1.集熱場(chǎng)布置方式

線菲集熱場(chǎng)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(zhǎng)，所設(shè)彎頭等比異程多，同時(shí)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(xiàng)目都采用集熱場(chǎng)異程設(shè)計(jì)。

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(xiàng)目初設(shè)為依據(jù)計(jì)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(guò)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(gè)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(gè)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(guò)計(jì)算出每個(gè)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(gè)回路開(kāi)始到第51回路，從4.5345MPa逐步降到3.7713MPa，呈下降趨勢(shì)；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(shuō)每個(gè)回路的壓降需要準(zhǔn)確的按照計(jì)算值調(diào)出來(lái)，才能保證每一個(gè)回路的流量都是一致的，如果其中一個(gè)回路有誤差，緊接著后面回路如果還是按照原來(lái)計(jì)算的值來(lái)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(méi)鹽。

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

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

入口調(diào)節(jié)閥行程51mm，圈數(shù)10，開(kāi)度相差0.3%，也就是相差0.03圈，在保證每臺(tái)調(diào)節(jié)閥的精度都一樣，0.03圈怎么能手動(dòng)調(diào)出來(lái)，而且驅(qū)動(dòng)形式大家都采用手動(dòng)，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(duì)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(duì)流量與它的開(kāi)度之間關(guān)系。也就是說(shuō)假設(shè)你定好節(jié)閥的開(kāi)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(gè)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(huì)根據(jù)上述的流量特性改變。

從調(diào)節(jié)閥的流量特性來(lái)看，線菲或槽式每一個(gè)回路計(jì)算的閥前閥后壓力必須是準(zhǔn)確的。在此前提下，如果某個(gè)回路因入口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度（流量曲線）出現(xiàn)誤差，其結(jié)果影響到后面的每個(gè)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(lái)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(gè)集熱場(chǎng)每一個(gè)回路末端有著明顯的欠流、過(guò)流甚至斷流現(xiàn)象。

4.回路流量變化對(duì)回路出口熱端熔鹽溫度的影響

在同樣的太陽(yáng)輻照強(qiáng)度下，如果有個(gè)回路冷端入口熔鹽調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度差，或者說(shuō)在某個(gè)開(kāi)度不能準(zhǔn)確體現(xiàn)原先的設(shè)計(jì)值，其后面的回路同時(shí)出現(xiàn)改變，后端的有的回路就會(huì)出現(xiàn)少鹽或無(wú)鹽的情況，少鹽的集熱管內(nèi)熔鹽超溫，產(chǎn)生熔鹽氣化，無(wú)鹽的集熱管嚴(yán)重時(shí)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(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)值，對(duì)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(shí)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(huì)提高了罐里冷鹽溫度，罐體風(fēng)險(xiǎn)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(shí)導(dǎo)致集熱管爆管，提高項(xiàng)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(chǎng)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(chǎng)每個(gè)回路的調(diào)節(jié)閥的入口壓力和出口壓力，以及集熱場(chǎng)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(gè)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(lái)計(jì)算每個(gè)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(wú)論是用戶提供還是閥門廠家自行計(jì)算，一個(gè)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(lái)的產(chǎn)品能不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)數(shù)），等百分比特性的相對(duì)行程和相對(duì)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(shí)，流量變化小，流量大時(shí)，則流量變化大，也就是在不同開(kāi)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(duì)行程和相對(duì)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(shí)，流量相對(duì)值變化小，流量小時(shí)，則流量相對(duì)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(chǎng)流量平衡的調(diào)節(jié)。

廠家必須要通過(guò)流量測(cè)試臺(tái)，精準(zhǔn)測(cè)試某點(diǎn)的開(kāi)度對(duì)應(yīng)的流量是否是精確的，如果測(cè)試不準(zhǔn)確或者沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)試，每一臺(tái)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度對(duì)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(wú)法調(diào)出集熱場(chǎng)的流量平衡。同時(shí)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(méi)有經(jīng)過(guò)流量試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，那是摸著石頭過(guò)河根本無(wú)法調(diào)出流量的平衡。

由于熔鹽調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場(chǎng)均采用手動(dòng)形式，調(diào)節(jié)閥行程短，刻度牌從0~100%無(wú)法體現(xiàn)到dmm，可通過(guò)測(cè)試平臺(tái)標(biāo)注幾個(gè)典型工況的開(kāi)度點(diǎn)。

圖4流量試驗(yàn)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(yàn)臺(tái)架，對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行全行程動(dòng)態(tài)測(cè)試，通過(guò)流量-開(kāi)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(jì)，減少機(jī)械滯后；同時(shí)，選用高分辨率執(zhí)行器（如0.3%定位精度的智能型電動(dòng)/氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)），并配置閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)4-20mA反饋信號(hào)實(shí)時(shí)校正偏差。關(guān)鍵零部件需通過(guò)必要的壽命測(cè)試，確保長(zhǎng)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(guò)試驗(yàn)臺(tái)架驗(yàn)證實(shí)際數(shù)據(jù)與該表中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一致。

5.3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

考慮集熱場(chǎng)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(jì)值550℃，對(duì)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(duì)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(jì)值，可根據(jù)摸擬計(jì)算改變調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。

通過(guò)一個(gè)好的熔鹽調(diào)節(jié)閥可做到集熱場(chǎng)的大致流量平衡，在同樣的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下，根據(jù)熱端出口反饋的溫度，通過(guò)適當(dāng)對(duì)熱端出口開(kāi)關(guān)閥的微調(diào)，使得整個(gè)集熱場(chǎng)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(duì)于熔鹽線菲或槽式集熱場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行，首先有利于回路間流量平衡，讓每個(gè)回路的實(shí)際運(yùn)行流量與設(shè)計(jì)流量盡量相符，讓每一個(gè)回路末端都不會(huì)有著明顯的欠流過(guò)流現(xiàn)象，讓每一個(gè)回路出口熔鹽溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，選好做好每個(gè)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(huì)造成棄光，增加光熱電站運(yùn)行的不穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)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(chǎng)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。