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新能源光热发电教研平台

简要描述:

新能源光热发电教研平台系统是利用太阳的热能发电。通过集热装置将太阳辐射集中,经吸收器叫收后,转化成热能,产生高温蒸汽或气体进入汽轮发电机组或燃气轮机发电机组产生电能。一般包括集热系统、热传输系统、蓄储能系统、热机和发电机等。
开展新能源中没温热发电的研究对高等院校科研功关及教学能提供可靠的数据及模拟演示装置。能帮助老师、学生学习和理解太阳能中高温光热转换系统的原理及工程应用动手实际能力。

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  • 新能源光热发电教研平台系统
  • 楖述及教学系统规划

       太阳能热发电系统是利用太阳的热能发电。通过集热装置将太阳辐射集中,经吸收器叫收后,转化成热能,产生高温蒸汽或气体进入汽轮发电机组或燃气轮机发电机组产生电能。一般包括集热系统、热传输系统、蓄储能系统、热机和发电机等。

     开展新能源中没温热发电的研究对高等院校科研功关及教学能提供可靠的数据及模拟演示装置。能帮助老师、学生学习和理解太阳能中高温光热转换系统的原理及工程应用动手实际能力。适用于高等院校、高职院校的动力工程、暖通机电能源动力和新能源生产企业等领域开展太阳能光热转换为主课题的教学实训等领域。

 

主要目的

研究中高温集热器及热发电功能基本原理及性能

针对人群

本科生教学、教师科研、培养硕士研究生

配合课程

1.电工基础

2.热储能技术及应用

3.新能源发电技术

4.中高温太阳能热利用

5.热工学与传热学

6.热能的储存技术

7.太阳能热水系统

8.大学物理

9.太阳能热发电系统16.太阳能利用:原理•技术•工程

10.能源工程与自动化

11.热能动力设备与应用

12.蒸汽轮机

13.能源工程与自动化 热能动力设备与应用  蒸汽轮机

每台适用学生数量

10人

 

新能源光热发电教研平台系统实训项目

1.研究太阳辐射强度与导热油出口温度的关系;

2.研究太阳辐射强度对中高温集热器效率的影响;

3.研究导热油入口温度对中高温集热器效率的影响;

4.研究导热油进口温度与中高温集热器的热损的关系;

5.研究中高温集热器导热油的流量与集热器的集热效率的关系

6.研究中高温槽式太阳集热器热性能的测试方法  

7.掌握中高温槽式太阳集热器的组成结构及设计原理

8.掌握中高温槽式太阳集热器系统特性

9.掌握中高温槽式太阳集热器系统应用模式

10.掌握中高温槽式太阳集热器系统工作原理

11.太阳能追日系统的原理及应用

12.了解掌握热力学第一定律及能量转换关系

13.了解掌握热力学第二定律及系统的热力循环

14.掌握蒸汽轮机动力发电的基本原理---朗肯循环

15.研究发电的基本原理

16.了解饱和水蒸汽与温度的关系

17.了解不同的蒸汽压力与汽轮机的发电效率的关系

18.掌握太阳能光热发电的基本原理

19.熟悉实验设计与数据采集技术

  • 教研平台特点

        1.该教研平台同时具有教学实训功能和测试功能的特点,采用模块化设计,自由组建相对应的功能,不但对科研功关及教学提供可靠的数据及模拟演示装置,而且能帮助老师、学生学习和理解太阳能中高温光热转换系统的原理及工程应用动手实际能力;

   2.该平台采用高温导热油箱与大气压相通,系统处于低压运行状态,保证了系统的安全性;

   3.该教研平台具有供水的流量与过热蒸汽的温度或压力具有自动的调节功能;保证正常发电 的稳定性

     4. 本系统采用了闭式循环系统,减少了导热油的用量;在产生蒸汽系统中装有太阳能

专用的除垢器,起到软化水的作用,防止换热器结垢,保证了换热效率;

   5.本系统部分的采用了板式换热器,占地面积小,节省空间,同时换热效果好;

     6.该系统主控系统采用MISUBISHI PLC可编程程序系统具有恒温、怛流和恒压功能,温度采用高精度PID控温技术和流量采用电动调节技术进自动控制,具有测试精度高,性能稳定,劳动效率高等方面特点;

  •  教研平台组成
  1. 聚光集热系统
  2. 各级换热系统
  3. TMC系列单片机采集及计算系统
  4. 注水流量控制系统
  5. 控温系统及导热油预热系统
  6. TMC-PLC控制系统
  7. 蒸汽发电系统
  8. 太阳能跟踪
  9. 注水冷却系统
  10. 电气控制系统
  •  新能源光热发电教研平台系统要技术参数

   

序号

项   次

主要参数

1

多能能数据计算系统

 

1)A/D转换:32Bit

2).扫描频率:100HZ

3).模拟通道:22个

4).模拟电压范围:+-5000mv

5).模拟电压精度:+-(读数*0.1%+偏移量),

6).测量辩率:0.48uv;

7).开关激发通道:8个电压,4个电流

8).脉冲通道:6个;

