關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機組集熱管安裝的特點和難點，實施了針對性的技術研究和應用：優化施工工序，100%自動焊接，預制車間實現最大限度的組合，創新采用專用機械倒運和安裝集熱管，嚴格按照安裝說明及ASME技術規范控制現場安裝技術和質量要點，過程中附以專門的成品保護措施。提高了安裝效率，縮短了工期，提升了質量，最終氣壓試驗檢驗一次性合格，順利移交調試。

關鍵詞：光熱;集熱管;專用機械;自動焊;工裝架

1前言

近年來，國內外開始倡導以節能、環保為主導的太陽能光熱發電技術，而采用拋物槽式集熱技術的槽式光熱電站技術成熟越來越成熟。在槽式光熱電站中，作為吸收光能和介質輸送的主要部件集熱管的安裝起著主導的作用。但同時由于集熱管采用最新技術制造，屬于真空管，易碎，內部金屬管壁薄，焊接難度大;且執行標準等級高，執行ASME標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原理

2.1成果的主要用途

針對集熱管的安裝技術進行了研究，形成了一套從車間預制，運輸到現場安裝完整的技術，本成果主要用于槽式光熱電站集熱管的安裝施工。

2.2 技術原理

HCE集熱管是槽式光熱電站中最關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線聚集多達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。產生的熱量通過導熱油被傳輸到發電裝置，最終轉換為電力。

作為光熱轉換裝置，同時也是熱介質導熱油的運輸路徑的集熱管，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。同時在玻璃管與不銹鋼管連接處有膨脹節，每根HCE集熱管內部金屬管外徑為88.9mm，長度L=4060mm。

2.3 工藝流程

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

2.4 施工程序

2.4.1 車間組合

根據每個回路的數量需求，采用3根HCE管組合和2根HCE管組合的方式搭配進行車間焊接。車間焊接采用本項目為集熱管焊接特別發明的V型對口工裝，該對口工裝能夠保證相應的直線度、平行度在公差0.1以內。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，并每周復測一次，保證精度。

之后，對焊口進行焊口酸洗鈍化保護。由合格的持證QC對焊口進行100% VT檢查，并使用內窺鏡檢查焊口內側質量，每道焊口視頻記錄、組檔移交業主。如無問題即可進行下一步裝車運輸。

2.4.2集熱管倒運及探傷

采用13米長平板拖車進行改裝，每臺車可以裝載14根三聯管/二聯管。保證每個集熱管單管都有兩個弧形板支撐，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

分區域按LOOP順序開始集熱管安裝就位工作。安裝車?？吭阽R子下方，安裝人員檢查集熱管無失真空后，將三聯管/二聯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，避免兩端懸空產生應力造成集熱管玻璃爆裂。同時要小心集熱管不得碰撞其他部位，避免損壞玻璃，集熱管內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污染。

3 關鍵技術和創新點

3.1 關鍵技術

首創集熱管焊口100%全部采用自動焊接技術。最大化車間組合，車間組合焊口率達到67%?，F場焊接整體充氬技術，實現28道焊口一次焊接完成。

3.2 創新點

設計發明的V型工裝架，首先在我車間組合時投入使用，并申報了專利。設計并制造了運輸、RT&安裝一體車，現場焊接車和管卡緊固車，并通過了BV公司認證。

4 經查新比較，本成果與同類先進成果技術指標比對分析情況

集熱管安裝工作具有執行標準等級高，工作量大，運輸狀況復雜，現場安裝面積廣，安裝工期短的特點。因此在施工中采取正確的施工方法和設備、工器具，實現流水化作業才能保證高效高質量的完成。

歐洲傳統的對口工裝架需要反復調整高度和左右位置以保證集熱管組合的水平度和直線度，且采用耗時手工焊，導致浪費了大量的時間在車間組合上，且不能保證集熱管的焊口質量。在現場集熱管安裝就位上歐洲普遍采用的臨時支架，既浪費成本又減緩了工程進度。現場焊接歐洲仍然使用手工氬弧焊，對口、點口、充氬、焊接，一道焊口焊接完成需要耗費很長時間和大量的人力和設備。

車間新型V型工裝架+自動焊的使用不僅大幅減少對口時間，同時提高了對口速度，保證了焊接質量，從而提高了焊接生產效率?，F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場焊接整體充氬+自動焊技術的使用，實現了對口等工序28道焊口一次性完成，大大縮短了工時并降低了成本。

5 推廣應用情況及前景

5.1 推廣應用情況

本成果在迪拜950MW光熱光伏發電工程項目的安裝中進行了推廣應用。其應用模式如下：

5.1.1 集熱管車間組合

在封閉車間內安裝12條V型工裝架生產線。使用全站儀確定精確的位置，支撐安裝完成后，微調工裝架的高度和左右位置，再次使用全站儀測量每個工裝架的三維坐標，保證公差在1mm以內。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，以確認工裝架精準度，之后每隔一周測量一次。配備4臺無需填絲的自動焊機，每臺焊機可以保證3條生產線的焊接。

5.1.2 集熱管倒運及探傷，集熱管安裝就位

運輸、RT&安裝一體車共計投入14臺。其中10臺直接進行集熱管運輸和安裝工作。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，反復裝卸。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：

隨著國內外節能、環保為概念越來越強，而具有天然優勢的槽式光熱電站必將得到的普及推廣和長遠的發展，我項目創新的安裝方法和設計，必將大有用武之地，應用前景非常好。

6 經濟及社會效益情況

6.1 經濟效益情況

本成果通過在集熱管安裝中的應用，使施工周期較傳統方法每臺機組縮短了一半周期，人工、材料和設備成本僅為傳統方法的六分之一。綜合各方面考慮使用本成果對經濟效益的助力具有跨時代的意義。

6.2 社會效益

本成果通過在集熱管安裝施工中的應用，優化了傳統的安裝的施工程序、施工工藝和施工機械，減少現場焊接工作量，大膽采用先進的自動焊接技術，減少裝載、倒運次數，改進安裝方法，加強成品保護，保證了集熱管的焊口質量，加快了集熱管安裝的施工速度，避免了交叉施工，實現現場零安全事故，無因導熱油泄露造成的人員傷亡事故和環境污染事件，具有較好的社會效益。

參考文獻：

[1]劉云會 張自成。200MW槽式光熱項目集熱管及附件安裝技術研究。