專利名稱：一種槽式太陽能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種姿態(tài)控制裝置，特別是一種槽式太陽能控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國對能源安全與生態(tài)環(huán)境的日益重視，對可再生能源的研發(fā)投入也越來越 大。其中太陽能熱發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)具有大規(guī)?；芰?，在近期內(nèi)可步入商業(yè)化的技術(shù)，是 能源技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)，也是國際太陽能技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。經(jīng)過相關(guān)機(jī)構(gòu)、企業(yè)的持續(xù)研究， 目前已開發(fā)出多種形式的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，單級容量從千瓦級發(fā)展到兆瓦級。按集熱器 類型的不同，聚光式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可分為槽式系統(tǒng)，塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)三大類。槽式 太陽能熱發(fā)電技術(shù)是目前最為成熟的太陽能熱發(fā)電利用技術(shù)槽式聚光熱發(fā)電技術(shù)是通過 拋物面槽式聚光鏡面將太陽光匯聚在焦線上，在焦線上安裝管狀集熱器，以吸收聚焦后的 太陽輻射能。管內(nèi)的流體被加熱后，流經(jīng)換熱器加熱水產(chǎn)生蒸汽，借助于蒸汽動力循環(huán)來發(fā) 電。該裝置從早到晚由西向東跟蹤太陽連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，集熱器軸線與焦線平行呈南北向布置，這 是一種一維跟蹤太陽的模式，跟蹤簡易，且光學(xué)效率較高。聚光比在30-80之間，溫度范圍 可達(dá)400°C。該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)第一，安裝維修比較方便；第二，多聚光器集熱器可以同 步跟蹤，故跟蹤控制代價(jià)大為降低；第三，吸收器為管狀，使得工作介質(zhì)加熱流動的同時(shí)，也 是能量集中的過程，故其總體代價(jià)相對最小，經(jīng)濟(jì)效益最高，這正是該系統(tǒng)最先在世界上實(shí) 現(xiàn)商業(yè)化的原因所在。目前槽式太陽能系統(tǒng)跟蹤控制的裝置中，有采用機(jī)械液壓或電動傳 動控制技術(shù)的，其跟蹤太陽運(yùn)轉(zhuǎn)精度低，而且愈長時(shí)間使用，跟蹤的誤差不斷加大；也有僅 采用光線跟蹤裝置的，在陰天或陽光光線不好時(shí)，無法控制槽式太陽能系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)使用；現(xiàn)有 技術(shù)中，還存在控制運(yùn)載能力不高的問題，多個(gè)聚光鏡同時(shí)工作會發(fā)生控制轉(zhuǎn)動不精確，發(fā) 電效率會有所降低，只能增加控制裝置數(shù)量從而增加了投資成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種槽式太陽能控制裝置。其結(jié)構(gòu)合理、簡單，能夠 自動跟蹤太陽控制槽式太陽能系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，跟蹤精度高，不受天氣影響能夠全天候工作，運(yùn)載 能力強(qiáng)，提高了太陽能集熱器的工作效率同時(shí)安裝、維修均比較方便，建設(shè)材料少、減少投 資建設(shè)的成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種槽式太陽能控制裝置，其構(gòu)成包括固定在地面上的 機(jī)架和設(shè)在機(jī)架兩側(cè)的支架，機(jī)架和支架上固定有鏡架，鏡架上固定有鏡面；機(jī)架上安裝有 相互連接的液壓控制裝置和控制裝置，液壓控制裝置連接曲柄機(jī)構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)的另 一端連接鏡架。