專利名稱：一種高溫真空太陽集熱管老化測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫真空太陽集熱管性能測試方法，具體是對高溫真空太陽能熱管老化性能的測試方法。
背景技術(shù)：
槽式太陽能熱發(fā)電是通過槽式拋物面聚光鏡將太陽光匯聚到焦線所在位置上，在焦線所在處安放管狀高溫集熱管，吸收聚焦后的太陽能。高溫集熱管內(nèi)部流動介質(zhì)(一般為導(dǎo)熱油或熔鹽)被加熱后(工質(zhì)溫度400°C以上，屬于太陽能高溫應(yīng)用領(lǐng)域)，流經(jīng)熱交換器或直接加熱水，產(chǎn)生水蒸氣，借助蒸汽汽輪機產(chǎn)生動力，推動發(fā)電機發(fā)電。槽式太陽能熱發(fā)電的核心技術(shù)為高溫集熱管，其壽命的長短直接影響到熱電站的運行成本。目前全玻璃真空太陽集熱管是按照國標(biāo)GB/T 17049-2005進行檢測的，該標(biāo)準(zhǔn)中的集熱管沒有老化測試的方法，僅能通過真空品質(zhì)試驗進行粗略評價。且當(dāng)前的高溫真空太陽能集熱管的長度一般都在4米以上，而普通全玻璃真空太陽集熱管的長度僅為兩米，且高溫真空太陽能集熱管帶有太陽能選擇性吸收涂層的內(nèi)管為不銹鋼材質(zhì)，與高硼硅玻璃有了很大的不同，為了對高溫真空太陽集熱管的老化進行測試，需要對測試方法進行重新設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種專用于高溫太陽集熱管老化的測試方法，以準(zhǔn)確的檢測高溫太陽集熱管的老化性能，為生產(chǎn)實踐提供參考。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
該發(fā)明高溫真空太陽集熱管老化測試方法，包括以下步驟
測試裝置選擇步驟，選用整體長度大于被測的集熱管的加熱裝置，以及一套溫度傳感器、上位機、溫度控制器和選定測試參數(shù)的測試裝置；
配置步驟，把所述加熱裝置插入所述集熱管并固定，在集熱管的選定測溫點安裝溫度傳感器，并把溫度傳感器連接到上位機上，上位機則輸出連接所述溫度控制器，而溫度控制器則連接所述加熱裝置的控制電路； 加熱步驟，使內(nèi)管表面達到設(shè)定值；
保溫狀態(tài)，通過閉環(huán)控制使集熱管的內(nèi)管和罩玻璃管保持在設(shè)定溫區(qū)； 數(shù)據(jù)采集步驟，在所述保溫狀態(tài)下，在設(shè)定長時間內(nèi)，對選定的測試參數(shù)進行數(shù)據(jù)的采集。依據(jù)上述方法，通過配置合適的測試裝置，進而進行加熱和保溫，并在保溫狀態(tài)下進行數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)高溫太陽集熱管的老化性能參數(shù)的測試。其中，選用整體長度大于被測集熱管的加熱裝置，能夠很好的控制集熱管在真空夾層段的加熱和保溫，兩端的熱耗散能夠進行相對較好的控制，使真空夾層段的溫度處于一個相對均勻的狀態(tài)，尤其是在閉環(huán)控制的條件下，可保證預(yù)定加熱區(qū)域獲得良好的溫場均勻性，可以滿足高溫應(yīng)用集熱管的測試。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述加熱裝置被分為兩組，其中一組為作為主加熱裝置并在測試狀態(tài)下配置在內(nèi)管中的加熱棒，且加熱棒總長度即為加熱裝置的總長度；另一組為一對電熱絲線圈，測試狀態(tài)下相應(yīng)配置在集熱管管口內(nèi)側(cè)邊緣處，進行調(diào)整加熱，形成第一加熱溫區(qū)，使第一加熱溫區(qū)中部的溫度與集熱管中部的溫度形成一個設(shè)
定溫差。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述加熱棒為相等的兩段。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述加熱棒與被測集熱管的直徑比為 0. 74、. 8，因此，在測試狀態(tài)下，在加熱棒與被測集熱管的內(nèi)管間嵌套導(dǎo)熱墊片。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述導(dǎo)熱墊片優(yōu)選條帶彈性導(dǎo)熱銅墊片。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述電熱絲線圈的長度為;T20cm。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述數(shù)據(jù)采集步驟中溫度每^記錄一次。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述設(shè)定溫區(qū)的選擇方法是先設(shè)定一個溫度常量，并在該溫度常量基礎(chǔ)上加減一攝氏度，形成一個溫度區(qū)間，即所述設(shè)定溫區(qū)。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述溫度控制器選用PID控制器。上述高溫真空太陽集熱管老化測試方法，所述測試參數(shù)為集熱管的真空管的真空度和膜層的發(fā)射比的動態(tài)變化。


