[实用新型]太阳能空气吸热器测控系统

说明书

技术领域

本实用新型是针对一种太阳能塔式热发电用的高温空气吸热器，该吸热器通过多孔介质吸收镜场投射的辐射能并加热空气至高温，采用吸热器的工作原理的太阳能空气吸热器测控系统及性能测试、温度动态预测及保护方法，本实用新型属于太阳能利用、热能动力以及自动控制领域。

背景技术

有效利用太阳能资源，对于缓解我国的能源问题、减少CO₂的排放量、保护生态环境、确保经济发展过程中的能源持续稳定供应等都将具有重大而深远的意义。而太阳能发电目前主要有光伏发电和光热发电量两大类。

而在太阳能热发电技术中，基于高温空气布雷顿循环具有热力循环温度高和发电效率高的优点，使得高温空气吸热器的研究一直是高聚光比的太阳能热发电系统的热点问题。空气吸热器是布雷顿循环系统中最重要的部分，主要由吸热体、空气流道、保温层和支撑结构等部件组成。由于太阳能聚光能流密度的不均匀性和不稳定性造成的吸热体局部热斑造成材料热应力破坏、空气流动稳定性差、系统复杂、大容量情况下系统可靠性和耐久性不高等是目前制约布雷顿循环太阳能热发电技术商业化进程的主要问题。

碳化硅陶瓷材料是一种强度高、导热率高、热膨胀系数低、抗热冲击能力强、抗高温氧化性能优异的高性能结构陶瓷，将其制成具有三维网络状结构特征的泡沫材料，有利于在其体内实现高效热量交换。将高性能泡沫碳化硅陶瓷用于空气吸热器的研制，有望解决现有吸热器技术面临的技术难题，推动太阳能热空气发电技术的商用化进程。

专利号为200710099039.3的专利“一种碳化硅泡沫陶瓷太阳能空气吸热器”公开了利用碳化硅泡沫陶瓷研制塔式太阳能热发电高温空气吸热器的设计方法，可以为布兰顿循环提供高温的空气。但是该实用新型没有提供该吸热器性能测试方法、热工参数测试的平台以及吸热器的保护方法。而这正是本专利的实用新型内容。

实用新型内容

技术问题：针对太阳能塔式高温陶瓷空气吸热器性能没有衡量的标准，并且利用碳化硅材料制作的太阳能塔式高温空气吸热器由于太阳能聚光能流密度不稳定造成的吸热体材料的热应力破坏、空气流动稳定性差，从而在大容量下系统的可靠性和耐久性差问题。实用新型吸热器性能测试方法、吸热器温度动态预测方法和吸热器的保护控制技术及系统。

技术方案：本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

本实用新型太阳能空气吸热器测控系统，包括：调频电机、六个热电偶①～⑥、三个压力传感器⑦～⑨、太阳直接辐射与风速测量仪两个空气温度传感器两个模拟量输入模块模拟量输出模块远程接口模块远程通讯接口模块工控机报警器和压力传感器其中热电偶①和②，用于吸热器表面固体骨架温度的检测，均匀布置在吸热器表面的下层；热电偶③和④，用于吸热表面反面固体骨架温度的检测，均匀布置在吸热表面的反面；热电偶⑤和⑥，用于检测空气经吸热器后的温度；压力传感器⑦和⑧，用于检测空气流量孔板前后的压力，用于流量的计算；压力传感器⑨，用于吸风机前负压的测量；太阳直接辐射与风速测量仪用于太阳直接辐射强度以及自然风速的测量；空气温度传感器和用于自然空气温度的测量；模拟量输入模块接收压力传感器⑦～⑨输出的压力信号、调频电机输出的调频输入信号⑩、太阳直接辐射与风速测量仪输出的辐射强度与风速信号、空气温度传感器和输出的温度信号；模拟量输入模块接收热电偶①～⑥和压力传感器输出的温度和压力信号；模拟量输出模块输出调频输出信号至调频电机；远程接口模块将模拟量输入模块输出的测量信号通过远程通讯接口模块传递到地面的工控机并将工控机通过远程通讯接口模块发送的控制信号发送至模拟量输出模块工控机用于集中检测信号、运算、分析以及发出控制信号；报警器用于吸热器超温或者温度变化率超限时报警；压力传感器用于吸热器后压力的测量。

有益效果：