上述槽式太陽能控制裝置中，所述的液壓控制裝置安裝在機(jī)架上，液壓控制裝置 包括A液壓缸和B液壓缸以及液壓控制箱，A液壓缸和B液壓缸分別與液壓控制箱連接；A 液壓缸和B液壓缸的頂桿連接在曲柄機(jī)構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)另一端連接在鏡架上。前述槽式太陽能控制裝置中，所述曲柄機(jī)構(gòu)的構(gòu)成包括A轉(zhuǎn)動盤和B轉(zhuǎn)動盤，A轉(zhuǎn)動盤和B轉(zhuǎn)動盤經(jīng)轉(zhuǎn)動軸連接，轉(zhuǎn)動軸兩端分別與鏡架連接。前述槽式太陽能控制裝置中，構(gòu)成所述曲柄機(jī)構(gòu)的A轉(zhuǎn)動盤和B轉(zhuǎn)動盤外形呈不 規(guī)則三角形，其上有連接孔。前述槽式太陽能控制裝置中，所述鏡架由一組以上組成，相鄰的兩組鏡架均與連 接板連接，二個(gè)連接板之間經(jīng)從動軸固定連接、連接板的一端與固定在支架上的連接座通 過連接軸銷連接。當(dāng)液壓控制裝置動作后通過曲柄機(jī)構(gòu)牽動安裝在機(jī)架上的鏡架轉(zhuǎn)動，由 于這個(gè)鏡架連接在連接板上通過從動軸、另外一個(gè)連接板連接相鄰的鏡架，所以帶動相鄰 的鏡架也會隨之繞連接軸銷轉(zhuǎn)動。前述槽式太陽能控制裝置中，所述液壓控制箱內(nèi)設(shè)有液壓泵，液壓泵經(jīng)比例換向 閥分別與A控制回路和B控制回路連接；A控制回路和B控制回路分別與A液壓缸和B液 壓缸連接。前述槽式太陽能控制裝置中，所述的A控制回路和B控制回路結(jié)構(gòu)相同，兩個(gè)控制 回路分別包括兩個(gè)泄流電磁球閥和兩個(gè)控制電磁球閥；兩個(gè)泄流電磁球閥分別連接在A液 壓缸或B液壓缸兩端與回油槽之間；兩個(gè)控制電磁球閥分別連接在A液壓缸或B液壓缸兩 端與比例換向閥輸出端之間。前述槽式太陽能控制裝置中，所述的泄流電磁球閥和控制電磁球閥均為螺紋插裝 電磁球閥；所述的液壓泵為軸向柱塞泵。前述槽式太陽能控制裝置中，所述的控制裝置采用閉環(huán)控制、由日蹤傳感器(5) 或DPU控制器(6)構(gòu)成，所述的液壓控制箱與智能控制裝置電氣連接，智能控制裝置與安裝 在鏡架上的日蹤傳感器或設(shè)在機(jī)房的DPU控制器電氣連接。前述槽式太陽能控制裝置中，所述的DPU控制器由一個(gè)或一個(gè)以上的DCS處理單 元構(gòu)成，或由安裝有日蹤軌跡程序的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、簡單，能夠自動跟蹤太陽控制槽式太陽能 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于采用液壓傳動控制，大大提高了槽式太陽能系統(tǒng)跟蹤太陽的精度。無論陰天 還是各種天氣條件比較惡劣的時(shí)候，都能夠保證槽式太陽能系統(tǒng)不受天氣影響能夠全天候 正常工作。由于控制槽式太陽能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動平穩(wěn)精確，可以支持更大功率的運(yùn)載控制，因此 可以控制更多的集熱器、運(yùn)載能力強(qiáng)，提高了太陽能集熱器的工作效率；由于采取分組的鏡 架結(jié)構(gòu)，所以能夠方便安裝、維修，同時(shí)減少機(jī)架的安裝強(qiáng)度，這樣減少了投資建設(shè)的成本。

附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本實(shí)用新型曲柄機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是本實(shí)用新型的液壓原理圖。附圖5是本實(shí)用新型的鏡架安裝在支架上的局部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖6是本實(shí)用新型從動軸結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1_機(jī)架，2-支架，3-鏡架，4-鏡面，5-日蹤傳感器，6-DPU控制器，8_A液壓 缸，9-B液壓缸，10-液壓控制箱，11-頂桿，12-A轉(zhuǎn)動盤，13-B轉(zhuǎn)動盤，14-轉(zhuǎn)動軸，15-連接 孔，16-液壓泵，17-比例換向閥，18-A控制回路，19-B控制回路，20-泄流電磁球閥，21-控制電磁球閥，22-智能控制裝置，23-連接板，24-連接軸銷，25-從動軸，26-連接座。