多管串联槽式太阳能集热管偏移检测与调节系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多管串联槽式太阳能集热管偏移检测与调节系统及方法，属于太阳能集热系统辅助调节技术领域。
【背景技术】
[0002]槽式太阳能集热系统是目前商业化程度最高的聚光太阳能集热系统。槽式太阳能集热系统利用高反射率槽式反射面将太阳辐射能反射至集热管外表面。槽式太阳能集热系统反射面一般采用多块弧形镜面组合成一槽式抛物面。同时，集热管位于抛物面上方，一般采用钢架结构与旋转轴连成一体。在安装过程中很难保证集热管的安装精度。加之，存在太阳散射辐射以及集热管存在较大管径，落到槽式集热系统集热管上一般为一高亮光带。在大型槽式太阳能集热系统中一般为多个槽式太阳能集热系统串联运行，以提高工质温度。在多个槽式太阳能集热系统串联运行过程中，很难保证集热管串联的线性度，也就是串联集热管的偏移程度不同。不同的集热管偏移量会增大管内工质的流动损失，甚至在偏移量较大的管接头位置会造成工质泄漏。现有检测槽式太阳能集热系统集热管安装偏移程度的方法一般是采用直观的目测法，无法精确获得集热管的偏移量。尽管在安装过程中可以保证集热管安装的精度，在槽式太阳能集热系统实际运行过程中，槽式反射面和集热管均在驱动轴的带动下而跟随太阳位置旋转，在转动过程中也可能造成集热管的偏移。因此，需要一种能够在线实时监测集热管偏移量以及针对该偏移量进行调节的装置。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的目测技术的不足以及降低多管串联运行时目测调节繁杂的工作量，本发明提供了一种多管串联槽式太阳能集热系统集热管偏移检测与调节系统，能够在线实时监测集热管的偏移状况，将集热管偏移状况以数字信号方式传递给控制台，控制台根据该数字信号启动油栗对集热管偏移进行调节。
[0004]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]多管串联槽式太阳能集热管偏移检测与调节系统，包括若干个相串联的槽式太阳能集热系统偏移检测装置，液压系统，电磁阀控制器和D/A转换器；
[0006]所述每个槽式太阳能集热系统偏移检测装置包括槽式聚光镜、集热管和偏移检测模块；所述集热管安装在集热管支撑轴上，位于槽式聚光镜的上方，与槽式聚光镜的旋转轴连成一体，在集热管两端的延伸部位安装一支架，并在该支架与槽式聚光镜平行位置安装一平板，在该平板上安装偏移检测模块，且偏移检测模块对称轴与集热管支撑轴在一条直线上，相邻两个槽式太阳能集热系统偏移检测装置之间设一个偏移检测模块，即安装在两集热管的连接处；所述集热管支撑轴一端连接集热管，为自由连接，另一端连接集热管延伸部位上的支架，采用铰链连接；所述偏移检测模块为一腔体式吸热器结构，偏移检测模块开口向下，下表面光线入口处安装凹透镜，腔体内部上表面安装多条光伏电池条；所述光伏电池条在偏移检测模块对称轴两侧均匀分布；所述偏移检测模块中还设有数据采集和计算反馈模块，每条光伏电池条的输出均通过数据线连接数据采集和计算反馈模块；所述数据采集和计算反馈模块采集每条光伏电池条输出的电势差并将位于偏移检测模块对称轴两侧的总的电势差相比较，得到两侧的电势差偏差；
[0007]所述液压系统包括油栗，油箱以及连通油栗和油箱的油路，所述油路上设上总电磁阀和下总电磁阀，上总电磁阀和下总电磁阀控制液压调节的方向；所述每个偏移检测模块均通过油路连接油栗形成回路，并且在每个偏移检测模块与油栗之间的油路中设上电磁阀和下电磁阀，控制该油路的通断；
[0008]所述每个偏移检测模块中的数据采集和计算反馈模块均通过传感器信号线连接D/A转换器，D/A转换器再通过传感器信号线连接油栗；
[0009]所述电磁控制器通过电磁阀数据线控制所有偏移检测模块与油栗之间的上电磁阀和下电磁阀。
[0010]前述的多条光伏电池条具有相同的物理化学特性。
[0011]前述的系统采用N个槽式太阳能集热系统偏移检测装置相串联构成，则设有N+1个偏移检测模块。
