专利名称：用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭式液压传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于太阳能热发电系统的液压传动装置，具体涉及一种 用于塔式太阳能热发电系统的定日镜上的闭式液压传动装置。
背景技术：
塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统，其基本形式是利 用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上，用以 产生高温，加热工质产生过热蒸汽或高温气体，驱动汽轮机发电机组或燃气 轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。研究表明，在大规模发电方 面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术中成本最低的一种方式。定 曰镜是一种由镜面(反射镜)、镜架(支撑结构)、跟踪传动装置及其控制系 统等组成的聚光装置，用于跟踪接收并聚集反射太阳光线进入位于接收塔顶 部的集热器内，是塔式太阳能热发电站的重要组成部分。跟踪传动装置及其 控制系统是保证定日镜运动和定位的重要装置，其性能决定定日镜的工作效 率，进而影响整个塔式太阳能热发电系统的发电效率。因此，定日镜的传动 装置及其控制系统是塔式太阳能热发电系统的关键部分。
现在主流的定日镜均采用双轴跟踪控制，方位轴和俯仰轴各有一套传动 装置。目前效果较好的控制系统为开-闭环混合控制方式，其跟踪定位过程 当太阳入射光产生偏离误差超过容许值时，监控计算机根据太阳运行规律和 定日镜经纬度等计算入射太阳光方位角，并发送至跟踪定位控制器(控制器
可为DSP、 PLC或者单片机)，跟踪定位控制器同时通过安装在定日镜上编码
器获得定日镜实时的方位和角度值，计算得到定日镜在方位角和高度角方向 转动的角度，控制驱动电机按照设定的方向和位置转动，达到预定位置，实 现开环控制。闭环跟踪传感器在定日镜开环控制预定位置附近进行精确定位， 实现闭环跟踪。当太阳入射光线的偏离误差消除后，控制器控制驱动电机停 止转动，完成一个控制周期。当下一次太阳入射光偏离误差产生时，重复以 上的控制过程。该控制方式结合开、闭环控制的优点，既不会出现累积误差，也不会因阴雨多云天气导致跟踪系统的失效，是一种跟踪精度高，反应速度 快的控制系统。
在定日镜的传动装置及其控制系统中，其传动装置是重要的一环，因为
定曰镜需要将太阳光反射到距离地面60米甚至更高的塔顶部的接收器，定日
镜位置的微小变化都会引起反射光在接收器上较大的偏差，所以现有定日镜 大多数采用无间隙齿轮减速器、液压传动或两者的组合。齿轮减速器的传动 方式的缺点是无间隙齿轮加工精度要求非常高，制造成本高，传动效率低， 传动比固定，无法适应全天候工作，在大输出载荷时结构复杂庞大，齿轮容 易磨损且磨损后严重影响跟踪定位精度，维修成本高，因此大面积和大质量 的定日镜传动中均采用液压传动装置。液压传动装置的优点是出力大，但现 有的定日镜液压传动装置包括油泵、油缸、控制阀及各种管路，系统需要的
空间也很大；液压回路为开式，油液在沙漠等恶劣环境下容易被污染，而且 各种控制阀及相关的电气设备较多，发生故障的概率就大，需要定期的检査 和维护，增加维护成本；而且采用阀控原理的液压传动系统效率较低，最高 效率约为70%，这也制约了定日镜液压传动装置的推广。
发明内容
本发明为了解决现有的定日镜的液压传动装置存在安装空间大、效率低、 控制可靠性差的问题，进而提供一种用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭 式液压传动装置。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是本发明所述用于太阳能 热发电系统的定日镜上的闭式液压传动装置包括交流伺服电机或变频电机、 双向定量泵、预压式空气滤清器、密闭压力油罐、补油阀总成、双向液压锁 总成和摆动液压马达，所述交流伺服电机或变频电机与双向定量泵连接，双 向定量泵与摆动液压马达之间构成闭式回路，双向定量泵的泄油口与密闭压 力油罐连通，预压式空气滤清器与密闭压力油罐连通，补油阀总成并联在闭 式回路上并与密闭压力油罐连通，双向液压锁总成串联在闭式回路上。