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)用新型的實(shí)施例槽式太陽能控制裝置，如圖1所示，其構(gòu)成包括固定在地面 上的機(jī)架1和設(shè)在機(jī)架1兩側(cè)地面上的支架2，支架2可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)串連的一 組支架，機(jī)架1與支架2之間或支架2與支架之間固定有鏡架3，機(jī)架1和支架2是鏡架3 的支撐體；鏡架3上固定有鏡面4，鏡架3是鏡面4的支撐體；鏡架3可以在機(jī)架1上轉(zhuǎn)動。 機(jī)架1上安裝有液壓控制裝置，如圖2所示，液壓控制裝置與日蹤傳感器5或DPU控制器6 連接，液壓控制裝置連接曲柄機(jī)構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)的另一端連接鏡架3。液壓控制裝置通 過曲柄機(jī)構(gòu)帶動鏡架3轉(zhuǎn)動。所述的液壓控制裝置安裝在機(jī)架1上，液壓控制裝置包括A液 壓缸8和B液壓缸9，A液壓缸8和B液壓缸9分別與液壓控制箱10連接；A液壓缸8和B 液壓缸9的頂桿11連接在曲柄機(jī)構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)另一端連接在鏡架3上。所述的曲柄 機(jī)構(gòu)如圖3所示，它的構(gòu)成包括A轉(zhuǎn)動盤12和B轉(zhuǎn)動盤13，兩個(gè)轉(zhuǎn)動盤均為外形呈不規(guī)則 三角形，其上有連接孔15。兩個(gè)轉(zhuǎn)動盤對稱設(shè)置，兩個(gè)轉(zhuǎn)動盤經(jīng)轉(zhuǎn)動軸14連接，轉(zhuǎn)動軸14 兩端分別與鏡架3連接。前述的鏡架3也可以由一組以上組成，相鄰的兩組鏡架3均與連 接板23連接，二個(gè)連接板23之間經(jīng)從動軸25固定連接、連接板23的一端與固定在支架2 上的連接座26通過連接軸銷24連接。所述的液壓控制箱10內(nèi)設(shè)有液壓泵16，液壓泵16最好采用軸向柱塞泵。如圖4 所示，液壓泵16經(jīng)比例換向閥17分別與兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的A控制回路18和B控制回路19 連接；兩個(gè)控制回路分別與A液壓缸8和B液壓缸9連接。兩個(gè)控制回路分別包括兩個(gè)泄 流電磁球閥20和兩個(gè)控制電磁球閥21 ；所述的泄流電磁球閥20和控制電磁球閥21均采用 螺紋插裝電磁球閥；兩個(gè)泄流電磁球閥20分別連接在A液壓缸8或B液壓缸9兩端與回油 槽之間；兩個(gè)控制電磁球閥21分別連接在A液壓缸8或B液壓缸9兩端與比例換向閥17 輸出端之間。所述的液壓控制箱10與智能控制裝置22電氣連接，智能控制裝置22與安裝在鏡 架3上的日蹤傳感器5或設(shè)在機(jī)房的DPU控制器6電氣連接。由日蹤傳感器5或DPU控制 器6通過智能控制裝置22和液壓控制箱10控制A液壓缸8和B液壓缸9的動作。DPU控 制器6由一個(gè)或一個(gè)以上的DCS處理單元構(gòu)成，或由安裝有日蹤軌跡程序的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。本實(shí)用新型的工作原理及工作過程在安裝時(shí)，將本實(shí)用新型左右兩邊的鏡架3 分別連接槽式太陽能鏡面4，通過兩個(gè)液壓缸讓裝置控制鏡架3繞轉(zhuǎn)動，該裝置從早到晚由 西向東跟蹤太陽連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，鏡面4軸線與焦線平行呈南北向布置，使槽式太陽能鏡面4由東 至西旋轉(zhuǎn)，讓槽式太陽能鏡面4的接收面始終正對著太陽。槽式太陽能鏡面4的聚光鏡采 用的長條形的拋物線鏡面，在對正太陽時(shí)，只需要改變槽式太陽能鏡面4的仰角，而不需要 同時(shí)改變方位角，是一種一維跟蹤太陽的模式，因此槽式太陽能鏡面4的控制與塔式或蝶 式集熱器的控制比較相對比較簡單，安裝維修也相對簡單。