太陽(yáng)能天然發(fā)電廠

　　當(dāng)談到太陽(yáng)能發(fā)電時(shí)，最先想到的往往是光伏系統(tǒng)。然而，高溫太陽(yáng)能熱能作為令人關(guān)注的替代能源，正變得越來越受歡迎。在太陽(yáng)能熱電裝置中，集熱器系統(tǒng)會(huì)匯聚陽(yáng)光并將其采集至一個(gè)吸收管上。這些發(fā)電裝置往往不適用于在北歐離網(wǎng)安裝，而常以完整的發(fā)電裝置形式安裝在合適的邊界地區(qū)，因?yàn)橹挥兄苯虞椛涞年?yáng)光才能有效地匯聚。系統(tǒng)往往安裝在陽(yáng)光直射充足的地區(qū)，例如西班牙、加利福尼亞以及北非等地。

　　著名的沙漠科技計(jì)劃(DESERTEC)項(xiàng)目無(wú)疑推廣了這一技術(shù)。利用太陽(yáng)能熱電裝置實(shí)現(xiàn)了在沙漠中發(fā)電，并將電能通過HVDC(高壓直流輸電)傳輸線路進(jìn)行輸送，損失極小，甚至是傳輸?shù)椒浅Ｆ�遠(yuǎn)的用戶。

技術(shù)原理

　　在拋物槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電廠中，拋物面反射鏡能將太陽(yáng)輻射匯聚到吸收管內(nèi)，也就是位于反射鏡焦點(diǎn)處的接收器。熱傳導(dǎo)液如導(dǎo)熱油或熔鹽會(huì)穿過接收器(見圖1)。

　　接收器串聯(lián)在一起并將熱傳導(dǎo)液引至系統(tǒng)設(shè)備集熱器的蒸汽輪機(jī)。設(shè)備中附加的集熱器可以補(bǔ)償太陽(yáng)輻射的上下波動(dòng)，同時(shí)還能保證夜間運(yùn)行。一個(gè)帶集熱器的太陽(yáng)能熱電設(shè)備，可以使能源生產(chǎn)適應(yīng)能耗和/或電網(wǎng)負(fù)荷。這種方式獲取的熱量經(jīng)過熱交換器引出，用于蒸汽輪機(jī)發(fā)電。

　　拋物槽技術(shù)已經(jīng)過多年的測(cè)試和認(rèn)可，其高效率、高可靠性以及相對(duì)較低的發(fā)電成本使之在市場(chǎng)中脫穎而出。

真空應(yīng)用

　　真空對(duì)于電廠能效起著決定性作用：為了保證獲得的熱量不會(huì)丟失，必須對(duì)接收器(或收集器) 進(jìn)行抽真空處理。

　　接收器由一根中空玻璃管和一根內(nèi)部鋼管構(gòu)成。在溫度發(fā)生變化時(shí)，這種靈活設(shè)計(jì)的管道能平衡玻璃和鋼的不同熱膨脹系數(shù)。在不限制太陽(yáng)輻射的情況下，傳熱鋼管必須進(jìn)行保溫處理。與保溫壺的真空保溫原理類似，接收器采用了陽(yáng)光傳輸率高的特殊玻璃，并在兩根管道上使用了特殊涂層，從而顯著減少輻射及傳送中的損耗。

　　接收器的制造商必須確保產(chǎn)品至少可以維持20年的隔熱功能，以確保發(fā)電廠持續(xù)正常地運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)發(fā)電廠輸出、設(shè)計(jì)以及串聯(lián)的接收器數(shù)量，每一次接收器的更換都需要花費(fèi)大量時(shí)間和金錢。

　　為產(chǎn)生接收器所需的真空環(huán)境，普發(fā)真空為客戶提供了一系列的真空解決方案。經(jīng)特別設(shè)計(jì)的渦輪分子泵組被用來抽空接收器的管道，其中不僅采用了最優(yōu)化的真空技術(shù)，同時(shí)針對(duì)生產(chǎn)設(shè)施的要求，其結(jié)構(gòu)也進(jìn)行了專門的調(diào)整改進(jìn)。

對(duì)真空度的要求

　　要對(duì)管道進(jìn)行有效隔離保溫，必須阻止對(duì)流產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)。當(dāng)空氣作為傳熱介質(zhì)被抽空時(shí)，熱量損失不是來自對(duì)流，而是來自相對(duì)而言熱量傳輸少得多的輻射。從物理角度來看，10^-3 mbar 以下的真空度狀態(tài)能保證最佳隔熱效應(yīng)。因此，接收器在整個(gè)使用期間，必須維持在指定的壓力水平。此外，必須盡可能地控制密封材料滲透及墻壁解吸或泄漏造成的氣體進(jìn)入。

　　單從技術(shù)上很難完全實(shí)現(xiàn)物理氣密性。因此需要弄清楚的是，滲透率最高能達(dá)到多少，接收器傳遞狀態(tài)中的壓力必須低于保證值多少范圍，從而能夠在指定時(shí)間段內(nèi)承受增壓的情況。

