抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23071

发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 291-298.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23071

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

董军¹, 汤建方¹, 臧春城²^,³^,⁴, 徐立²^,³^,⁴, 王志峰²^,³^,⁴

^1.中广核太阳能开发有限公司，北京市西城区 100048
^2.中国科学院电工研究所，北京市海淀区 100190
^3.中国科学院大学，北京市海淀区 100049
^4.北京市太阳能热发电工程技术研究中心，北京市海淀区 100190

收稿日期:2023-06-30 出版日期:2024-04-30 发布日期:2024-04-29
通讯作者: 臧春城
作者简介:董军(1973)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向为太阳能热发电技术，dong_jun@gnpc.com.cn；
臧春城(1972)，女，博士，副研究员，主要从事太阳能热发电聚光技术和热发电系统关键部件设计及力学研究，本文通信作者，zangchch@mail.iee.ac.cn。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2022YFE0129600)

Development and Application of Test System for Ball Joints of Parabolic Trough Solar Collector

Jun DONG¹, Jianfang TANG¹, Chuncheng ZANG²^,³^,⁴, Li XU²^,³^,⁴, Zhifeng WANG²^,³^,⁴

^1.CGN Solar Energy Development Co. , Ltd. , Xicheng District, Beijing 100048, China
^2.Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Haidian District, Beijing 100190, China
^3.University of Chinese Academy of Sciences, Haidian District, Beijing 100049, China
^4.Beijing Engineering Research Center of Solar Thermal Power, Haidian District, Beijing 100190, China

Received:2023-06-30 Published:2024-04-30 Online:2024-04-29
Contact: Chuncheng ZANG
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2022YFE0129600)

摘要/Abstract

摘要：

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件，针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题，研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下，以及在导热油温度达393 ℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体，开展了球形接头在导热油温度为393 ℃和压力为2.3 MPa工况条件，以及温度、压力变化条件下的性能测试研究，分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能，验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性，并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求，为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

关键词: 太阳能热发电, 抛物面槽式太阳能集热器, 球形接头, 测试系统, 扭矩特性, 密封性能, 加速寿命, 性能测试

Abstract:

The ball joint is a key component of a parabolic trough solar collector. To address the problems of operation sticking and heat conduction oil leakage in ball joints, a performance test system was developed. The system can perform accelerated life tests of ball joints in rotational, angular, or rotational-angular motion, and at temperature up to 393 ℃ and pressure up to 4.1 MPa. Using thermal conductivity oil as heat transfer fluid, performance tests of the ball joints were conducted under working conditions of 393 ℃ and 2.3 MPa, as well as under varying temperature and pressure conditions. The torque characteristics and sealing performance of the ball joint over a simulated 12-year lifespan were analyzed. Furthermore, the stability and reliability of the test system were verified through the test process, and the control and measurement accuracy of key technical parameters met the operational requirements. This test system provides technical support for the performance assessment of ball joints.

Key words: solar thermal power generation, parabolic trough solar collector, ball joint, test system, torque characteristic, seal performance, accelerated life, performance testing

中图分类号:

TK 513.1

董军, 汤建方, 臧春城, 徐立, 王志峰. 抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用[J]. 发电技术, 2024, 45(2): 291-298.

Jun DONG, Jianfang TANG, Chuncheng ZANG, Li XU, Zhifeng WANG. Development and Application of Test System for Ball Joints of Parabolic Trough Solar Collector[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(2): 291-298.

图/表 13

图1 球形接头结构示意图H—球形接头总长度；D1—球形接头最大外径；D2—球形接头最小外径。

Fig. 1 Structure of ball joint

图2 球形接头安装位置

Fig. 2 Installation position of ball joint

图3 球形接头测试系统组成示意图

Fig. 3 Schematic diagram of ball joint test system composition

图4 导热油调控装置示意图①—导热油循环泵；②—电动阀门1；③—电动阀门2；④—电动阀门3；⑤—氮气入口；⑥—氮气出口；⑦—注油口；⑧—球形接头入口；⑨—球形接头出口。

Fig. 4 Schematic diagram of heat conduction oil adjustment device

图5 导热油温度变化

Fig. 5 Temperature change of heat conduction oil

图6 导热油压力变化

Fig. 6 Presure change of heat conduction oil

图7 测控程序流程图

Fig. 7 Flow chart of measurement and control program

图8 球形接头及其测试系统

Fig. 8 Ball joint and its test system

表1 变工况下的球形接头扭矩测试结果

Tab. 1 Torque test results of the ball joint under variable working conditions

类别

温度/压力

200 ℃/

1.0 MPa

250 ℃/

1.0 MPa

293 ℃/

1.0 MPa

293 ℃/

1.7 MPa

350 ℃/

2.1 MPa

393 ℃/

2.6 MPa

图9 被测球形接头温度示意图

Fig. 9 Temperature of the tested ball joint

图10 球形接头的扭矩变化趋势

Fig. 10 Torque variation trend of ball joint

图11 导热油泄漏量变化

Fig. 11 Leakage change of heat conduction oil

图12 旋摆联动模式下球形接头的扭矩变化

Fig. 12 Torque change of the ball joint in the rotational-angular motion

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Development and Application of Test System for Ball Joints of Parabolic Trough Solar Collector

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