[0012]前述的数据采集和计算反馈模块采集每条光伏电池条输出的电势差，如果集热管处于精确位置，则在多条光伏电池条上产生的电势差以偏移检测模块对称轴为对称轴两端对称布置；如果在以偏移检测模块对称轴对称位置的两条光伏电池条的电势差不相等，则可判定集热管发生了偏移，此时需要将集热管向两条对称的光伏电池条中电势差大的那一侧移动。
[0013]多管串联槽式太阳能集热管偏移检测与调节系统进行集热管偏移检测与调节的方法，包括以下步骤:
[0014]I)槽式太阳能集热系统偏移检测装置利用槽式聚光镜将太阳光线聚集至集热管上，在太阳一日的东升西落过程中，槽式聚光镜的边缘产生边缘光线；
[0015]2)边缘光线照射进入偏移检测模块，首先被凹透镜散射，将边缘光线分解为具有一定宽度的太阳光带；
[0016]3)太阳光带照射到偏移检测模块腔体上表面的多条光伏电池条上，不同的光伏电池条上产生电势差，即光伏电池条将太阳光带的太阳辐射转换为电信号；
[0017]4)偏移检测模块中的数据采集和计算反馈模块将位于偏移检测模块对称轴两侧的总的电势差相比较，得到两侧的电势差偏差，并将电势差偏差信号通过传感器信号线传递给D/A转换器；
[0018]5)D/A转换器将电势差偏差信号进行D/A转换并进行差动放大，将数字电势差偏差信号改变为集热管偏移量的模拟信号；然后通过传感器信号线传递给油栗，启动油栗，同时启动电磁阀控制器；
[0019]6)D/A转换器判断各偏移检测模块的电势差偏差信号的大小，电势差偏差信号越大表示所对应的集热管的偏移越大，按照从大到小的顺序对集热管进行调节；
[0020]7)电磁阀控制器通过电磁阀数据线控制各个电磁阀，对于需要调节的集热管进行校正，集热管需要向两对称的光伏电池条中电势差大的那一侧移动，如果集热管需要向上进行校正，则电磁阀控制器打开上总电磁阀、该集热管对应偏移检测模块所在油路的上电磁阀、下电磁阀，关闭下总电磁阀和剩余偏移检测模块所在油路的上、下电磁阀，然后转入步骤8);如果需要向下进行校正，则电磁阀控制器打开下总电磁阀、该集热管对应偏移检测模块所在油路的上电磁阀、下电磁阀，关闭下总电磁阀和剩余偏移检测模块所在油路的上、下电磁阀，然后转入步骤9);
[0021]8)油栗启动后会从油箱内栗出液压油，该液压油通过液压油路流过上总电磁阀、油栗、开启的下电磁阀后，将集热管向上推动集热管支撑轴，然后液压油通过开启的上电磁阀流回油箱，然后转入步骤10);
[0022]9)油栗启动后会从油箱内栗出液压油，该液压油通过液压油路流过下总电磁阀、油栗、开启的上电磁阀后，将集热管向下推动集热管支撑轴，然后液压油通过开启的下电磁阀流回油箱，然后转入步骤10);
[0023]10)偏移检测模块不断检测所对应集热管的偏移情况，同时不断将电势差偏差信号传递给D/A转换器，当偏移检测模块检测不到电势差偏差信号后，停止油栗，终止对这一个集热管的调节；
[0024]11)液压系统按照电势差偏差信号的从大到小继续对下一个集热管进行调节，直到所有的偏移检测模块均显示检测不到集热管的偏移，整个系统的调节过程结束。
[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果是:充分合理地利用了槽式太阳能集热系统产生的边缘光线，利用边缘光线的光强分布判定集热管的偏移，并利用边缘光线的光强产生电能将集热管偏移量转换成电信号，将该电信号转换成模拟信号后控制液压调节装置实时调节集热管的偏移量。
【附图说明】
[0026]图1为多管串联槽式太阳能集热管偏移检测与调节系统结构示意图；
[0027]图2为单个槽式太阳能集热系统偏移检测装置结构图；
[0028]图3为单个槽式太阳能集热系统光路图；
[0029]图4为单个槽式太阳能集热系统偏移检测装置俯视图；
[0030]图5为偏移检测模块截面图；
[0031]图6为偏移检测模块内光伏电池俯视图。
[0032]图中，1.槽式聚光镜，2.集热管，3.偏移检测模块，4.上总电磁阀，5.下总电磁阀，
6.一单元下电