专利名称：一种槽式太阳能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种姿态控制装置，特别是一种槽式太阳能控制装置。
背景技术：
随着我国对能源安全与生态环境的日益重视，对可再生能源的研发投入也越来越 大。其中太阳能热发电技术是一项具有大规模化能力，在近期内可步入商业化的技术，是 能源技术发展的热点，也是国际太阳能技术发展的重点。经过相关机构、企业的持续研究， 目前已开发出多种形式的太阳能热发电系统，单级容量从千瓦级发展到兆瓦级。按集热器 类型的不同，聚光式太阳能热发电系统可分为槽式系统，塔式系统和碟式系统三大类。槽式 太阳能热发电技术是目前最为成熟的太阳能热发电利用技术槽式聚光热发电技术是通过 抛物面槽式聚光镜面将太阳光汇聚在焦线上，在焦线上安装管状集热器，以吸收聚焦后的 太阳辐射能。管内的流体被加热后，流经换热器加热水产生蒸汽，借助于蒸汽动力循环来发 电。该装置从早到晚由西向东跟踪太阳连续运转，集热器轴线与焦线平行呈南北向布置，这 是一种一维跟踪太阳的模式，跟踪简易，且光学效率较高。聚光比在30-80之间，温度范围 可达400°C。该技术具有以下优点第一，安装维修比较方便；第二，多聚光器集热器可以同 步跟踪，故跟踪控制代价大为降低；第三，吸收器为管状，使得工作介质加热流动的同时，也 是能量集中的过程，故其总体代价相对最小，经济效益最高，这正是该系统最先在世界上实 现商业化的原因所在。目前槽式太阳能系统跟踪控制的装置中，有采用机械液压或电动传 动控制技术的，其跟踪太阳运转精度低，而且愈长时间使用，跟踪的误差不断加大；也有仅 采用光线跟踪装置的，在阴天或阳光光线不好时，无法控制槽式太阳能系统运转使用；现有 技术中，还存在控制运载能力不高的问题，多个聚光镜同时工作会发生控制转动不精确，发 电效率会有所降低，只能增加控制装置数量从而增加了投资成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种槽式太阳能控制装置。其结构合理、简单，能够 自动跟踪太阳控制槽式太阳能系统运转，跟踪精度高，不受天气影响能够全天候工作，运载 能力强，提高了太阳能集热器的工作效率同时安装、维修均比较方便，建设材料少、减少投 资建设的成本。本实用新型的技术方案一种槽式太阳能控制装置，其构成包括固定在地面上的 机架和设在机架两侧的支架，机架和支架上固定有镜架，镜架上固定有镜面；机架上安装有 相互连接的液压控制装置和控制装置，液压控制装置连接曲柄机构的一端，曲柄机构的另 一端连接镜架。上述槽式太阳能控制装置中，所述的液压控制装置安装在机架上，液压控制装置 包括A液压缸和B液压缸以及液压控制箱，A液压缸和B液压缸分别与液压控制箱连接；A 液压缸和B液压缸的顶杆连接在曲柄机构的一端，曲柄机构另一端连接在镜架上。前述槽式太阳能控制装置中，所述曲柄机构的构成包括A转动盘和B转动盘，A转动盘和B转动盘经转动轴连接，转动轴两端分别与镜架连接。前述槽式太阳能控制装置中，构成所述曲柄机构的A转动盘和B转动盘外形呈不 规则三角形，其上有连接孔。前述槽式太阳能控制装置中，所述镜架由一组以上组成，相邻的两组镜架均与连 接板连接，二个连接板之间经从动轴固定连接、连接板的一端与固定在支架上的连接座通 过连接轴销连接。当液压控制装置动作后通过曲柄机构牵动安装在机架上的镜架转动，由 于这个镜架连接在连接板上通过从动轴、另外一个连接板连接相邻的镜架，所以带动相邻 的镜架也会随之绕连接轴销转动。前述槽式太阳能控制装置中，所述液压控制箱内设有液压泵，液压泵经比例换向 阀分别与A控制回路和B控制回路连接；A控制回路和B控制回路分别与A液压缸和B液 压缸连接。