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1.集熱場布置方式

線菲集熱場布置方式為：同程布置和異程布置。同程布置主管道比異程長，所設(shè)彎頭等比異程多，同時增加了電伴熱和安裝等成本。為了減少投資成本目前新建項目都采用集熱場異程設(shè)計。

異程布置和同程布置示意圖：

圖1異程布置圖

圖2同程布置圖

2.以某項目初設(shè)為依據(jù)計算冷端入口調(diào)節(jié)閥的閥前閥后壓力

冷熔鹽從熔鹽泵出口，通過冷熔鹽母管分配給各集熱回路，290℃的冷熔鹽在集熱回路的集熱管內(nèi)被加熱到550℃，匯集到熱熔鹽母管，最后流回?zé)崛埯}罐。

熔鹽在每個吸熱流程的水頭損失以沿程阻力損失（直管段粘滯阻力）和局部阻力損失（閥門、彎頭、三通等阻力）相同的情況下，以每個回路管徑DN80/18Kg/s，冷端進(jìn)口溫度290℃，熱端出口溫度550℃為條件，通過計算出每個回路的入口熔鹽調(diào)節(jié)閥的閥前閥后壓力。

圖3藍(lán)色線為閥前壓力，棕色線為閥后壓力

圖中可以看出閥前壓力第一個回路開始到第51回路，從4.5345MPa逐步降到3.7713MPa，呈下降趨勢；閥后壓力從2.1044MPa逐步提升到2.7196MPa，呈提升狀態(tài)。相鄰的回路壓降差距很小，如集熱回路1和集熱回路2相差0.0473MPa，也就是說每個回路的壓降需要準(zhǔn)確的按照計算值調(diào)出來，才能保證每一個回路的流量都是一致的，如果其中一個回路有誤差，緊接著后面回路如果還是按照原來計算的值來調(diào)，那就出現(xiàn)后面的回路熔鹽流量偏差，越往后偏差越大，甚至出現(xiàn)后端較遠(yuǎn)的回路少鹽或沒鹽。

要實(shí)現(xiàn)每個回路的閥前閥后按照上述表中的數(shù)據(jù)調(diào)出來，那就得通過計算冷端入口調(diào)節(jié)閥CV值和閥門的開度來實(shí)現(xiàn)。

從表中可以看出，第1個回路到第51個回路熔鹽調(diào)節(jié)閥的開度從45.74%到71.77%，這個范圍屬于調(diào)節(jié)閥的正常調(diào)節(jié)范圍，沒有出現(xiàn)小開度和大開度現(xiàn)象。但關(guān)鍵是相鄰回路的調(diào)節(jié)閥開度相差很小，如集熱回路6開度47.70%與集熱回路7開度48.00%，開度相差0.3%，這么小的開度加上采用手動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度能不能調(diào)出來還是個未知數(shù)。

入口調(diào)節(jié)閥行程51mm，圈數(shù)10，開度相差0.3%，也就是相差0.03圈，在保證每臺調(diào)節(jié)閥的精度都一樣，0.03圈怎么能手動調(diào)出來，而且驅(qū)動形式大家都采用手動，更不可能實(shí)現(xiàn)。

3.冷端入口熔鹽調(diào)節(jié)閥的閥前閥后壓力變化對回路流量的影響

調(diào)節(jié)閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對流量與它的開度之間關(guān)系。也就是說假設(shè)你定好節(jié)閥的開度（假如為a），在調(diào)節(jié)閥前后壓差不變的情況下才能得到一個穩(wěn)定的流量b，如果調(diào)節(jié)閥前后壓差改變的話，實(shí)際流量也會根據(jù)上述的流量特性改變。

從調(diào)節(jié)閥的流量特性來看，線菲或槽式每一個回路計算的閥前閥后壓力必須是準(zhǔn)確的。在此前提下，如果某個回路因入口調(diào)節(jié)閥開度（流量曲線）出現(xiàn)誤差，其結(jié)果影響到后面的每個回路，也就是出現(xiàn)誤差后的回路閥前閥后壓力發(fā)生變化了，還是按照原先的數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)后端回路的流量，肯定是不準(zhǔn)確的，最終導(dǎo)致整個集熱場每一個回路末端有著明顯的欠流、過流甚至斷流現(xiàn)象。

4.回路流量變化對回路出口熱端熔鹽溫度的影響

在同樣的太陽輻照強(qiáng)度下，如果有個回路冷端入口熔鹽調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度差，或者說在某個開度不能準(zhǔn)確體現(xiàn)原先的設(shè)計值，其后面的回路同時出現(xiàn)改變，后端的有的回路就會出現(xiàn)少鹽或無鹽的情況，少鹽的集熱管內(nèi)熔鹽超溫，產(chǎn)生熔鹽氣化，無鹽的集熱管嚴(yán)重時導(dǎo)致集熱管破裂。

集熱回路出口熔鹽溫度偏差度較大，匯集到熱鹽罐的溫度有可能無法達(dá)到設(shè)計值，對運(yùn)行極其不利。比如出口溫度可能達(dá)不到500℃，甚至更低，那么此時熱端出口的鹽是往冷鹽罐進(jìn)還是往熱鹽罐進(jìn)。進(jìn)冷鹽罐會提高了罐里冷鹽溫度，罐體風(fēng)險很大；進(jìn)熱鹽罐后降低了罐里熱鹽溫度，蒸發(fā)系統(tǒng)出力降低。

如果集熱回路出現(xiàn)比較大的欠流，熔鹽導(dǎo)致熔鹽超溫氣化，增加熔鹽的補(bǔ)充量，嚴(yán)重時導(dǎo)致集熱管爆管，提高項目運(yùn)行成本降低電站的效益。