圖1為高溫真空太陽集熱管的結(jié)構(gòu)示意圖，整體為左右對稱結(jié)構(gòu)，圖中只示出集熱管包含一端的一部分結(jié)構(gòu)。圖中1、罩玻璃管，2、內(nèi)管，3、真空夾層，4、第一加熱溫區(qū)，5、第二加熱溫區(qū)，6、溫
度傳感器。
具體實施例方式參照說明書附圖1所示的高溫真空太陽集熱管，其基本結(jié)構(gòu)是包括內(nèi)管2和同軸套裝在在內(nèi)管2上的罩玻璃管1，其中內(nèi)管整體長度長于罩玻璃管，形式上內(nèi)管從罩玻璃管的兩端延伸出來一段，罩玻璃管也是圓筒形，兩端通過波紋管和封接環(huán)封接，形成真空夾層 3。公知的高溫真空太陽集熱管的長度一般在4米左右，大多長于4米。依據(jù)上述結(jié)構(gòu)的一種高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其包括以下步驟
測試裝置選擇步驟，選用整體長度大于被測的集熱管的加熱裝置，以及一套溫度傳感器、上位機、溫度控制器和選定測試參數(shù)的測試裝置；
配置步驟，把所述加熱裝置插入所述集熱管并固定，在集熱管的選定測溫點安裝溫度傳感器，并把溫度傳感器連接到上位機上，上位機則輸出連接所述溫度控制器，而溫度控制器則連接所述加熱裝置的控制電路； 加熱步驟，使內(nèi)管表面達到設(shè)定值；
保溫狀態(tài)，通過閉環(huán)控制使集熱管的內(nèi)管和罩玻璃管保持在設(shè)定溫區(qū)；數(shù)據(jù)采集步驟，在所述保溫狀態(tài)下，在設(shè)定長時間內(nèi)，對選定的測試參數(shù)進行數(shù)據(jù)的采集。關(guān)于配置步驟，以及之前的測試裝置選擇步驟，服務(wù)于加熱的均勻性，最好在加熱和保溫狀態(tài)下，進行分區(qū)域的加熱保溫，參見說明書附圖1，形成兩個加熱區(qū)域，一個是管口到封接部位的區(qū)域，為第一加熱溫區(qū)4，向內(nèi)為第二加熱溫區(qū)5，第一加熱溫區(qū)的散熱不會受到真空夾層的隔離，并且直接與外界連通，當(dāng)然，加熱的核心區(qū)域在于第二加熱溫區(qū)，第一加熱溫區(qū)域為輔助區(qū)域。加以匹配的，所述加熱裝置被分為兩組，其中一組為作為主加熱裝置并在測試狀態(tài)下配置在內(nèi)管中的加熱棒，且加熱棒總長度即為加熱裝置的總長度，加熱棒同時加熱第一加熱溫區(qū)和第二加熱溫區(qū)；另一組為一對電熱絲線圈，測試狀態(tài)下相應(yīng)配置在集熱管管口內(nèi)側(cè)邊緣處，進行調(diào)整加熱，形成第一加熱溫區(qū)，使第一加熱溫區(qū)中部的溫度與集熱管中部的溫度形成一個設(shè)定溫差，總體上形成一個相對恒定的溫差，進而，使第二加熱溫區(qū)的溫度相對恒定，且相對均勻。進一步地，所述加熱棒為相等的兩段，從兩端分別裝配，整體長度大于集熱管總長 20cm左右，每端余出9. 5^10. 5cm，名義上太短不利于保持第一加熱溫區(qū)的溫度穩(wěn)定性，太長了能耗增大，并且已經(jīng)不會對第一加熱溫區(qū)產(chǎn)生較大的影響。較佳地，所述加熱棒與被測集熱管的直徑比為0. 74、. 8，也就是要在加熱棒與被測集熱管之間留有適當(dāng)間隙，避免加熱棒與被測集熱管直接接觸，也有利于溫度傳感器的走線。關(guān)于加熱棒與被測集熱管的直徑比，若小于0. 74，必然會使得所說的間隙過小，加熱的對流效應(yīng)降低，可能導(dǎo)致局部過熱，加熱效果不好，不利于形成溫度的相對穩(wěn)定；而過大的間隙也會影響加熱效果，與外部氣流交換增強，并且加熱的輻射效應(yīng)降低。進一步地，在測試狀態(tài)下，在加熱棒與被測集熱管的內(nèi)管間嵌套導(dǎo)熱墊片，起到導(dǎo)熱和支撐加熱棒的作用。較佳地，所述導(dǎo)熱墊片優(yōu)選條帶彈性導(dǎo)熱銅墊片，利用通的導(dǎo)熱系數(shù)高的特點，可以使加熱體的溫度更加均勻。較佳地，所述電熱絲線圈的長度為3 20cm，經(jīng)過測試，電熱絲線圈形成一個熱障， 大于等于3cm基本上就可以滿足第一加熱溫區(qū)的要求，最好是大于5cm，可以使第一加熱溫區(qū)的溫度穩(wěn)定性更好。當(dāng)然，不宜太長，長限的選擇則是考慮能耗，在滿足測試要求的情況下，電熱絲線圈越短越好，通常不要超過20cm，嘗過20cm也可能超出了第一加熱溫區(qū)的長度，也會對第二加熱溫區(qū)產(chǎn)生影響。較佳地，所述數(shù)據(jù)采集步驟中溫度每k記錄一次，，可以基本上反映溫度變化的動態(tài)特性。所述設(shè)定溫區(qū)的選擇方法是先設(shè)定一個溫度常量，并在該溫度常量基礎(chǔ)上加減一攝氏度，形成一個溫度區(qū)間，即所述設(shè)定溫區(qū)，若能在較長的時間內(nèi)保持在這個設(shè)定溫區(qū)內(nèi)，應(yīng)當(dāng)認為進入了保溫狀態(tài)，需要注意的是，所示的較長的時間至少應(yīng)當(dāng)為15min。所述溫度控制器選用PID控制器，工業(yè)生產(chǎn)過程中，對于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、 流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理對整個控制系統(tǒng)進行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實際值與工藝要求的預(yù)定值一致。從而，可以很好的控制溫度的變化，以滿足測試的需要。