為了能夠使連桿帶動槽式太陽 能鏡面4旋轉(zhuǎn)，不斷的改變聚光鏡鏡面的仰角，在槽式太陽能控制裝置的機(jī)架上設(shè)置一個(gè) 曲柄機(jī)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)時(shí)以曲柄機(jī)構(gòu)的連接孔15軸為旋轉(zhuǎn)軸，曲柄機(jī)構(gòu)上設(shè)置兩個(gè)轉(zhuǎn)動盤，通 過日蹤傳感器或DPU控制器經(jīng)液壓控制裝置控制兩個(gè)液壓缸推動或拉動兩個(gè)轉(zhuǎn)動盤繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)整槽式太陽能鏡面4的姿態(tài)；由于太陽能鏡面4跟蹤日光進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的速度很緩慢，只由一個(gè)轉(zhuǎn)動盤帶動轉(zhuǎn)動軸使鏡架3運(yùn)動會感覺扭矩不夠，運(yùn)動軌跡不夠精確，因此設(shè) 有兩個(gè)轉(zhuǎn)動盤，由兩個(gè)液壓缸帶動，兩個(gè)液壓缸一個(gè)拉動另一個(gè)推動，使鏡架3準(zhǔn)確轉(zhuǎn)動， 帶動槽式太陽能鏡面4不間斷的跟蹤太陽運(yùn)動。槽式太陽能鏡面4跟蹤太陽的方式大致可 分為兩類光電跟蹤和根據(jù)視日運(yùn)動軌跡跟蹤。光電跟蹤的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為 方便，缺點(diǎn)是受到天氣的影響很大。根據(jù)視日運(yùn)動軌跡跟蹤則是通過數(shù)學(xué)上對太陽軌跡的 預(yù)測，從理論上精確地計(jì)算太陽運(yùn)行軌跡，按一定的程序驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)跟蹤太陽，缺點(diǎn)是有 累積誤差。本實(shí)用新型的日蹤傳感器就是采用光電跟蹤的方式，主要用于天氣晴朗的情況 下控制槽式太陽能鏡面4的姿態(tài)；DPU控制器是采用根據(jù)視日運(yùn)動軌跡跟蹤的方式，用于天 氣惡劣的情況下控制槽式太陽能鏡面4的姿態(tài)；在白天，槽式太陽能鏡面4由東至西旋轉(zhuǎn)， 第二天，槽式太陽能鏡面4仍然要從東至西的運(yùn)動，所以DPU控制器還負(fù)責(zé)在夜晚控制槽式 太陽能鏡面4自動回位至太陽升起時(shí)的接收位置，為第二天的跟蹤作好準(zhǔn)備。所述的DPU 控制器是一個(gè)DCS系統(tǒng)的分布處理單元，該單元根據(jù)給定的太陽仰角公式自動計(jì)算液壓缸 的伸縮量，為液壓缸提供槽式太陽能鏡面4跟蹤太陽軌跡運(yùn)動的設(shè)定值，同時(shí)還要協(xié)調(diào)兩 個(gè)液壓缸的配合，在具體執(zhí)行時(shí)，需要將槽式太陽能鏡面4的實(shí)際位置值不斷的與設(shè)定值 比較，根據(jù)比較結(jié)果通過調(diào)節(jié)液壓缸的伸縮量使槽式太陽能鏡面4的姿態(tài)保持到精確的給 定位置，或由安裝有日蹤軌跡程序的計(jì)算機(jī)控制液壓控制裝置。在沒有太陽的天氣情況下， 日蹤傳感器無法正常工作，這時(shí)DPU控制器根據(jù)太陽仰角公式對槽式太陽能鏡面4進(jìn)行控 制。太陽仰角公式中的角度以日出方向的水平線為0度角；太陽仰角公式為sin(h Θ ) = sin( δ ) X sin (Φ)+cos ( δ ) Xcos(O) Xcos( τ )式中h Θ:太陽高度角；A 太陽方位角；δ 太陽赤緯角；δ = 23. 45 X sin (360 X (284+n) /365)η:積日，一年中的天數(shù)，從1月1日到要計(jì)算日的天數(shù)，即計(jì)算日的日期在當(dāng)年內(nèi) 的順序號；Φ 地理緯度；τ 太陽時(shí)角，以正午時(shí)，τ = O計(jì)算。
權(quán)利要求一種槽式太陽能控制裝置，其構(gòu)成包括固定在地面上的機(jī)架(1)和設(shè)在機(jī)架(1)兩側(cè)的支架(2)，機(jī)架(1)和支架(2)上固定有鏡架(3)，鏡架(3)上固定有鏡面(4)；其特征在于機(jī)架(1)上安裝有相互連接的液壓控制裝置和控制裝置，液壓控制裝置連接曲柄機(jī)構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)的另一端連接鏡架(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述的液壓控制裝置安裝 在機(jī)架(1)上，液壓控制裝置包括A液壓缸(8)和B液壓缸(9)，A液壓缸(8)和B液壓缸 (9)分別與液壓控制箱(10)連接；A液壓缸(8)和B液壓缸(9)的頂桿(11)連接在曲柄機(jī) 