基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置的制作方法

本实用新型涉及实验设备技术领域，具体涉及一种基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置。

背景技术：

目前，火电厂中利用抽汽回热对锅炉凝结水进行加热，提高锅炉水给水温度，即增大朗肯循环的吸热温度，很大程度上提高了机组运行的效率，但是因为抽汽造成的损失也是不可忽视的。原因有以下四点：一、正平衡方向上，抽汽造成了做工工质的减小，相同流量下其做工有一定衰减，相应的汽耗率增大；二、负平衡方向上，因为抽汽回热的存在，抽汽点增大，增大了汽轮机的抽汽损失，同时对于汽轮机内流体的流动进行了一定的干扰，增大了蒸汽流动损失；三、抽汽也对汽轮机结构设计增大了难度，使设备复杂，增设了加热器、管道、阀门等设备，使投资费用和运行费用增加，也使运行的安全性降低；另外，抽汽点的应力结构强度也是一个比较严重的问题；四、抽汽造成温度梯度的陡然变化，引起汽缸应力不均，甚至于缩短汽缸使用寿命；最后，机组在抽汽回热系统中存在严重的抽汽排挤现象，导致汽机排汽损失增大，进而汽轮机系统的热耗增大，最终导致汽轮机的热经济性降低。以上可见，如果可以在实现抽汽回热的同时避免了抽汽的存在，对于电厂效率的提升将会有很大的影响。

众所周知，太阳能作为一种新能源，符合节能减排的要求，有很好的应用前景。太阳能因其节能环保、永不衰竭的特点，已成为目前发展速度最快的能源之一，并认为是最具有潜力、未来最有可能代替化石能源的能源。随着电力生产技术的发展，原有的独立光伏或光热系统都存在电、热效率较低的问题，如温度升高导致的光伏电池效率下降。

如果将上述的两个发电系统联合起来，进行集成优化，则会带来很大的经济效益。目前部分院校及企业都在研究基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统。基于该系统数据测量误差大、效率低，亟需一种基于该系统的实验装置。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种结构简单、操作方便的基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置。

为了实现上述技术方案，本实用新型采用以下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供一种基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置，包括：

水箱，其底部至少设有一个出水口，顶部至少设有两个进水口；

水泵，其介质输入端通过第一管道与水箱的出水口连通，水泵的介质输出端通过第二管道与水箱的进水口连通；

控制阀，其介质输入端通过第三管道与第二管道连通，控制阀的介质输出端通过第四管道与电热联用装置的介质输入端连通，电热联用装置的介质输出端通过第五管道与水箱的进水口连通；

控制器，用于控制经所述控制阀中介质的流量，所述控制器与控制阀电性连接；

光辐射传感器，与所述控制器电性连接，用于采集实验现场的光照强度；

温度传感器，至少设为两个，与所述控制器电性连接，用于测量管道中介质的温度；

水流传感器，与所述控制器电性连接，用于测量管道中介质的流量。

根据本实用新型的一实施方式，所述温度传感器设为两个，其中的一个温度传感器设置于第三管道内且靠近所述控制阀的一端，另一个温度传感器设置于第五管道内且靠近水箱进水口的一端。

根据本实用新型的一实施方式，所述水流传感器设置于第四管道内、且靠近所述控制阀的一端。

根据本实用新型的一实施方式，所述水箱具有一敞口。

根据本实用新型的一实施方式，所述控制阀采用比例积分球阀。

根据本实用新型的一实施方式，所述控制器采用MSP430F169。

根据本实用新型的一实施方式，所述水流传感器采用霍尔水流传感器。

根据本实用新型的一实施方式，还包括：

一显示器，与所述控制器电性连接，所述显示器用于显示管道内介质的流量、介质的温度及光辐射强度参数。

根据本实用新型的一实施方式，还包括：

一排水管，设置于所述水箱的底部。

根据本实用新型的一实施方式，还包括：

管道阀体，设置于所述管道上，用于控制管道中介质的通断状态。

根据本实用新型的一实施方式，所述管道阀体至少设为三个。

由上述技术方案可知，本实用新型具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本实用新型所述实验装置中，通过水流经第四管道进入电热联用装置将其内部的热量带走，同时所述水流的温度升高；当水流经第五管道、第二进水口流回水箱后，在水箱内降低至室温。所述控制器根据光辐射传感器采集实验现场的光照强度信号及两个温度传感器采集的水温信号，能够计算出所述电热联用装置所能提供的热量，以及通过PID算法来控制所述比例积分球阀的开度，从而控制由第四管道进入电热联用装置的进水量。其结构简单、操作方便，数据测量精准、便于测量，提高了效率，为火电厂节能改造提供一种新的思路，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置一实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型所述控制器、温度传感器及水流传感器的连接关系示意图；

图3为本实用新型所述基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置又一实施方式的结构示意图；

图4为图3中I部放大结构示意图。

附图标记说明如下：

1-水箱；

11-出水口；

12-第一进水口；

13-第二出水口；

14-第一管道；

15-排水口；

2-水泵；

21-第二管道；

3-控制阀；

31-第三管道；

32-第四管道；

33-第五管道；

34-支路管道节点；

35-支路管道；

4-控制器；

41-显示器；

5-光辐射传感器；

6-温度传感器；

7-水流传感器；

8-电热联用装置；

9-管道阀体。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置实施方式一

参见图1、2，图1为本实用新型所述基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置一实施方式的结构示意图，图2为本实用新型所述控制器、温度传感器及水流传感器的连接关系示意图。本实用新型基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置，包括水箱1、水泵2、控制阀3、控制器4、光辐射传感器5、温度传感器6及水流传感器7。

