關(guān)于槽式光熱集熱管安裝的淺談

李宏祥

摘要：該文通過概述NOOR四期迪拜光熱950MW機(jī)組集熱管安裝的特點(diǎn)和難點(diǎn)，實(shí)施了針對性的技術(shù)研究和應(yīng)用：優(yōu)化施工工序，100%自動(dòng)焊接，預(yù)制車間實(shí)現(xiàn)最大限度的組合，創(chuàng)新采用專用機(jī)械倒運(yùn)和安裝集熱管，嚴(yán)格按照安裝說明及ASME技術(shù)規(guī)范控制現(xiàn)場安裝技術(shù)和質(zhì)量要點(diǎn)，過程中附以專門的成品保護(hù)措施。提高了安裝效率，縮短了工期，提升了質(zhì)量，最終氣壓試驗(yàn)檢驗(yàn)一次性合格，順利移交調(diào)試。

關(guān)鍵詞：光熱;集熱管;專用機(jī)械;自動(dòng)焊;工裝架

1前言

近年來，國內(nèi)外開始倡導(dǎo)以節(jié)能、環(huán)保為主導(dǎo)的太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，而采用拋物槽式集熱技術(shù)的槽式光熱電站技術(shù)成熟越來越成熟。在槽式光熱電站中，作為吸收光能和介質(zhì)輸送的主要部件集熱管的安裝起著主導(dǎo)的作用。但同時(shí)由于集熱管采用最新技術(shù)制造，屬于真空管，易碎，內(nèi)部金屬管壁薄，焊接難度大;且執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等級高，執(zhí)行ASME標(biāo)31.3工藝管道。所以研究集熱管的安裝非常重要。

2成果的主要用途和技術(shù)原理

2.1成果的主要用途

針對集熱管的安裝技術(shù)進(jìn)行了研究，形成了一套從車間預(yù)制，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場安裝完整的技術(shù)，本成果主要用于槽式光熱電站集熱管的安裝施工。

2.2 技術(shù)原理

HCE集熱管是槽式光熱電站中最關(guān)鍵也是最敏感的部件之一。排列整齊的大型槽式拋物鏡，將太陽輻射沿反射鏡的焦點(diǎn)線聚集多達(dá)80倍，匯聚到特殊涂層的集熱管上。追蹤裝置保證SCA集熱器始終被太陽直射，以最大程度捕獲太陽輻射的熱量。產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱油被傳輸?shù)桨l(fā)電裝置，最終轉(zhuǎn)換為電力。

作為光熱轉(zhuǎn)換裝置，同時(shí)也是熱介質(zhì)導(dǎo)熱油的運(yùn)輸路徑的集熱管，外層為附著抗反射層的高透光度硅硼玻璃管，內(nèi)部為不銹鋼管，附著吸熱層。玻璃管與不銹鋼管之間為真空，有真空指示器。同時(shí)在玻璃管與不銹鋼管連接處有膨脹節(jié)，每根HCE集熱管內(nèi)部金屬管外徑為88.9mm，長度L=4060mm。

2.3 工藝流程

集熱管車間組合→集熱管倒運(yùn)及探傷→集熱管安裝就位→集熱管現(xiàn)場焊接及探傷→ 集熱管管卡最終緊固

2.4 施工程序

2.4.1 車間組合

根據(jù)每個(gè)回路的數(shù)量需求，采用3根HCE管組合和2根HCE管組合的方式搭配進(jìn)行車間焊接。車間焊接采用本項(xiàng)目為集熱管焊接特別發(fā)明的V型對口工裝，該對口工裝能夠保證相應(yīng)的直線度、平行度在公差0.1以內(nèi)。投入使用前要使用全站儀檢查每組工裝架安裝的直線度和平行度，并每周復(fù)測一次，保證精度。

之后，對焊口進(jìn)行焊口酸洗鈍化保護(hù)。由合格的持證QC對焊口進(jìn)行100% VT檢查，并使用內(nèi)窺鏡檢查焊口內(nèi)側(cè)質(zhì)量，每道焊口視頻記錄、組檔移交業(yè)主。如無問題即可進(jìn)行下一步裝車運(yùn)輸。

2.4.2集熱管倒運(yùn)及探傷

采用13米長平板拖車進(jìn)行改裝，每臺車可以裝載14根三聯(lián)管/二聯(lián)管。保證每個(gè)集熱管單管都有兩個(gè)弧形板支撐，且弧形板寬度為50mm，上敷橡膠墊，避免損壞集熱管玻璃。管與管之間的間隙為500mm，避免碰撞。

2.4.3集熱管安裝就位

分區(qū)域按LOOP順序開始集熱管安裝就位工作。安裝車停靠在鏡子下方，安裝人員檢查集熱管無失真空后，將三聯(lián)管/二聯(lián)管就位在集熱管支架上，車間焊口在包裹陶瓷纖維隔熱墊后直接使用集熱管卡固定牢靠，兩端使用粗尼龍繩直接綁在集熱管支架上，保證集熱管的整體平直，避免兩端懸空產(chǎn)生應(yīng)力造成集熱管玻璃爆裂。同時(shí)要小心集熱管不得碰撞其他部位，避免損壞玻璃，集熱管內(nèi)部不銹鋼管不得碰撞懸臂等位置，避免造成管口變形和不銹鋼材質(zhì)污染。