前述槽式太阳能控制装置中，所述的A控制回路和B控制回路结构相同，两个控制 回路分别包括两个泄流电磁球阀和两个控制电磁球阀；两个泄流电磁球阀分别连接在A液 压缸或B液压缸两端与回油槽之间；两个控制电磁球阀分别连接在A液压缸或B液压缸两 端与比例换向阀输出端之间。前述槽式太阳能控制装置中，所述的泄流电磁球阀和控制电磁球阀均为螺纹插装 电磁球阀；所述的液压泵为轴向柱塞泵。前述槽式太阳能控制装置中，所述的控制装置采用闭环控制、由日踪传感器(5) 或DPU控制器(6)构成，所述的液压控制箱与智能控制装置电气连接，智能控制装置与安装 在镜架上的日踪传感器或设在机房的DPU控制器电气连接。前述槽式太阳能控制装置中，所述的DPU控制器由一个或一个以上的DCS处理单 元构成，或由安装有日踪轨迹程序的计算机构成。与现有技术相比，本实用新型结构合理、简单，能够自动跟踪太阳控制槽式太阳能 系统运转，由于采用液压传动控制，大大提高了槽式太阳能系统跟踪太阳的精度。无论阴天 还是各种天气条件比较恶劣的时候，都能够保证槽式太阳能系统不受天气影响能够全天候 正常工作。由于控制槽式太阳能系统的转动平稳精确，可以支持更大功率的运载控制，因此 可以控制更多的集热器、运载能力强，提高了太阳能集热器的工作效率；由于采取分组的镜 架结构，所以能够方便安装、维修，同时减少机架的安装强度，这样减少了投资建设的成本。
附图1是本实用新型的结构示意图；附图2是控制机构的结构示意图；附图3是本实用新型曲柄机构的结构示意图；附图4是本实用新型的液压原理图。附图5是本实用新型的镜架安装在支架上的局部结构示意图。附图6是本实用新型从动轴结构示意图。附图中1_机架，2-支架，3-镜架，4-镜面，5-日踪传感器，6-DPU控制器，8_A液压 缸，9-B液压缸，10-液压控制箱，11-顶杆，12-A转动盘，13-B转动盘，14-转动轴，15-连接 孔，16-液压泵，17-比例换向阀，18-A控制回路，19-B控制回路，20-泄流电磁球阀，21-控制电磁球阀，22-智能控制装置，23-连接板，24-连接轴销，25-从动轴，26-连接座。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。本实用新型的实施例槽式太阳能控制装置，如图1所示，其构成包括固定在地面 上的机架1和设在机架1两侧地面上的支架2，支架2可以是一个，也可以是多个串连的一 组支架，机架1与支架2之间或支架2与支架之间固定有镜架3，机架1和支架2是镜架3 的支撑体；镜架3上固定有镜面4，镜架3是镜面4的支撑体；镜架3可以在机架1上转动。 机架1上安装有液压控制装置，如图2所示，液压控制装置与日踪传感器5或DPU控制器6 连接，液压控制装置连接曲柄机构的一端，曲柄机构的另一端连接镜架3。液压控制装置通 过曲柄机构带动镜架3转动。所述的液压控制装置安装在机架1上，液压控制装置包括A液 压缸8和B液压缸9，A液压缸8和B液压缸9分别与液压控制箱10连接；A液压缸8和B 液压缸9的顶杆11连接在曲柄机构的一端，曲柄机构另一端连接在镜架3上。所述的曲柄 机构如图3所示，它的构成包括A转动盘12和B转动盘13，两个转动盘均为外形呈不规则 三角形，其上有连接孔15。两个转动盘对称设置，两个转动盘经转动轴14连接，转动轴14 两端分别与镜架3连接。前述的镜架3也可以由一组以上组成，相邻的两组镜架3均与连 接板23连接，二个连接板23之间经从动轴25固定连接、连接板23的一端与固定在支架2 上的连接座26通过连接轴销24连接。所述的液压控制箱10内设有液压泵16，液压泵16最好采用轴向柱塞泵。如图4 所示，液压泵16经比例换向阀17分别与两个结构相同的A控制回路18和B控制回路19 连接；两个控制回路分别与A液压缸8和B液压缸9连接。两个控制回路分别包括两个泄 流电磁球阀20和两个控制电磁球阀21 ；所述的泄流电磁球阀20和控制电磁球阀21均采用 螺纹插装电磁球阀；两个泄流电磁球阀20分别连接在A液压缸8或B液压缸9两端与回油 槽之间；两个控制电磁球阀21分别连接在A液压缸8或B液压缸9两端与比例换向阀17 输出端之间。