　　最大允許漏率QL要求源于接收器設(shè)計(jì)的使用壽命、中空玻璃管內(nèi)的最大允許增壓[mbar]以及可利用體積：

　　但同時(shí)，能否達(dá)到合理的極限真空取決于接收器的幾何結(jié)構(gòu)，及從技術(shù)真空角度來說，非常狹窄的抽空用的泵出口連接管徑的流阻。

　　高真空環(huán)境下的分子流狀態(tài)延長(zhǎng)了達(dá)到低壓所需的抽氣時(shí)間。接收器內(nèi)達(dá)到的壓力實(shí)際上可以對(duì)理論上獲得的壓力以及適合生產(chǎn)的允許周期進(jìn)行補(bǔ)償。由于漏率和極限真空的限制，有必要使用吸氣劑材料，從而進(jìn)一步限制氣體的脫附并保持高真空狀態(tài)。但從生產(chǎn)到使用結(jié)束，需始終維持接收器的隔離真空仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。通過氦檢漏儀可以檢測(cè)出該氣密性是否達(dá)到要求。

氦氣應(yīng)用原理

　　氦氣是一種惰性氣體，這意味著它不會(huì)與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。檢測(cè)結(jié)果明確，并可以進(jìn)行復(fù)制。另外氦氣也是一種無(wú)毒、非爆炸性氣體，成本明確。它不影響操作人員的健康，作為天然空氣的組成成分，它也不污染環(huán)境。

　　氦氣分子量低，因此它可以穿過非常細(xì)小的裂縫，又因?yàn)樗俣瓤�，可以很快檢測(cè)出來。

　　質(zhì)譜分析法是一種選擇性的高靈敏度分析法。

測(cè)量方法

　　氦氣是天然空氣的一種組成成分，自然濃度為5 ppm。在高精度測(cè)量中，必須先排空檢測(cè)件內(nèi)空氣中的殘余氦氣，以產(chǎn)生極低的本底信號(hào)。為了能精確檢測(cè)出最大允許漏率，必須確保本底信號(hào)至少低于規(guī)定氣密值5個(gè)點(diǎn)。

　　氦分子由質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)針對(duì)該應(yīng)用而特別設(shè)計(jì)的一款渦輪分子泵，被用來對(duì)質(zhì)譜儀進(jìn)行排空。因此當(dāng)壓力范圍已低于1mbar 時(shí)，在精檢模式下能高精度地檢測(cè)到測(cè)試氣體。

整體/局部檢漏

　　接收器的氣密性必須整體測(cè)定。在檢測(cè)所有潛在漏點(diǎn)時(shí)，提供待檢接收器運(yùn)行的可靠證據(jù)顯得至關(guān)重要。出于返修考慮，在定位滲透點(diǎn)時(shí)可以局部使用檢漏儀。

　　檢測(cè)方向應(yīng)始終符合未來的使用需求。對(duì)于接收器來說，這是指大氣壓和玻璃管內(nèi)抽空空間的壓差。

　　接收器管道的缺點(diǎn)在于管道兩端的玻璃金屬接頭。在整體檢漏中，管道末端處使用了一個(gè)轉(zhuǎn)接器來建立一個(gè)腔室，當(dāng)中充滿規(guī)定濃度的氦氣。轉(zhuǎn)接器必須是全自動(dòng)應(yīng)用于工業(yè)流程的，并且被用于指定的氦檢氣體應(yīng)用中。由于該過程對(duì)壓力和濃度都進(jìn)行了規(guī)定，漏率檢測(cè)必須符合DIN EN 1779標(biāo)準(zhǔn)。

　　接受器管子檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施的難點(diǎn)在于適應(yīng)基于生產(chǎn)的檢測(cè)的周期時(shí)間，以及從真空角度上看的測(cè)試對(duì)象的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)，以及對(duì)泵系統(tǒng)和測(cè)試條件的適應(yīng)。此外，還必須考慮接收器材料檢漏效果的靈敏度以及由于開關(guān)閥等引起的死區(qū)容積。

總結(jié)

　　在生產(chǎn)過程中進(jìn)行接收器氣密性檢查是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。在將工業(yè)檢漏系統(tǒng)整合到現(xiàn)代化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)規(guī)劃中，只有全自動(dòng)系統(tǒng)才能達(dá)到工藝一致性和可靠性要求。為達(dá)到高質(zhì)量要求并獲得有復(fù)驗(yàn)性的結(jié)果，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.healwit.com.cn/)認(rèn)為必須考慮到復(fù)雜的物理參數(shù)。

　　普發(fā)真空提供系統(tǒng)所需的各類支持，包括信息咨詢和相關(guān)規(guī)劃服務(wù)，同時(shí)提供專業(yè)定制的氦檢真空解決方案，并為單個(gè)生產(chǎn)流程提供完整的真空技術(shù)支持。