3 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

首創(chuàng)集熱管焊口100%全部采用自動(dòng)焊接技術(shù)。最大化車間組合，車間組合焊口率達(dá)到67%?，F(xiàn)場焊接整體充氬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)28道焊口一次焊接完成。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)

設(shè)計(jì)發(fā)明的V型工裝架，首先在我車間組合時(shí)投入使用，并申報(bào)了專利。設(shè)計(jì)并制造了運(yùn)輸、RT&安裝一體車，現(xiàn)場焊接車和管卡緊固車，并通過了BV公司認(rèn)證。

4 經(jīng)查新比較，本成果與同類先進(jìn)成果技術(shù)指標(biāo)比對分析情況

集熱管安裝工作具有執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)等級高，工作量大，運(yùn)輸狀況復(fù)雜，現(xiàn)場安裝面積廣，安裝工期短的特點(diǎn)。因此在施工中采取正確的施工方法和設(shè)備、工器具，實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)才能保證高效高質(zhì)量的完成。

歐洲傳統(tǒng)的對口工裝架需要反復(fù)調(diào)整高度和左右位置以保證集熱管組合的水平度和直線度，且采用耗時(shí)手工焊，導(dǎo)致浪費(fèi)了大量的時(shí)間在車間組合上，且不能保證集熱管的焊口質(zhì)量。在現(xiàn)場集熱管安裝就位上歐洲普遍采用的臨時(shí)支架，既浪費(fèi)成本又減緩了工程進(jìn)度?，F(xiàn)場焊接歐洲仍然使用手工氬弧焊，對口、點(diǎn)口、充氬、焊接，一道焊口焊接完成需要耗費(fèi)很長時(shí)間和大量的人力和設(shè)備。

車間新型V型工裝架+自動(dòng)焊的使用不僅大幅減少對口時(shí)間，同時(shí)提高了對口速度，保證了焊接質(zhì)量，從而提高了焊接生產(chǎn)效率。現(xiàn)場直接使用繩子將集熱管固定在集熱管支架上，既降低了施工成本，又加快了安裝就位速度?，F(xiàn)場焊接整體充氬+自動(dòng)焊技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了對口等工序28道焊口一次性完成，大大縮短了工時(shí)并降低了成本。

5 推廣應(yīng)用情況及前景

5.1 推廣應(yīng)用情況

本成果在迪拜950MW光熱光伏發(fā)電工程項(xiàng)目的安裝中進(jìn)行了推廣應(yīng)用。其應(yīng)用模式如下：

5.1.1 集熱管車間組合

在封閉車間內(nèi)安裝12條V型工裝架生產(chǎn)線。使用全站儀確定精確的位置，支撐安裝完成后，微調(diào)工裝架的高度和左右位置，再次使用全站儀測量每個(gè)工裝架的三維坐標(biāo)，保證公差在1mm以內(nèi)。在工裝架投入使用的前期，每天使用全站儀測量集熱管和工裝架的水平度和直線度，以確認(rèn)工裝架精準(zhǔn)度，之后每隔一周測量一次。配備4臺無需填絲的自動(dòng)焊機(jī)，每臺焊機(jī)可以保證3條生產(chǎn)線的焊接。

5.1.2 集熱管倒運(yùn)及探傷，集熱管安裝就位

運(yùn)輸、RT&安裝一體車共計(jì)投入14臺。其中10臺直接進(jìn)行集熱管運(yùn)輸和安裝工作。剩余4臺在組合后的集熱管裝車后將其行駛到開至RT場地進(jìn)行無損檢測，檢測合格后開至安裝場地，開始安裝。無需來回倒運(yùn)，反復(fù)裝卸。車輛到位后，安裝人員可迅速完成集熱管組合焊口管卡安裝和兩端的繩子固定工作。

5.2 推廣前景：

隨著國內(nèi)外節(jié)能、環(huán)保為概念越來越強(qiáng)，而具有天然優(yōu)勢的槽式光熱電站必將得到的普及推廣和長遠(yuǎn)的發(fā)展，我項(xiàng)目創(chuàng)新的安裝方法和設(shè)計(jì)，必將大有用武之地，應(yīng)用前景非常好。

6 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益情況

6.1 經(jīng)濟(jì)效益情況

本成果通過在集熱管安裝中的應(yīng)用，使施工周期較傳統(tǒng)方法每臺機(jī)組縮短了一半周期，人工、材料和設(shè)備成本僅為傳統(tǒng)方法的六分之一。綜合各方面考慮使用本成果對經(jīng)濟(jì)效益的助力具有跨時(shí)代的意義。

6.2 社會(huì)效益

本成果通過在集熱管安裝施工中的應(yīng)用，優(yōu)化了傳統(tǒng)的安裝的施工程序、施工工藝和施工機(jī)械，減少現(xiàn)場焊接工作量，大膽采用先進(jìn)的自動(dòng)焊接技術(shù)，減少裝載、倒運(yùn)次數(shù)，改進(jìn)安裝方法，加強(qiáng)成品保護(hù)，保證了集熱管的焊口質(zhì)量，加快了集熱管安裝的施工速度，避免了交叉施工，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場零安全事故，無因?qū)嵊托孤对斐傻娜藛T傷亡事故和環(huán)境污染事件，具有較好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云會(huì) 張自成。200MW槽式光熱項(xiàng)目集熱管及附件安裝技術(shù)研究。