所述的液压控制箱10与智能控制装置22电气连接，智能控制装置22与安装在镜 架3上的日踪传感器5或设在机房的DPU控制器6电气连接。由日踪传感器5或DPU控制 器6通过智能控制装置22和液压控制箱10控制A液压缸8和B液压缸9的动作。DPU控 制器6由一个或一个以上的DCS处理单元构成，或由安装有日踪轨迹程序的计算机构成。本实用新型的工作原理及工作过程在安装时，将本实用新型左右两边的镜架3 分别连接槽式太阳能镜面4，通过两个液压缸让装置控制镜架3绕转动，该装置从早到晚由 西向东跟踪太阳连续运转，镜面4轴线与焦线平行呈南北向布置，使槽式太阳能镜面4由东 至西旋转，让槽式太阳能镜面4的接收面始终正对着太阳。槽式太阳能镜面4的聚光镜采 用的长条形的抛物线镜面，在对正太阳时，只需要改变槽式太阳能镜面4的仰角，而不需要 同时改变方位角，是一种一维跟踪太阳的模式，因此槽式太阳能镜面4的控制与塔式或蝶 式集热器的控制比较相对比较简单，安装维修也相对简单。为了能够使连杆带动槽式太阳 能镜面4旋转，不断的改变聚光镜镜面的仰角，在槽式太阳能控制装置的机架上设置一个 曲柄机构，在旋转时以曲柄机构的连接孔15轴为旋转轴，曲柄机构上设置两个转动盘，通 过日踪传感器或DPU控制器经液压控制装置控制两个液压缸推动或拉动两个转动盘绕旋转轴旋转，调整槽式太阳能镜面4的姿态；由于太阳能镜面4跟踪日光进行旋转的速度很缓慢，只由一个转动盘带动转动轴使镜架3运动会感觉扭矩不够，运动轨迹不够精确，因此设 有两个转动盘，由两个液压缸带动，两个液压缸一个拉动另一个推动，使镜架3准确转动， 带动槽式太阳能镜面4不间断的跟踪太阳运动。槽式太阳能镜面4跟踪太阳的方式大致可 分为两类光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为 方便，缺点是受到天气的影响很大。根据视日运动轨迹跟踪则是通过数学上对太阳轨迹的 预测，从理论上精确地计算太阳运行轨迹，按一定的程序驱动执行机构跟踪太阳，缺点是有 累积误差。本实用新型的日踪传感器就是采用光电跟踪的方式，主要用于天气晴朗的情况 下控制槽式太阳能镜面4的姿态；DPU控制器是采用根据视日运动轨迹跟踪的方式，用于天 气恶劣的情况下控制槽式太阳能镜面4的姿态；在白天，槽式太阳能镜面4由东至西旋转， 第二天，槽式太阳能镜面4仍然要从东至西的运动，所以DPU控制器还负责在夜晚控制槽式 太阳能镜面4自动回位至太阳升起时的接收位置，为第二天的跟踪作好准备。所述的DPU 控制器是一个DCS系统的分布处理单元，该单元根据给定的太阳仰角公式自动计算液压缸 的伸缩量，为液压缸提供槽式太阳能镜面4跟踪太阳轨迹运动的设定值，同时还要协调两 个液压缸的配合，在具体执行时，需要将槽式太阳能镜面4的实际位置值不断的与设定值 比较，根据比较结果通过调节液压缸的伸缩量使槽式太阳能镜面4的姿态保持到精确的给 定位置，或由安装有日踪轨迹程序的计算机控制液压控制装置。在没有太阳的天气情况下， 日踪传感器无法正常工作，这时DPU控制器根据太阳仰角公式对槽式太阳能镜面4进行控 制。太阳仰角公式中的角度以日出方向的水平线为0度角；太阳仰角公式为sin(h Θ ) = sin( δ ) X sin (Φ)+cos ( δ ) Xcos(O) Xcos( τ )式中h Θ:太阳高度角；A 太阳方位角；δ 太阳赤纬角；δ = 23. 45 X sin (360 X (284+n) /365)η:积日，一年中的天数，从1月1日到要计算日的天数，即计算日的日期在当年内 的顺序号；Φ 地理纬度；τ 太阳时角，以正午时，τ = O计算。