9).协议支持:支持BODBUS RTU、RS232/485、无线通讯协议

10).内存:2M

11).耗电量:35mA

2

聚光集热系统

  1. 抛物面集热器:  

单元长度:7.93m    

 开口宽度:2.55m
      安全风速:≤10级  

运行风速:≤7

抛物线方程:Y=X^2/4f    (f=0.7m)

 采光面积:约20M2

2)抛物面聚光镜: 镜面镀银;

 反光率:≥0.93

 反射镜尺寸:1404x1570x4mm  

3)集热真空管:

尺寸:φ100xφ42x200

吸收率:>0.90

    工作压力:5MPa

    运行温度:-35-350℃

 4)单轴跟踪装置:

立式高精度蜗轮减速机  传动比62:1

直流减速电机   DC24V

    单轴自动跟踪精度:0.2°

逐日范围:0-180°

5)机械结构

1)采用M-Ⅱ型扭矩盒式结构,外形美观,减少重量的同时,提高结构强度高,

2)侧翼使用加强肋,提高结构强度,

3)大轴和支架间使用调心轴承,集热管间采用法兰或软管连接,方便安装与调试,

4)表面双层防锈处理,结构美观,抗风能力强

6)传动系统

  • 高强度回转减速器,抗动载荷能力;
  • 双级大减速比,传动精度高;
  • 直流电机,动力输出平稳,
  • NPN编码控制,传动精度高

3

换热系统

1)预热器:2平米,压力3MPa

2)过热器:5平米 ,压力3MPa

3)卧式导热油蒸汽发生器:0.5T/H,

 换热面积:20平米,压力3MPa

4)风冷式水蒸汽冷凝器: 5平米,压力0.5MPa;

4

汽轮发电系统

1)额定功率 5-10 KW

2)额定转速 1500r/min

3)进汽压力 0.98MPa

4)进汽温度 180℃

5)进汽量   0.5t/h

6)排汽压力额定负荷 0.1MPa

5

循环系统

扬程:25M,转速:2840r/min功率:2.0kW

6

注水系统

 压力1.0MPa,流量:2立米/小时,功率:0.3KW

7

 

发电监测系统

太阳总辐射传感

A.灵敏度:(7-14)μV/w/m-2;

B.响应时间: ≤7秒(99%);

C.内阻:约350Ω ;

D.稳定性:≤±1% ;

E.余弦响应:≤±5%(太阳高度角10°时);

F.温度特性:±1%(-20℃-40℃)

G.非线性:≤±2% ;                     

H.测试范围: 0-2000W/m2

太阳直接辐射传感器

 

1.响应时间(95%)≤25秒

2.年稳定性±1%

3.非线形误差(0~1000W/m2±2%

4.阻抗:约100Ω

5.工作温度: -45~45℃

6.光谱波长:(50%点:300~3000

7.信号输出:0~20mV

8.最大辐射强度:0~2000W/m2

太阳散射辐射

2.光谱范围305-2800 nm

3.响应时间7s

4.零点偏移 <10W/㎡

5.方位误差<20W/㎡(1000W/㎡到80°)

6.工作温度 -40℃~+80℃

7.最大辐照度0~2000W/㎡

8.灵敏度7 - 14μV/W/m²

9.灵敏度温度误差<0.1%/℃

精密温度传感器

A.通道数7路;                       

B.测量范围 0-400℃ ; 

C.测量精度:±0.05℃;

D.显示分辨率:0.01℃。

温度湿度计

 

A.测量范围 -40~70℃/0~100%  

B.测量精度:±0.5℃/±5%

C.显示分辨率:0.1℃

环境风速

A测量范围:0-60m/s ;

B测量精度:±0.5m/s;

C.显示分辨率:0.1 m/s 

环境风

(1)量程:机械0-360º,

2)启动风速:0.22m/s

3)测量精度:±3º

4)分辨率:<0.1º

压力变送器

A.数 量: 2路;

B.压力范围:0-0.2MPa;

C.测量精度:<50PA;

D.耐温:0-350℃

流量传感器

(1)测量范围:0-1000kg/h;;

(3)测量精度: 0.2%(0.02-0.2kg/s );

(4)耐温:-40-350℃ ;

(5)工作压力:0-4Mpa ;

(6)防爆等级:Exib(ib)ⅡBT2-T5。

8

自动控制仪

1、温度及流量通道数:温度7路;流量1路;

2、控制精度:±0.1℃;

3、油温检测精度: ±0.05℃ ;

4、控制通道:14通道;

5、控制台结构:不锈钢制结构,表面喷塑处理,室外全天侯工作结构,测量仪器嵌入式安装;

6、尺    寸:1200mm×850mm×1500mm;

7、系统供电:AC380V,50Hz;

8、控制方式:人机对话和点触摸进行控制,自动运行状态;

9、安全保护功能,负载过流过温,自动断电. 具有高低油位报警及自动断水功能,板式换热器中是否有水流动,具有制冷机的保护功能。

9

自动控制系统

(1)控制台结构:SUS201钢制结构,表面喷塑处理,室外全天侯工作结构,测量仪器嵌入式安装;

