CN206222716U - 一种可监测温度的太阳能集热管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可监测温度的太阳能集热管，包括金属内管、玻璃管、金属膨胀连接头、第一传感器至第四传感器、第一传感器套管至第四传感器套管和PLC控制器；本实用新型通过温度传感器获取太阳能集热管内部溶质温度及管壁温度，根据获取的温度由PLC控制器控制调节抛物面式反射镜聚焦或散焦，防止太阳能集热管因受热不均变形而是玻璃管破裂，能避免金属内管外壁上覆盖的太阳能吸收镀膜层因温度过高而损坏失效，可以确定太阳能真空集热管是否需要更换，可以确定太阳能真空集热管内熔盐是否冻堵。

Description

一种可监测温度的太阳能集热管

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，特别是一种可监测温度的太阳能集热管。

背景技术

太阳能真空集热管作为光热转换部件，与抛物面式反射镜组合使用，可以最大限度地为太阳能热发电提供热能。太阳能真空集热管一般采用金属内管上覆盖太阳能吸收镀膜层，金属管外套玻璃管，玻璃管与金属内管之间抽真空。真空集热管在工作时金属内管可能因受热不均变形，当金属内管变形过大时，就会与玻璃外管内壁接触，将玻璃外管顶破，使真空集热管失效。从太阳能热发电站的运行和维护统计数字中发现，真空集热管的失效和损坏是造成太阳能热电厂最大经济损失的主要因素。在温度过高时，金属内管外侧壁上覆盖的太阳能吸收镀膜层因温度过高而损坏失效，不能保证热能采集的热效率，甚至造成可伐件与玻璃封接处开裂而报废。太阳能真空集热管内溶质温度与管壁温度的之差超出限定值时，太阳能真空集热管传热效率较低，就达不到为太阳能热发电提供热能。太阳能真空集热管内的溶质为融盐时，容易发生冻堵现象，而冻堵位置又无法观察到，造成随后的种种弊病。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可监测温度的太阳能集热管，它能够监测太阳能集热管内部溶质温度及管壁的温度，以便为采取相应的措施提供参考。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种可监测温度的太阳能集热管，包括金属内管、玻璃管、金属膨胀连接头、第一传感器至第四传感器、第一传感器套管至第四传感器套管和PLC控制器；金属内管外侧同轴套设玻璃管；所述玻璃管与金属内管之间真空密封；所述玻璃管的两端分别焊接有金属膨胀连接头；所述第一传感器套管和第三传感器套管沿轴向固定在金属内管外侧壁上，并焊接在玻璃管两端的金属膨胀连接头上；所述第二传感器套管和第四传感器套管分别插入金属内管并焊接在金属内管的管壁上，位于金属内管与金属膨胀连接头相连接处外侧的两端；所述第一传感器至第四传感器分别固定设置于相对应的第一传感器套管至第四传感器套管内；

所述第一传感器至第四传感器分别接所述PLC控制器的相应输入端；所述PLC控制器的输出端接抛物面式反射镜控制装置相应端口及报警显示装置相应端口。

上述可监测温度的太阳能集热管，所述第一传感器套管和第二传感器套管位于面对抛物面式反射镜一侧，第三传感器套管和第四传感器套管位于背对抛物面式反射镜一侧。

上述可监测温度的太阳能集热管，所述金属内管为不锈钢内管。

上述可监测温度的太阳能集热管，所述金属膨胀连接头为不锈钢膨胀连接头。

上述可监测温度的太阳能集热管，所述第一传感器套管至第四传感器套管为铜套管。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过温度传感器获取太阳能集热管内部熔盐温度及管壁温度，根据获取的温度由PLC控制器输出控制信号给抛物面式反射镜控制装置，控制调节抛物面式反射镜相对太阳光线的角度，使其聚焦或散焦，防止太阳 能集热管因受热不均变形而是玻璃管破裂；也能避免金属内管外壁上覆盖的太阳能吸收镀膜层因温度过高而损坏失效；通过太阳能真空集热管内溶质温度与管壁温度的差值，可以确定太阳能真空集热管是否需要更换，以便达到为太阳能热发电提供有效热能；通过太阳能真空集热管内部不同监测点的温度，确定太阳能真空集热管内熔盐是否冻堵。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为第一传感器外部结构示意图；

图3为传感器与PLC控制器电路原理框图；

图4为本实用新型应用于熔盐集热系统的结构示意图。

图中各标号分别表示为：1、金属内管，2、玻璃管，3、金属膨胀连接头，4-1、第一传感器，4-2、第二传感器，4-3、第三传感器，4-4、第四传感器，5-1、第一传感器套管，5-2、第二传感器套管，5-3、第三传感器套管，5-4、第四传感器套管，10、热盐罐，11、冷盐罐，12蒸发器，12-1、蒸发器中的换热管出口，12-2、蒸发器中的换热管入口，13、热熔盐泵，14、出口调节阀，15、工质泵，20、太阳能真空集热管。

具体实施方式

下面结合附图1-4和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实施例包括金属内管1、玻璃管2、金属膨胀连接头3、第一传感器4-1至第四传感器4-4、第一传感器套管5-1至第四传感器套管5-4和PLC控制器；所述玻璃管2的两端分别焊接有金属膨胀连接头3；金属内管1分别通过所述第一传感器套管5-1和第三传感器套管5-3焊接在玻璃管2两端的金属膨胀连接头3上；所述玻璃管2与金属内管1之间真空密封；所述第二传感器套管5-2和第四传感器套管5-4分别插入金属内管1并焊接在金属内管1的管壁上，位于金属内 管1与金属膨胀连接头3相连接处外侧的两端；