如图1所示，所述水箱1的底部设有一个出水口11，顶部设有两个进水口，分别为第一进水口12、第二进水口13。所述水箱1用于储存介质，本实施例中，所述的介质为水。所述水箱1采用敞口设计，能使其内部水的温度接近于室温。

如图1所示，所述水泵2的介质输入端通过第一管道14与水箱1的出水口11连通，水泵2的介质输出端通过第二管道21与水箱1的第一进水口12连通。本实施例中，所述水箱1中的水通过出水口11流出，经过所述水泵2以及通过第二管道21、第一进水口12流回水箱1，形成第一循环系统。

如图1所示，所述控制阀3的介质输入端通过第三管道31与第二管道21连通，控制阀3的介质输出端通过第四管道32与电热联用装置8的介质输入端连通，电热联用装置8的介质输出端通过第五管道33与水箱1的第二进水口13连通。本实施例中，通过第三管道31与第二管道21连通，使得第二管道21中的水经第三管道31、控制阀3、第四管道32、电热联用装置8、第五管道33及第二进水口13流回水箱1，形成第二循环系统。其中，当水流经第四管道32进入电热联用装置8时，能将电热联用装置中的热量带走，同时所述水的温度升高。当水流经第五管道33、第二进水口13流回水箱1后，在水箱1内降低至室温。当然，在实际操作时，可以采用在水箱1的顶部设置对流风机(图中未示)，通过运转的对流风机工作，以达到快速降低水箱1内水温的效果。进一步地，本实施例中，所述控制阀3采用比例积分球阀。更进一步地，所述比例积分球阀为FDQ941F-16P电动法兰球阀。

如图1所示，所述控制器4用于控制经所述控制阀3中介质的流量，所述控制器4与控制阀3电性连接，其中所述控制器4采用MSP430F169。所述光辐射传感器5与控制器4电性连接，用于采集实验现场的光照强度。如图1、2所示，所述温度传感器6设为两个，两个温度传感器6均与所述控制器4电性连接，所述温度传感器6用于测量管道中介质的温度。所述水流传感器7与所述控制器4电性连接，用于测量管道中介质的流量。在本实施例中，其中的一个温度传感器6设置于第三管道31内且靠近所述控制阀3的一端，另一个温度传感器6设置于第五管道33内且靠近水箱1第二进水口13的一端。所述水流传感器7设置于第四管道32内、且靠近所述控制阀3的一端。在具体操作时，所述控制器3根据光辐射传感器5采集实验现场的光照强度信号及两个温度传感器6采集的水温信号，能够计算出所述电热联用装置8所能提供的热量，以及通过PID算法来控制所述比例积分球阀的开度，从而控制由第四管道32进入电热联用装置8的进水量。其中，通过在第四管道32上设置水流传感器来测量管道内水流的速度。进一步地，所述水流传感器7采用霍尔水流传感器。如图1所示，本实用新型所述实验装置中，还包括一显示器41，与所述控制器4电性连接，所述显示器41用于显示管道内介质的流量、介质的温度及光辐射强度参数。进一步地，所述显示器41可以为液晶显示器。

如图1所示，在本实用新型所述实验装置中，还包括一排水管15，设置于所述水箱1的底部。当清理水箱1内的杂质时，通过所述排水管15将水箱1内的水排出。需要说明的是，所述排水管15处设有管道阀体9，此处管道阀体9为常闭状态。

如图1所示，本实用新型所述实验装置中，所述管道阀体9设为四个，第一个管道阀体9设置于排水管15处，第二个管道阀体9设置于第二管道21上、且靠近所述水泵2的一端，第三个管道阀体9设置于所述第二管道21上、且靠近所述水箱1的一端，第四个管道阀体9设置于第二管道21与第三管道31交叉处、且靠近水泵2的一端。其中第二个管道阀体9、第三个管道阀体9及第四个管道阀体9能根据实际通断需求来确定各自的工作状态，而第一个管道阀体9处于常闭状态，此处不再赘述。

需要说明的是，在本实用新型所述实验装置中，所述控制阀3、控制器4均需要采用外部电源供电。当然所述控制阀3及控制器4均采用低功耗器件，采用充电宝供电，携带方便。本实用新型中，所述的电热联用装置8为现有设备。

基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置实施方式二

参见图3、4，图3为本实用新型所述基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置又一实施方式的结构示意图，图4为图3中I部放大结构示意图。本实用新型所述基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置提供第二实施方式，所述实验装置包括水箱1、水泵2、控制阀3、控制器4、光辐射传感器5、温度传感器6及水流传感器7，与实施方式一的区别在于，所述实验装置的管路中接入两个电热联用装置8。

如图3、4所示，所述第四管道32、第五管道33分别通过支路管道35与两个电热联用装置8连通。在所述第四管道32的末端设有若干个支路管道节点34，同样在第五管道33的末端设有若干个支路管道节点34。在本实施例中，第四管道32、第五管道33上设置的支路管道节点34均设为四个。所述支路管道35中水流方向如图3、4中箭头方向所示。当然，在未连接支路管道35的支路管道节点34上采用封堵头密封，保证了系统内水流压力处于一个稳定的状态。

综上所述，本实用新型所述基于聚光光伏光热耦合燃煤机组联合供能系统的实验装置中，通过水流经第四管道进入电热联用装置将其内部的热量带走，同时所述水流的温度升高；当水流经第五管道、第二进水口流回水箱后，在水箱内降低至室温。所述控制器根据光辐射传感器采集实验现场的光照强度信号及两个温度传感器采集的水温信号，能够计算出所述电热联用装置所能提供的热量，以及通过PID算法来控制所述比例积分球阀的开度，从而控制由第四管道进入电热联用装置的进水量。其结构简单、操作方便，数据测量精准、便于测量，提高了效率，为火电厂节能改造提供一种新的思路，具有广阔的应用前景。

应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。本文所述的实施例说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。