構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)另一端連接在鏡架(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述曲柄機(jī)構(gòu)的構(gòu)成包括 A轉(zhuǎn)動盤(12)和B轉(zhuǎn)動盤(13)，A轉(zhuǎn)動盤(12)和B轉(zhuǎn)動盤(13)經(jīng)轉(zhuǎn)動軸(14)連接，轉(zhuǎn)動 軸(14)兩端分別與鏡架(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于構(gòu)成所述曲柄機(jī)構(gòu)的A轉(zhuǎn) 動盤(12)和B轉(zhuǎn)動盤(13)外形呈不規(guī)則三角形，其上有連接孔(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述鏡架(3)由一組以上 組成，相鄰的兩組鏡架(3)均與連接板(23)連接，二個(gè)連接板(23)之間經(jīng)從動軸(25)固 定連接、連接板(23)的一端與固定在支架(2)上的連接座(26)通過連接軸銷(24)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述的液壓控制箱(10)內(nèi) 設(shè)有液壓泵(16)，液壓泵(16)經(jīng)比例換向閥(17)分別與A控制回路(18)和B控制回路(19)連接；A控制回路(18)和B控制回路(19)分別與A液壓缸(8)和B液壓缸(9)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述的A控制回路(18)和 B控制回路(19)結(jié)構(gòu)相同，兩個(gè)控制回路分別包括兩個(gè)泄流電磁球閥(20)和兩個(gè)控制電磁 球閥(21)；兩個(gè)泄流電磁球閥(20)分別連接在A液壓缸(8)或B液壓缸(9)兩端與回油 槽之間；兩個(gè)控制電磁球閥(21)分別連接在A液壓缸(8)或B液壓缸(9)兩端與比例換向 閥(17)輸出端之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述的泄流電磁球閥(20)和控制電磁球閥(21)均為螺紋插裝電磁球閥；所述的液壓泵(16)為軸向柱塞泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的這種槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述的控制裝 置采用閉環(huán)控制、由日蹤傳感器(5)或DPU控制器(6)構(gòu)成，所述的液壓控制箱(10)與智 能控制裝置(22)電氣連接，智能控制裝置(22)與安裝在鏡架(3)上的日蹤傳感器(5)或 設(shè)在機(jī)房的DPU控制器(6)電氣連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的這種槽式太陽能控制裝置，其特征在于所述的DPU控制器 (6)由一個(gè)或一個(gè)以上的DCS處理單元構(gòu)成，或由安裝有日蹤軌跡程序的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種槽式太陽能控制裝置，其構(gòu)成包括固定在地面上的機(jī)架(1)和設(shè)在機(jī)架(1)兩側(cè)的支架(2)，機(jī)架(1)和支架(2)上固定有鏡架(3)，鏡架(3)上固定有鏡面(4)；機(jī)架(1)上安裝有液壓控制裝置，液壓控制裝置與日蹤傳感器(5)或DPU控制器(6)連接，液壓控制裝置連接曲柄機(jī)構(gòu)的一端，曲柄機(jī)構(gòu)的另一端連接鏡架(3)；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、簡單，能夠自動跟蹤太陽控制槽式太陽能系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，跟蹤精度高，不受天氣影響能夠全天候工作，運(yùn)載能力強(qiáng)，提高了太陽能集熱器的工作效率同時(shí)減少了投資建設(shè)的成本。
文檔編號H02N6/00GK201590778SQ20092024718
公開日2010年9月22日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者宋廣, 李和平, 王令怡, 趙芫樺 申請人:中國華電工程(集團(tuán))有限公司;鄭州科潤機(jī)電工程有限公司