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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.以某項目初設為依據計算冷端入口調節閥的閥前閥后壓力

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被加熱到550℃，匯集到熱熔鹽母管，最后流回熱熔鹽罐。

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節閥的閥前閥后壓力。

圖3藍色線為閥前壓力，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。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確的按照計算值調出來，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，那就出現后面的回路熔鹽流量偏差，越往后偏差越大，甚至出現后端較遠的回路少鹽或沒鹽。

要實現每個回路的閥前閥后按照上述表中的數據調出來，那就得通過計算冷端入口調節閥CV值和閥門的開度來實現。

從表中可以看出，第1個回路到第51個回路熔鹽調節閥的開度從45.74%到71.77%，這個范圍屬于調節閥的正常調節范圍，沒有出現小開度和大開度現象。但關鍵是相鄰回路的調節閥開度相差很小，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節，調節閥的調節精度能不能調出來還是個未知數。

入口調節閥行程51mm，圈數10，開度相差0.3%，也就是相差0.03圈，在保證每臺調節閥的精度都一樣，0.03圈怎么能手動調出來，而且驅動形式大家都采用手動，更不可能實現。

3.冷端入口熔鹽調節閥的閥前閥后壓力變化對回路流量的影響

調節閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間關系。也就是說假設你定好節閥的開度（假如為a），在調節閥前后壓差不變的情況下才能得到一個穩定的流量b，如果調節閥前后壓差改變的話，實際流量也會根據上述的流量特性改變。

從調節閥的流量特性來看，線菲或槽式每一個回路計算的閥前閥后壓力必須是準確的。在此前提下，如果某個回路因入口調節閥開度（流量曲線）出現誤差，其結果影響到后面的每個回路，也就是出現誤差后的回路閥前閥后壓力發生變化了，還是按照原先的數據來調節后端回路的流量，肯定是不準確的，最終導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度下，如果有個回路冷端入口熔鹽調節閥的調節精度差，或者說在某個開度不能準確體現原先的設計值，其后面的回路同時出現改變，后端的有的回路就會出現少鹽或無鹽的情況，少鹽的集熱管內熔鹽超溫，產生熔鹽氣化，無鹽的集熱管嚴重時導致集熱管破裂。

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到設計值，對運行極其不利。比如出口溫度可能達不到500℃，甚至更低，那么此時熱端出口的鹽是往冷鹽罐進還是往熱鹽罐進。進冷鹽罐會提高了罐里冷鹽溫度，罐體風險很大；進熱鹽罐后降低了罐里熱鹽溫度，蒸發系統出力降低。

如果集熱回路出現比較大的欠流，熔鹽導致熔鹽超溫氣化，增加熔鹽的補充量，嚴重時導致集熱管爆管，提高項目運行成本降低電站的效益。

5.回路冷端入口熔鹽調節閥是集熱場回路流量平衡的關鍵點之一

5.1基礎數據

用戶提供的基礎數據條件是否有一定的偏差，如果有偏差，加上調節閥本身存在的死區，結果偏差進一步擴大。

用戶提供集熱場每個回路的調節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、額定運行工況、高輻照工況等工況邊際條件下調節閥的入口壓力和出口壓力。用戶只提一個覆蓋所有回路調節閥入口壓力和出口壓力值，需要廠家根據沿程阻力損失（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節閥的入口壓力和出口壓力，確定調節閥的CV值。

無論是用戶提供還是閥門廠家自行計算，一個準確的回路調節閥的入口壓力和出口壓力是做好調節閥的關鍵。

5.2技術難點

有了準確的回路調節閥的入口壓力和出口壓力等參數，就看廠家做出來的產品能不能適應現場工況。

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

（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。

根據上述表中回路的數據，等百分比特性的調節閥更適合槽式和線菲的集熱場流量平衡的調節。

廠家必須要通過流量測試臺，精準測試某點的開度對應的流量是否是精確的，如果測試不準確或者沒有經過測試，每一臺調節閥的開度對應的流量都是不一樣的，即使基礎數據再準確，神仙也無法調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節閥，其精度要滿足本工況，加工精度很難掌握，假如又沒有經過流量試驗臺測試，那是摸著石頭過河根本無法調出流量的平衡。

由于熔鹽調節閥現場均采用手動形式，調節閥行程短，刻度牌從0~100%無法體現到dmm，可通過測試平臺標注幾個典型工況的開度點。

圖4流量試驗中心

為保證調節閥的調節精度上文中所述要求，首先，制造商需配備高精度試驗臺架，對調節閥進行全行程動態測試，通過流量-開度曲線標定優化閥門特性曲線，消除非線性誤差；其次，采用流線型閥芯結構及低摩擦密封設計，減少機械滯后；同時，選用高分辨率執行器（如0.3%定位精度的智能型電動/氣動執行機構），并配置閉環控制系統，通過4-20mA反饋信號實時校正偏差。關鍵零部件需通過必要的壽命測試，確保長期穩定性與重復精度達標。

正如前面描述，要滿足微小Cv值變化可調可控，那就是需要閥門調節曲線連續性好，通過試驗臺架驗證實際數據與該表中設計數據一致。

5.3現場應用

考慮集熱場可能遇到防凝工況、低輻照工況、額定運行工況、高輻照工況，設定集熱回路出口熔鹽溫度達到設計值550℃，對熔鹽泵的流量進行設定，使得集熱管內熔鹽的流速發生變化，考慮對某些回路停止參與集熱，運行的回路是否能滿足回路出口熔鹽溫度達到設計值，可根據摸擬計算改變調節閥的開度。

通過一個好的熔鹽調節閥可做到集熱場的大致流量平衡，在同樣的太陽輻射強度下，根據熱端出口反饋的溫度，通過適當對熱端出口開關閥的微調，使得整個集熱場流量平衡更加穩定可靠，達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的運行，首先有利于回路間流量平衡，讓每個回路的實際運行流量與設計流量盡量相符，讓每一個回路末端都不會有著明顯的欠流過流現象，讓每一個回路出口熔鹽溫度達到設計要求，選好做好每個冷端入口熔鹽調節閥是關鍵之一。回路間的出口熔鹽溫度偏差較大會造成棄光，增加光熱電站運行的不穩定性。通過對冷端入口熔鹽調節閥的優化，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，集熱場的運行控制便捷，保證熱鹽罐溫度的穩定，提高蒸發系統的發電效率。