菲涅尔式反光镜组装置的逐日跟踪控制系统及其控制方法
【专利说明】菲涅尔式反光镜组装置的逐日跟踪控制系统及其控制方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于菲涅尔式光热电站的菲涅尔式反光镜组装置的逐日跟踪控制系统及其控制方法，属于太阳能光热利用装备技术。
【背景技术】
[0003]本发明所涉及的菲涅尔式反光镜组装置，是太阳能光热镜场的重要装置。它通过数以万计的菲涅尔式反光镜，将太阳光聚焦反射至集热装置上，加热存在于集热管内的导热油，再由导热油生成蒸汽实施发电。
[0004]为了有效提高太阳光集热效率，所述菲涅尔式反光镜应当直面太阳，而使太阳经反光镜反射到太阳能集热器。然而由于太阳从日出到日落在不间断的改变位置，因此就要用一个逐日跟踪控制系统，来实现菲涅尔式镜组装置的逐日跟踪旋转，以保证所述反光镜的太阳光入射角始终与太阳光的发射角相一致。
[0005]然而，已有技术的菲涅尔式镜组装置的逐时跟踪系统，由于存在着诸多如配置不先进，结构不合理等不足，以致造成所述反光镜组装置对位旋转不灵敏，对位不精准和所述反光镜组支架的耐用性较差等不足，直接影响着太阳光热电站的正常运行和发电效益。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种反光镜组装置对位旋转灵活，对位精准、耐用性好和控制方法简易正确的一种菲涅尔式反光镜组装置的逐日跟踪控制系统及其控制方法，以克服已有技术的不足。
[0007]本发明的第一个目的是提供一种菲涅尔式反光镜组装置的逐日跟踪控制系统，该控制系统包括依次电信连接的总控制器、菲涅尔式镜组控制器和包括驱动单元在内的菲涅尔式镜组装置，其中:
a、所述的总控制器用于控制和管理集热系统中所有的菲涅尔式镜组装置；
b、所述的菲涅尔式镜组控制器为一对一控制，每台菲涅尔式镜组控制器根据所述总控制器所发出的控制命令，控制一台所述的菲涅尔式镜组装置；
C、所述的总控制器包括跟踪控制模块、参数监控模块、数据存储模块和通讯模块；其中:
所述的跟踪控制模块控制菲涅尔式镜组装置的逐日追踪，通过所述跟踪控制模块，命令全镜场中所有的或者指定的一台到多台菲涅尔式镜组装置开始定日跟踪或者结束定日跟踪，或者通过所述跟踪控制模块对某一台菲涅尔式镜组装置进行手动控制；
所述的参数监控模块监控菲涅尔式镜组装置中的各类参数，包括集热管内流体的温度、压力、流量；天气、时间、地理位置等各类参数，用于总控制器判断决定全镜场所有镜组的工作模式； 所述的数据存储模块实施存储菲涅尔式镜组装置中的运行策略参数、运行历史数据，包括历史时间的集热管内流体的温度、压力、流量、天气各类数据；
所述的通讯模块实施与菲涅尔式镜组控制器的通讯，包括总控制器发给所述菲涅尔式镜组控制器改变工作模式的控制指令、菲涅尔式镜组控制器发给总控制器的运行数据信息;
所述的总控制器接收安装在菲涅尔式集热系统中的温度传感器和压力传感器返回的温度、压力、流量参数，根据所述温度、压力信息判断在跟踪过程中的所述菲涅尔式镜组装置是否处于正常工作状态，并对处于非正常工作状态的菲涅尔式镜组装置进行诊断，并调整其工作模式；
d、所述的菲涅尔式镜组控制器包括控制单元、存储模块、位置监测单元、通讯模块；其中:
所述的通讯模块连接到所述的控制单元，所述的通讯模块从所述的总控制器接收控制指令，并将所接收到的命令发送给所述的控制单元，通讯模块还将把记录的菲涅尔式镜组装置运行的各项数据发送到总控制器的数据存储模块中；
所述的存储模块实施存储所述菲涅尔式镜组控制器的配置参数，包括菲涅尔式镜组装置的零点位置、运行精度控制参数、方位偏角修正参数的各类配置信息；
所述的位置监测单元实施计算监测菲涅尔式镜组装置的实时倾斜角度；
所述的控制单元接收到所述总控制器所发出的命令后，用自身集成的算法计算出实时角度，并生成控制指令，所述控制指令通过驱动单元驱动菲涅尔式镜组装置以实现逐日追踪;