5.回路冷端入口熔鹽調(diào)節(jié)閥是集熱場回路流量平衡的關(guān)鍵點(diǎn)之一

5.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

用戶提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)條件是否有一定的偏差，如果有偏差，加上調(diào)節(jié)閥本身存在的死區(qū)，結(jié)果偏差進(jìn)一步擴(kuò)大。

用戶提供集熱場每個回路的調(diào)節(jié)閥的入口壓力和出口壓力，以及集熱場可能遇到防凝工況、低輻照工況、額定運(yùn)行工況、高輻照工況等工況邊際條件下調(diào)節(jié)閥的入口壓力和出口壓力。用戶只提一個覆蓋所有回路調(diào)節(jié)閥入口壓力和出口壓力值，需要廠家根據(jù)沿程阻力損失（直管段粘滯阻力）和局部阻力損失（閥門、彎頭、三通等阻力）來計算每個回路的調(diào)節(jié)閥的入口壓力和出口壓力，確定調(diào)節(jié)閥的CV值。

無論是用戶提供還是閥門廠家自行計算，一個準(zhǔn)確的回路調(diào)節(jié)閥的入口壓力和出口壓力是做好調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵。

5.2技術(shù)難點(diǎn)

有了準(zhǔn)確的回路調(diào)節(jié)閥的入口壓力和出口壓力等參數(shù)，就看廠家做出來的產(chǎn)品能不能適應(yīng)現(xiàn)場工況。

調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性，等百分比特性及拋物線特性三種。

（1）等百分比特性（對數(shù)），等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關(guān)系，在行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。

（2）線性特性（線性），線性特性的相對行程和相對流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。

（3）拋物線特性，流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。

根據(jù)上述表中回路的數(shù)據(jù)，等百分比特性的調(diào)節(jié)閥更適合槽式和線菲的集熱場流量平衡的調(diào)節(jié)。

廠家必須要通過流量測試臺，精準(zhǔn)測試某點(diǎn)的開度對應(yīng)的流量是否是精確的，如果測試不準(zhǔn)確或者沒有經(jīng)過測試，每一臺調(diào)節(jié)閥的開度對應(yīng)的流量都是不一樣的，即使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)再準(zhǔn)確，神仙也無法調(diào)出集熱場的流量平衡。同時也得照顧到其他邊際工況下流量曲線能否滿足。

特別是采用單座式的調(diào)節(jié)閥，其精度要滿足本工況，加工精度很難掌握，假如又沒有經(jīng)過流量試驗臺測試，那是摸著石頭過河根本無法調(diào)出流量的平衡。

由于熔鹽調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場均采用手動形式，調(diào)節(jié)閥行程短，刻度牌從0~100%無法體現(xiàn)到dmm，可通過測試平臺標(biāo)注幾個典型工況的開度點(diǎn)。

圖4流量試驗中心

為保證調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度上文中所述要求，首先，制造商需配備高精度試驗臺架，對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行全行程動態(tài)測試，通過流量-開度曲線標(biāo)定優(yōu)化閥門特性曲線，消除非線性誤差；其次，采用流線型閥芯結(jié)構(gòu)及低摩擦密封設(shè)計，減少機(jī)械滯后；同時，選用高分辨率執(zhí)行器（如0.3%定位精度的智能型電動/氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)），并配置閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過4-20mA反饋信號實(shí)時校正偏差。關(guān)鍵零部件需通過必要的壽命測試，確保長期穩(wěn)定性與重復(fù)精度達(dá)標(biāo)。

正如前面描述，要滿足微小Cv值變化可調(diào)可控，那就是需要閥門調(diào)節(jié)曲線連續(xù)性好，通過試驗臺架驗證實(shí)際數(shù)據(jù)與該表中設(shè)計數(shù)據(jù)一致。

5.3現(xiàn)場應(yīng)用

考慮集熱場可能遇到防凝工況、低輻照工況、額定運(yùn)行工況、高輻照工況，設(shè)定集熱回路出口熔鹽溫度達(dá)到設(shè)計值550℃，對熔鹽泵的流量進(jìn)行設(shè)定，使得集熱管內(nèi)熔鹽的流速發(fā)生變化，考慮對某些回路停止參與集熱，運(yùn)行的回路是否能滿足回路出口熔鹽溫度達(dá)到設(shè)計值，可根據(jù)摸擬計算改變調(diào)節(jié)閥的開度。

通過一個好的熔鹽調(diào)節(jié)閥可做到集熱場的大致流量平衡，在同樣的太陽輻射強(qiáng)度下，根據(jù)熱端出口反饋的溫度，通過適當(dāng)對熱端出口開關(guān)閥的微調(diào)，使得整個集熱場流量平衡更加穩(wěn)定可靠，達(dá)到熱端出口溫度趨于均衡。

對于熔鹽線菲或槽式集熱場系統(tǒng)的運(yùn)行，首先有利于回路間流量平衡，讓每個回路的實(shí)際運(yùn)行流量與設(shè)計流量盡量相符，讓每一個回路末端都不會有著明顯的欠流過流現(xiàn)象，讓每一個回路出口熔鹽溫度達(dá)到設(shè)計要求，選好做好每個冷端入口熔鹽調(diào)節(jié)閥是關(guān)鍵之一?；芈烽g的出口熔鹽溫度偏差較大會造成棄光，增加光熱電站運(yùn)行的不穩(wěn)定性。通過對冷端入口熔鹽調(diào)節(jié)閥的優(yōu)化，配合熱端出口熔鹽閥和各種部件的流阻一致性，減少集熱回路間的出口熔鹽溫度偏差小，集熱場的運(yùn)行控制便捷，保證熱鹽罐溫度的穩(wěn)定，提高蒸發(fā)系統(tǒng)的發(fā)電效率。