所述第一传感器4-1至第四传感器4-4分别设置于相对应的第一传感器套管5-1至第四传感器套管5-4内，连接方式均为螺纹连接；

所述第一传感器4-1至第四传感器4-4分别接所述PLC控制器的相应输入端；所述PLC控制器的输出端接抛物面式反射镜控制装置相应端口及报警显示装置相应端口。

所述第一传感器套管5-1和第二传感器套管5-2位于面对抛物面式反射镜一侧，第三传感器套管5-3和第四传感器套管5-4位于背对抛物面式反射镜一侧。

本实用新型中的第一传感器套管5-1至第四传感器套管5-4为铜套管。金属内管1两端各布置两个铜质传感器套管，连接方法采为焊接。其中一个感器套管沿金属内管1径向插入1/2直径处，另一个感器套管从金属膨胀头与金属内管1连接处，紧贴金属内管1外壁，沿金属内管1轴向插入适当长度。金属内管1两端对称布置，在铜质传感器套管内分别插入温度传感器探头，温度传感器与铜质传感器套管的管口用螺纹连接固定。第一传感器4-1和第三传感器4-3设置在金属内管1对侧，用于检测集热管温度差，为防止集热管内钢管因受热不均变形，造成外部玻璃管受应力破裂，将温度信号送入PLC，根据设定温度，输出控制信号调节镜场角度，使温度稳定在正常范围内，从而保证了集热管的寿命。第一传感器4-1和第三传感器4-3检测到金属内管1外壁温度超过上限温度，例如600℃，则PLC控制镜场散焦，以保护金属内管1外镀膜层，保证了镀膜层的寿命和集热效率。第二传感器4-2和第四传感器4-4检测金属内管1内流动介质温度，并与同一侧的第一传感器4-1或第三传感器4-3检测值对比，可得出传热效率，通过对各集热管集热效率和聚焦情况的实时监测，为集热管的调整更换做出判断。第二传感器4-2和第四传感器4-4还能反映出管内熔盐冻 堵情况，有助于及时查找冻堵位置，采取措施消除故障。

本实用新型可应用于具有抛物面式反射镜的太阳能热电站系统中，抛物面式反射镜设有控制装置，并设有用于监测太阳能真空集热管温度的报警显示装置。

太阳能真空集热管内的导热介质为熔盐，工作时，抛物面式反射镜将太阳光反射，使光线透过玻璃管2与金属内管1之间的真空层，照射在覆盖有太阳能吸收涂层的金属内管2上，光线被太阳能吸收涂层吸收后转换为热能，使金属内管1中熔盐的温度升高，金属内管1中的熔盐经流向热盐罐10，溶质依次经热盐罐10、热熔盐泵13、蒸发器12中的换热管入口12-2、蒸发器12中的换热管出口12-1、冷盐罐11再流回太阳能真空集热管，再进行太阳能加热。蒸发器12的下端入口经工质泵15输入氟利昂液体，蒸发器12的上端出口经出口调节阀14将氟利昂蒸汽排出输送给发电装置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的核心技术内所做的等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可监测温度的太阳能集热管，其特征在于：包括金属内管(1)、玻璃管(2)、金属膨胀连接头(3)、第一传感器至第四传感器(4-1～4-4)、第一传感器套管至第四传感器套管(5-1～5-4)和PLC控制器；金属内管(1)外侧同轴套设玻璃管(2)；所述玻璃管(2)与金属内管(1)之间真空密封；所述玻璃管(2)的两端分别焊接有金属膨胀连接头(3)；所述第一传感器套管(5-1)和第三传感器套管(5-3)沿轴向固定在金属内管(1)外侧壁上，并焊接在玻璃管(2)两端的金属膨胀连接头(3)上；所述第二传感器套管(5-2)和第四传感器套管(5-4)分别沿金属内管(1)径向插入金属内管(1)，并焊接在金属内管(1)的管壁上，位于金属内管(1)与金属膨胀连接头(3)相连接处外侧的两端；所述第一传感器至第四传感器(4-1～4-4)分别固定设置于相对应的第一传感器套管至第四传感器套管(5-1～5-4)内；

所述第一传感器至第四传感器(4-1～4-4)分别接所述PLC控制器的相应输入端；所述PLC控制器的输出端接抛物面式反射镜控制装置相应端口及报警显示装置相应端口。

2.根据权利要求1所述的一种可监测温度的太阳能集热管，其特征在于：所述第一传感器套管(5-1)和第二传感器套管(5-2)位于面对抛物面式反射镜一侧，第三传感器套管(5-3)和第四传感器套管(5-4)位于背对抛物面式反射镜一侧。

3.根据权利要求2所述的一种可监测温度的太阳能集热管，其特征在于：所述金属内管(1)为不锈钢内管。

4.根据权利要求3所述的一种可监测温度的太阳能集热管，其特征在于：所述金属膨胀连接头(3)为不锈钢膨胀连接头。

5.根据权利要求4所述的一种可监测温度的太阳能集热管，其特征在于：所述第一传感器套管至第四传感器套管(5-1～5-4)为铜套管。

6.根据权利要求5所述的一种可监测温度的太阳能集热管，其特征在于：所述金属内管(1)外壁上覆盖太阳能吸收镀膜层。