一种熔盐换热实验装置及其控制方法制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于熔盐工质换热
，涉及一种熔盐换热实验装置及其控制方法。
技术介绍
众所周知，熔盐具有温变区域广、热稳定性高、蒸汽压低、热容量大、对物质溶解能力强、粘度较低以及价格相对便宜等特点。因此，熔盐作为传热储热流体具有广阔应用前景，如在冶金、化学、核电以及太阳能等多个领域有广泛应用而且，世界已将熔盐太阳能电站运用于商业发电。因此，大型熔盐换热实验台对于熔盐应用方面具有重要的指导性作用目前较多的一些常规熔盐换热实验台，都属于小型的流量变化范围小，操作简单的实验台。这些小型实验台由于换热器类型限制、流量温度限制等原因，很难得到与实际贴合的实验数据。因此搭建大型熔盐换热实验平台十分必要的。但是，考虑到熔盐本身具有凝固温度高，腐蚀性等缺点，并且控制这种大型熔盐换热实验平台达到实验目的也存在很多困难：1)温度控制，对于大型熔盐换热实验平台，实验测试对象具有多变性，从大的整体式换热器到小型单根换热管，都需要考虑。因此，温度控制范围要广，控制精度要高，并且需要考虑实验过程中，各种扰动对温度的影响，从而快速响应，进行调节。2)流量控制，对于大型熔盐换热实验平台，流量在一个较大的范围内变化，仅仅通过调节泵的频率是很难精确调节流量，而仅仅通过电动阀门调节流量有可能引起管路内压力波动太大，进而引发实验管路或设备的泄漏和损坏事故，增加实验的危险性。因此，需要完善的控制系统来同时调节变频泵和电动阀门。3)更换实验段，对于大型熔盐换热实验平台，跟换实验段是必须的，同时也是工程巨大的，并且每次跟换实验段后，实验要从头开
【技术保护点】
一种熔盐换热实验装置，其特征在于，包括高温熔盐循环回路、导热油循环回路、冷却水循环回路和控制系统，高温熔盐循环回路与导热油循环回路分别连接相并联的熔盐换热实验段，导热油循环回路与冷却水循环回路分别连接导热油/冷却水换热器；所述的高温熔盐循环回路包括相连通的储盐罐和熔盐循环管路，以及设置在其上的多个温度控制组件和多个流量控制组件，温度控制组件、流量控制组件分别受控制系统控制调节；所述的导热油循环回路包括相连通的储油罐和导热油循环管路，以及设置在其上的温度控制组件和流量控制组件，温度控制组件、流量控制组件分别受控制系统控制调节；所述的冷却水循环回路包括相连通的水冷却塔和冷却水循环管路，以及设置在其上的流量控制组件，流量控制组件分别受控制系统控制调节；所述的温度控制组件包括加热器、加热器控制器和温度传感器，温度传感器向控制系统发送信号，加热器控制器接收控制系统发送的控制信号，加热器接收加热器控制器的调节；所述的流量控制组件包括变频泵、变频泵控制器和流量监测器，或者流量控制组件包括流量控制阀门、阀门控制器和流量监测器；流量监测器向控制系统发送信号，变频泵控制器或阀门控制器接收控制系统发送的控制...