所述的控制单元中会记录并存储驱动单元的电机由手动设置的零点位置，并且所述的控制单元可以通过内置集成算法以及所述通讯模块反馈的由所述总控制器记录的各类地理、时间参数计算出目标角度，所述的控制单元接收所述位置监测单元反馈的菲涅尔式镜组装置的实时倾斜角度，将该实时倾斜角度与目标角度进行比较，根据比较结果计算旋转的角度和方向，最后根据所述旋转角度与方向驱动所述菲涅尔式镜组装置；
e、所述菲涅尔式镜组装置，有若干个菲涅尔式反光镜，且通过设在其支架左、右两侧的转动轴同轴串联连接成一台，而其驱动单元布置在左右两侧等量的所述菲涅尔式反光镜的中间部位(在菲涅尔式反光镜个数少的状态下，也可以单端驱动)，且其动力输出轴与所述菲涅尔式反光镜支架转动轴同轴传动连接；其中:
所述驱动单元包括伺服电机，减速器和编码器；且伺服电机的动力输出轴与减速器的动力输入轴传动连接，减速器的动力输出轴与所述菲涅尔式反光镜的支架转动轴传动连接，编码器与所述支架传动轴装接；且编码器与所述菲涅尔式镜组控制器电信连接，伺服电机接收菲涅尔式镜组控制器控制，从而在总控制器的控制下实现I台或多台或全部菲涅尔式反光镜组装置的逐日跟踪。
[0008]而其还包括油压阻尼组件，所述油压阻尼组件所包括的油压阻尼缸的一端与固定物件相铰接，而油压阻尼缸组件的活塞杆与阻尼杆一端相铰接，而阻尼杆的另一端与菲涅尔式反光镜的支架转动轴固定连接。
[0009]本发明第二个目的是提供一种采用以上所述的控制系统实现菲涅尔式反光镜组装置逐日跟踪控制的方法，而该方法在打开所述逐日跟踪控制系统后，依次包括以下步骤:
步骤a、总控制器接收参数监控模块发送的天气、时间参数判断此时菲涅尔式镜组装置进入何种工作模式，并同时向菲涅尔式镜组装置发送所述工作模式指令，使之进入该工作模式，所示总控制器向控制所述菲涅尔式镜组装置的菲涅尔式镜组控制器发送工作指令:步骤b、所示菲涅尔式镜组控制模块中的通讯器接收到总控制器通讯模块传输过来的工作指令后，根据其所述的控制单元所存储的跟踪算法、所述总控制器发送的当前所述镜菲涅尔式组装置的地理参数和时间参数，计算得到当前所述菲涅尔式镜组装置跟踪太阳所需要旋转的目标角度；
步骤c、所述菲涅尔式镜组控制器的位置监测单元从编码器获取所述菲涅尔式镜组装置的实时角度，计算出所述菲涅尔式镜组装置所需要旋转的方向和角度；
步骤d、所述菲涅尔式镜组控制器的控制单元，将计算得出的方向和角度命令通过的单元的伺服电机转动，并带动所述菲涅尔式镜组装置进行旋转，直到所述镜组装置的当前角度到达目标角度的规定偏差范围内。
[0010]本发明第三个目的是提供一种采用以上所述控制系统实现菲涅尔式反光镜组装置逐日跟踪控制的方法，用于实现无人值守的智能控制，而其在所述控制系统打开后，该方法依次包括:
步骤a、总控制器的参数监控模块实时采集当前菲涅尔式镜组装置的天气、时间参数，并判断此时菲涅尔式镜组装置进入何种工作模式，并同时向菲涅尔式镜组装置发送所述工作模式指令，进入该工作模式；
步骤b、总控制器的参数监控模块实时采集菲涅尔式发热集热系统中的温度传感器、压力传感器和导热介质流量各类工作状态参数，并通过设定各类阀值来判断菲涅尔式镜组装置是否处于逐日跟踪的工作状态；
步骤C、根据步骤a得到的各类工作状态参数，判断菲涅尔式镜组装置是否处于逐日跟踪的工作状态，如果菲涅尔式镜组装置处于逐日跟踪状态并且温度等工作状态高于给定的阀值，则处于非正常工作状态，执行下一步骤；否则，继续处于监控各类参数状态；
步骤d、判断所述菲涅尔镜组控制器是否处于自动诊断状态，如为自动诊断状态，所述菲涅尔式镜组控制器发出控制指令，驱动驱动单元使所述菲涅尔式镜组装置的集热管偏离原聚焦点，同时发送报警和处理信息到所述总控制器；如为手动处理状态，则暂停菲涅尔式镜组装置的逐日追踪，并向所述总控制器报警，等待运行维护人员进行手动操作。
[0011]上述技术方案得以实施后，本发明所具有的所述控制系统配置先进，机械构件