所述測試參數(shù)為集熱管的真空管的真空度和膜層的發(fā)射比的動態(tài)變化。還可以通過比較罩玻璃管上的蒸散吸氣劑膜進行老化的定性判斷。關(guān)于集熱管真空度和膜層參數(shù)的測定，以及蒸散吸氣劑膜的老化定性判斷，已經(jīng)較早的出現(xiàn)，比如膜層的發(fā)射比，本來就是真空管的一個性能參數(shù)，比較早的規(guī)范都有相關(guān)的測試方法，較進的規(guī)范，如GB/T17049-2005和GB/T25958-2010上均有記載，對于蒸散吸氣劑膜，則有GB9506. 3-1998進行了規(guī)范。
權(quán)利要求
1.一種高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，包括以下步驟測試裝置選擇步驟，選用整體長度大于被測的集熱管的加熱裝置，以及一套溫度傳感器、上位機、溫度控制器和選定測試參數(shù)的測試裝置；配置步驟，把所述加熱裝置插入所述集熱管并固定，在集熱管的選定測溫點安裝溫度傳感器，并把溫度傳感器連接到上位機上，上位機則輸出連接所述溫度控制器，而溫度控制器則連接所述加熱裝置的控制電路；加熱步驟，使內(nèi)管表面達到設(shè)定值；保溫狀態(tài)，通過閉環(huán)控制使集熱管的內(nèi)管和罩玻璃管保持在設(shè)定溫區(qū)；數(shù)據(jù)采集步驟，在所述保溫狀態(tài)下，在設(shè)定長時間內(nèi)，對選定的測試參數(shù)進行數(shù)據(jù)的采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述加熱裝置被分為兩組，其中一組為作為主加熱裝置并在測試狀態(tài)下配置在內(nèi)管中的加熱棒，且加熱棒總長度即為加熱裝置的總長度；另一組為一對電熱絲線圈，測試狀態(tài)下相應(yīng)配置在集熱管管口內(nèi)側(cè)邊緣處，進行調(diào)整加熱，形成第一加熱溫區(qū)，使第一加熱溫區(qū)中部的溫度與集熱管中部的溫度形成一個設(shè)定溫差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述加熱棒為相等的兩段。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述加熱棒與被測集熱管的直徑比為0. 74、. 8，因此，在測試狀態(tài)下，在加熱棒與被測集熱管的內(nèi)管間嵌套導(dǎo)熱墊片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱墊片優(yōu)選條帶彈性導(dǎo)熱銅墊片。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述電熱絲線圈的長度為3 20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集步驟中溫度每k記錄一次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述設(shè)定溫區(qū)的選擇方法是先設(shè)定一個溫度常量，并在該溫度常量基礎(chǔ)上加減一攝氏度，形成一個溫度區(qū)間，即所述設(shè)定溫區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述溫度控制器選用PID控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫真空太陽集熱管老化測試方法，其特征在于，所述測試參數(shù)為集熱管的真空管的真空度和膜層的發(fā)射比的動態(tài)變化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫真空太陽集熱管老化測試方法，包括以下步驟測試裝置選擇步驟；配置步驟，把所述加熱裝置插入所述集熱管并固定，在集熱管的選定測溫點安裝溫度傳感器，并把溫度傳感器連接到上位機上，上位機則輸出連接所述溫度控制器，而溫度控制器則連接所述加熱裝置的控制電路；加熱步驟，使內(nèi)管表面達到設(shè)定值；保溫狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集步驟，在所述保溫狀態(tài)下，在設(shè)定長時間內(nèi)，對選定的測試參數(shù)進行數(shù)據(jù)的采集。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確的檢測高溫太陽集熱管的老化性能，為生產(chǎn)實踐提供參考。
文檔編號G01M11/00GK102494871SQ201110405530
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者張化明, 柯偉, 江慎南, 沈永春, 裴志杰, 韓文敏 申請人:山東力諾新材料有限公司