【技术特征摘要】
1.一种熔盐换热实验装置，其特征在于，包括高温熔盐循环回路、导热
油循环回路、冷却水循环回路和控制系统，高温熔盐循环回路与导热油循环
回路分别连接相并联的熔盐换热实验段，导热油循环回路与冷却水循环回路
分别连接导热油/冷却水换热器；
所述的高温熔盐循环回路包括相连通的储盐罐和熔盐循环管路，以及设
置在其上的多个温度控制组件和多个流量控制组件，温度控制组件、流量控
制组件分别受控制系统控制调节；
所述的导热油循环回路包括相连通的储油罐和导热油循环管路，以及设
置在其上的温度控制组件和流量控制组件，温度控制组件、流量控制组件分
别受控制系统控制调节；
所述的冷却水循环回路包括相连通的水冷却塔和冷却水循环管路，以及
设置在其上的流量控制组件，流量控制组件分别受控制系统控制调节；
所述的温度控制组件包括加热器、加热器控制器和温度传感器，温度传
感器向控制系统发送信号，加热器控制器接收控制系统发送的控制信号，加
热器接收加热器控制器的调节；
所述的流量控制组件包括变频泵、变频泵控制器和流量监测器，或者流
量控制组件包括流量控制阀门、阀门控制器和流量监测器；
流量监测器向控制系统发送信号，变频泵控制器或阀门控制器接收控制
系统发送的控制信号，变频泵接收变频泵控制器的调节，控制阀门接收阀门
控制器的调节。
2.如权利要求1所述的熔盐换热实验装置，其特征在于，所述的储盐罐、
储油罐内均设有温度控制组件，其包括电加热器组、加热器控制器和温度传
感器，电加热器组由多根可单独控制的电加热器组成；储盐罐、储油罐内均
设有流量控制组件，其包括变频泵、变频泵控制器和位于储盐罐出口的流量
监测器；
所述的熔盐循环管路上设置有温度控制组件，其包括缠绕在管路上的电
伴热带、加热器控制器和温度传感器；熔盐循环管路、导热油循环管路上均
设有流量控制组件，其包括流量控制阀门、阀门控制器和流量监测器；
所述的熔盐换热实验段、导热油/冷却水换热器其进出口处均设置有流量
控制组件和温度传感器，流量控制组件包括流量控制阀门、阀门控制器和流
量监测器，温度传感器向控制系统发送温度信号；熔盐换热实验段的并联分
流处设有分流控制阀、阀门控制器和流量监测器，分流控制阀经阀门控制器
受控制系统调节；
所述的冷却水循环管路上设置有流量控制组件，其包括变频泵、变频泵
控制器和位于储盐罐出口的流量监测器；水冷却塔上设置有水冷却塔风机，
水冷却塔风机受控制系统调节其转动频率。
3.如权利要求1或2所述的熔盐换热实验装置，其特征在于，所述的控
制系统为包括Fuzzy控制系统和PID控制系统的Fuzzy-PID控制系统，其对
温度控制组件的调节为：Fuzzy-PID控制系统接收温度传感器反馈回的信号，
并与其预设值进行比较，根据比较结果通过Fuzzy控制系统来决定选用加热
器的工作个数，为控制系统的快速调节部分；针对所选用的加热器用PID控
制系统对其工作功率进行调节，为控制系统的微调节部分；
Fuzzy-PID控制系统对流量控制组件的调节为：Fuzzy-PID控制系统接收
流量监测器反馈回的信号，并与其预设值进行比较，根据比较结果通过Fuzzy
控制系统调节变频泵的转动频率；
或者Fuzzy-PID控制系统接收流量监测器反馈回的信号，并与其预设值
进行比较，根据比较结果通过PID控制系统调节流量控制阀门的开度。
4.如权利要求3所述的熔盐换热实验装置，其特征在于，所述的控制系
统对加热器进行梯度控制：在初始加温时加热器全部开启并采用最大功率加
热，当熔盐循环管路、导热油循环管路中工质的出口温度达到预设值的70％
\t时，Fuzzy控制系统通过模糊规则逐步关闭为工质加热的加热器；出口温度
达到预设值的80％时，只保留必须保留的加热器，之后PID控制系统通过PID
调节所保留的加热器的工作功率，至熔盐、导热油达到预设值温度。
5.如权利要求3所述的熔盐换热实验装置，其特征在于，针对熔盐换热
实验段并联情况，控制系统对熔盐/导热油的流量控制为：
若只第一熔盐换热实验段连通时，开始启动时根据储盐罐/储油罐的流量
预设值，Fuzzy控制系统通过模糊规则选择熔盐/导热油的变频泵的转动频率，
之后根据第一熔盐换热实验段的流量监控其的流量反馈和其流量预设值，
PID控制系统通过PID对第一熔盐换热实验段的熔盐/导热油的流量控制阀门
和分流控制阀进行控制；
若多个熔盐换热实验段连通时，先对各个熔盐换热实验段熔盐/导热油流
量预设值总和进行判断，是否超过最大限度流量；若超过，控制系统将控制
熔盐换热实验段分别逐次实验连通；若没有超过，初始时，控制系统将第一
熔盐换热实验段的熔盐/导热油流量控制阀门开度调至最大，分流控制阀门关
闭，之后，Fuzzy-PID控制系统通过PID使第一熔盐换热实验段的流量控制
阀门逐渐减小开度，同时通过PID使分流控制阀门逐渐增大，使第一实验段
的流量监测器达到预设值；然后，通过PID同时调节第二熔盐换...
【专利技术属性】
技术研发人员：何雅玲，周一鹏，郑章靖，邱羽，王坤，杜保存，梁奇，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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