权利要求一种槽式太阳能控制装置，其构成包括固定在地面上的机架(1)和设在机架(1)两侧的支架(2)，机架(1)和支架(2)上固定有镜架(3)，镜架(3)上固定有镜面(4)；其特征在于机架(1)上安装有相互连接的液压控制装置和控制装置，液压控制装置连接曲柄机构的一端，曲柄机构的另一端连接镜架(3)。
2.根据权利要求1所述槽式太阳能控制装置，其特征在于所述的液压控制装置安装 在机架(1)上，液压控制装置包括A液压缸(8)和B液压缸(9)，A液压缸(8)和B液压缸 (9)分别与液压控制箱(10)连接；A液压缸(8)和B液压缸(9)的顶杆(11)连接在曲柄机 构的一端，曲柄机构另一端连接在镜架(3)上。
3.根据权利要求2所述槽式太阳能控制装置，其特征在于所述曲柄机构的构成包括 A转动盘(12)和B转动盘(13)，A转动盘(12)和B转动盘(13)经转动轴(14)连接，转动 轴(14)两端分别与镜架(3)连接。
4.根据权利要求3所述槽式太阳能控制装置，其特征在于构成所述曲柄机构的A转 动盘(12)和B转动盘(13)外形呈不规则三角形，其上有连接孔(15)。
5.根据权利要求1所述槽式太阳能控制装置，其特征在于所述镜架(3)由一组以上 组成，相邻的两组镜架(3)均与连接板(23)连接，二个连接板(23)之间经从动轴(25)固 定连接、连接板(23)的一端与固定在支架(2)上的连接座(26)通过连接轴销(24)连接。
6.根据权利要求2所述槽式太阳能控制装置，其特征在于所述的液压控制箱(10)内 设有液压泵(16)，液压泵(16)经比例换向阀(17)分别与A控制回路(18)和B控制回路(19)连接；A控制回路(18)和B控制回路(19)分别与A液压缸(8)和B液压缸(9)连接。
7.根据权利要求6所述槽式太阳能控制装置，其特征在于所述的A控制回路(18)和 B控制回路(19)结构相同，两个控制回路分别包括两个泄流电磁球阀(20)和两个控制电磁 球阀(21)；两个泄流电磁球阀(20)分别连接在A液压缸(8)或B液压缸(9)两端与回油 槽之间；两个控制电磁球阀(21)分别连接在A液压缸(8)或B液压缸(9)两端与比例换向 阀(17)输出端之间。
8.根据权利要求6或7所述槽式太阳能控制装置，其特征在于所述的泄流电磁球阀(20)和控制电磁球阀(21)均为螺纹插装电磁球阀；所述的液压泵(16)为轴向柱塞泵。
9.根据权利要求1或2所述的这种槽式太阳能控制装置，其特征在于所述的控制装 置采用闭环控制、由日踪传感器(5)或DPU控制器(6)构成，所述的液压控制箱(10)与智 能控制装置(22)电气连接，智能控制装置(22)与安装在镜架(3)上的日踪传感器(5)或 设在机房的DPU控制器(6)电气连接。
10.根据权利要求9所述的这种槽式太阳能控制装置，其特征在于所述的DPU控制器 (6)由一个或一个以上的DCS处理单元构成，或由安装有日踪轨迹程序的计算机构成。
专利摘要本实用新型公开了一种槽式太阳能控制装置，其构成包括固定在地面上的机架(1)和设在机架(1)两侧的支架(2)，机架(1)和支架(2)上固定有镜架(3)，镜架(3)上固定有镜面(4)；机架(1)上安装有液压控制装置，液压控制装置与日踪传感器(5)或DPU控制器(6)连接，液压控制装置连接曲柄机构的一端，曲柄机构的另一端连接镜架(3)；本实用新型结构合理、简单，能够自动跟踪太阳控制槽式太阳能系统运转，跟踪精度高，不受天气影响能够全天候工作，运载能力强，提高了太阳能集热器的工作效率同时减少了投资建设的成本。
文档编号H02N6/00GK201590778SQ20092024718
公开日2010年9月22日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者宋广, 李和平, 王令怡, 赵芫桦 申请人:中国华电工程(集团)有限公司;郑州科润机电工程有限公司