区，若能在较长的时间内保持在这个设定温区内，应当认为进入了保温状态，需要注意的是，所示的较长的时间至少应当为15min。
所述温度控制器选用PID控制器，工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。从而，可以很好的控制温度的变化，以满足测试的需要。
所述测试参数为集热管的真空管的真空度和膜层的发射比的动态变化。还可以通过比较罩玻璃管上的蒸散吸气剂膜进行老化的定性判断。
关于集热管真空度和膜层参数的测定，以及蒸散吸气剂膜的老化定性判断，已经较早的出现，比如膜层的发射比，本来就是真空管的一个性能参数，比较早的规范都有相关的测试方法，较进的规范，如GB/T17049-2005和GB/T25958-2010上均有记载，对于蒸散吸气剂膜，则有GB9506.3-1998进行了规范。
Claims (8)
1.一种高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
测试装置选择步骤，选用整体长度大于被测的集热管的加热装置，以及一套温度传感器、上位机、温度控制器和选定测试参数的测试装置；
配置步骤，把所述加热装置插入所述集热管并固定，在集热管的选定测温点安装温度传感器，并把温度传感器连接到上位机上，上位机则输出连接所述温度控制器，而温度控制器则连接所述加热装置的控制电路；
加热步骤，使内管表面达到设定值；
保温状态，通过闭环控制使集热管的内管和罩玻璃管保持在设定温区；
数据采集步骤，在所述保温状态下，在设定长时间内，对选定的测试参数进行数据的采集；
所述加热装置被分为两组，其中一组为作为主加热装置并在测试状态下配置在内管中的加热棒，且加热棒总长度即为加热装置的总长度；另一组为一对电热丝线圈，测试状态下相应配置在集热管管口内侧边缘处，进行调整加热，形成第一加热温区，使第一加热温区中部的温度与集热管中部的温度形成一个设定温差；
所述加热棒为相等的两段，从两端分别装配，整体长度大于集热管总长20cm左右，每端余出9.5~10.5cm。
2.根据权利要求1所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述加热棒与被测集热管的直径比为0.74~0.8，因此，在测试状态下，在加热棒与被测集热管的内管间嵌套导热垫片。
3.根据权利要求2所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述导热垫片优选条带弹性导热铜垫片。
4.根据权利要求1所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述电热丝线圈的长度为3~20cm。
5.根据权利要求1所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述数据采集步骤中温度每5s记录一次。
6.根据权利要求1所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述设定温区的选择方法是先设定一个温度常量，并在该温度常量基础上加减一摄氏度，形成一个温度区间，即所述设定温区。
7.根据权利要求1所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述温度控制器选用PID控制器。
8.根据权利要求1所述的高温真空太阳集热管老化测试方法，其特征在于，所述测试参数为集热管的真空管的真空度和膜层的发射比的动态变化。
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