[发明专利]一种熔盐换热实验装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种熔盐换热实验装置及其控制方法，该实验装置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；所述的控制系统为Fuzzy‑PID控制系统，其控制快速响应、控制精度高，又具有易实现。本发明减少了更换实验段的工程量，同时通过智能控制实现实验段的同时进行，很大程度上减少了能源消耗，而且能够实现对温度、流量的精确控制；同时，针对并联实验段的控制，对节能贡献巨大。实验操作人员远离实验台区域，完全实现智能自动化，提高实验人员的安全性。

技术领域

本发明属于熔盐工质换热技术领域，涉及一种熔盐换热实验装置及其控制方法。

背景技术

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，实验要从头开始，能源的消耗也是很大的。

4)能耗问题，对于大型熔盐换热实验平台，加热、工质循环以及冷却都是十分耗能的。

5)安全问题，熔盐本身具有很高的熔点，熔盐与导热油换热实验的温度更加高，同时导热油与熔盐在高温下进行换热也容易焦化产生固态杂质，从而堵塞实验管道，并且对于大型熔盐换热实验平台，这种危险性更大。因此完善智能控制十分重要。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种熔盐换热实验装置及其控制方法，基于梯级控制的智能控制系统，能够在保证实验节能、精确以及安全的前提下，实现实验操作的简单高效。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种熔盐换热实验装置，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；