(2)安全保护功能,负载过流过温,自动断电. 具有高低水位报警功能,板式换热器中是否有介质流动,具有制冷机的保护功能;

(3)系统供电:380V(±10%), 50Hz(±2%);         

(4)控制方式:人机对话和点触摸进行控制,自动运行状态 ;

(5)由中间继电器和接触器组成控制逻辑开关,实现各路工作切换 。

10

太阳追踪器

1.传感器跟踪模式跟踪误差 ≤0.2°;

2.准直传感器响应灵敏度 ≤0.03°;

3.日历跟踪模式跟踪误差 ≤1.5°;

4.光电传感器捕捉时间 ≤5s;

5.光电传感器有效捕捉角度 ≥5°;

6.水平方向运动范围 ≤360°,日出前自动返回初始

  位置;

7.垂直方向运动范围 ∈(-15°,+100°);

  适用于东经73°~ 东经136°、北纬18°~北纬

  54°范围内我国大陆任何地点;

 

11

一次控温系统

1  板式换热器:1台 材料:不锈钢板SUS316L制成,换热面积:12m2   耐压:3.0MPa

1)效率高:比传统管壳式换热器(列管式换热器)换热效率高3-6倍。

2)体积小、重量轻:仅相当于管壳式换热器的20-30%。

3)耐高温、高压:耐高温(可达400°C)和耐压(工作压力3.0MPa)。

4)低成本:比一般换热器(固定管板式换热器)节约材料成本,且节省安装空间。
5)耐腐蚀:具有良好的抗腐蚀能力。

6)独特的流道设计独特的流道设计可以增加介质流经板式换热器时的紊流强度,增强换热效果并减少相应的压力损失

2冷却循环水泵:1台   材质:不锈钢单级离心水泵:具有耐腐蚀、噪音低等特点。

3电动调节阀:1台,材质:不锈钢

12

二次控温系统

1. 储油箱用SUS304不锈钢板焊接而成,容积300L;外表面用50mm后的耐高温保温包裹,表面用0.5mm的不锈钢板包覆,达到保温效果,

2. 电加热器用不锈钢制成,功率6kW ,电压AC220V,由3个U型加热器组成

3.高温导热油泵:扬程:0.27MPa流量:3m3/h电机功率:1.5KW 电机电压:AC380V

13

三次控温系统

1.管套式加热器用SUS304不锈钢管制成,容积2L;耐压0.6MPa

2.电加热器用不锈钢制成,功率500W,电压AC220V;

14

流量控制系统

采用变频控制技术

1.高温导热油泵:扬程0.22MPa:流量:1.5m3/h电机功率:0.75KW电机电压:AC380V

2.电动调节阀:采用不锈钢电动球阀,DN15,电压:AC220V;

3.恒温稳压罐用不锈钢板制成,容积15L,耐压0.6MPa;

4. 管路:均采用不锈钢管件,螺纹连接及耐

高温密封胶密封,所有管路均采用耐高温的保

温材料包裹,达到保温的效果。

上海甲央教学设备有限公司是集生产与销售于一体的教学设备专业厂商,其拥有独立的研发中心,并依托地区优势,与多所名校的专家合作开发了近百种的教学试验设备,涉及特殊精馏实验装置、过程控制及综合自动化控制实验装置、风洞实验设备、探针、激波管、PLC可编程控制器、变频器、触摸屏基础实验装置、新能源教学设备、环境工程装置,化工原理、化工实训、化工工艺、城市污水及工业废水处理实验装置、给水工程实验装置、固废处理实验装置、水文地质实验装置、气体吸收、吸附及催化、净化实验装置、传热学与工程热力学实验装置、采暖通风与制冷实验装置、燃气工程实验装置、流体力学(涵盖流体机械)类、采暖通风及空调制冷类、化工水利火电厂教学模型等高校实验及科研设备。设备精确直观,示教性强,适用于各高校专业的教学与实践要求,并可配备智能化仪表,传感器,微机等设备,也可按您的要求定制实验装置(采用不锈钢、碳钢、PVC塑料、有机玻璃等材质),实现教学或科研的目的。

我公司可为您定制生产水处理综合实验系统。系统既可实现各个水处理池的独立运行,又可实现任意关联单元之间的组合运行,包含上位工控组态系统——现场控制单元——水质传感器测控系统的独立与组合运行。系统可实现手动控制及自动控制,进行各类水处理方法的实验过程。  每种实验装置开发有基于kingview6.55系统的CAI教学实验软件,根据能源动力学、自动化工程学、环境工程学等学科准则结合工程设计现场,建立各个学科中实验运行系统虚拟设备单元,构成工艺流程。可作为仿真软件模拟实验过程,对工艺参数、环境参数和设备参数进行选择设定并获得运行结果。该软件可以对工艺的运行参数和各个学科内的实验数据进行预测及模拟,有助于工程管理的优化和对策评估,可自动生成实验报告。教学实验软件能独立运行,也可在Ⅱ型实验设备上作为控制软件运行。

 

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