本发明的有益效果是本发明具有结构简单、控制可靠、重量轻、安装 体积小、传动效率高等优点。本发明的使用可使太阳能热发电系统的定曰镜 具有跟踪精度高、制造成本低、能源利用率高的优点。本装置采用模块化集
4成设计，没有泵站及过长的管路，安装体积小，装置中没有电磁(电液)阀， 没有溢流和节流损失，因此可靠性提高，控制也更加简单，是一种传动效率 高、输出负载大，使用寿命长，维护简单方便的定日镜液压传动装置。本发 明的具体优点主要表现在以下几个方面传动装置通过控制交流伺服电机(或 变频电机)1的转向、转速和运转时间来控制摆动液压马达9的方向、速度和 位移，去除了阀芯容易卡滞的电液(电磁)阀，减少控制元件数目，简化了 液压控制回路，增强系统可靠性。本发明中，交流伺服电机(或变频电机)1 的转速可以根据环境的改变(如风力的大小)而改变，并可无级调速，而不 是总工作在固定转速上。其特点是在开环控制时可以以较快的速度运动，在 恶劣的大风天气和闭环精确定位时则采用较低的转速，保护定日镜的安全和 提高跟踪定位精度。去除了溢流阀和节流阀，避免了溢流损失和节流损失， 传动效率和能源利用率高于传统液压传动装置，节能高效。本发明采用液压 闭式回路，储油罐可以做的很小，而且油罐可以做成密闭压力式，这样整个 液压系统密封的非常好，在恶劣的环境中(如风沙大的沙漠中，这也是太阳 能发电站的主要选址之一)亦能工作良好。当摆动液压马达9达到指定位置 而停止时，交流伺服电机(或变频电机)l亦可停止运转，直到下一次跟踪定 位指令的发出，这也节省了能源。此时，摆动液压马达9的位置靠双向液压
锁总成6来保持，省去了机械锁紧装置。本发明采用闭式液压系统，油箱体
积很小，驱动电机、油罐及集成阀块与摆动液压马达直接相连接，无外置的 液压管路，使得传动装置及驱动装置的体积更小，并实现模块化设计，方位 角和高度角调整时均可采用该传动装置和驱动装置，互换性好，该装置可以 整体安装，发生故障亦可整体替换，维护简单快捷。
图l是本发明的原理示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一如图1所示，本实施方式所述的用于太阳能热发电系 统的定日镜上的闭式液压传动装置包括交流伺服电机或变频电机1、双向定量
泵2、预压式空气滤清器3、密闭压力油罐4、补油阀总成5、双向液压锁总 成6和摆动液压马达9，所述交流伺服电机或变频电机1通过联轴器与双向定
5量泵2连接，双向定量泵2与摆动液压马达9之间构成闭式回路20，双向定 量泵2的泄油口与密闭压力油罐4连通，预压式空气滤清器3通过油管与密 闭压力油罐4连通，补油阀总成5并联在闭式回路20上并通过油管与密闭压 力油罐4连通，双向液压锁总成6串联在闭式回路20上。双向液压锁总成6 串联在闭式回路中，可以实现传动及驱动装置的双向传动，又能在传动装置 停止工作时封闭液压回路，锁定摆动液压马达9。密闭压力油罐4、补油阀总 成5和预压式空气滤清器3组成的无动力补油装置。交流伺服电机(或变频 电机)1与双向定量泵2根据实际情况可以设置在阀块上，也可以设置在摆动 液压马达9上。
具体实施方式
二如图1所示，本实施方式所述预压式空气滤清器3由 空气过滤器3-1、进气单向阀3-2和排气单向阀3-3组成，所述进气单向阀 3-2和排气单向阀3-3通过油管并联构成回路3-4，空气过滤器3-1与回路3-4 的一端串接，回路3-4的另一端与密闭压力油罐4连通。在密闭压力油罐4 上安装预压式空气滤清器3，可保证密闭压力油罐具有一定的正压力。其它组 成及连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三如图1所示，本实施方式所述补油阀总成5由两个插 装式液控单向阀5-1对接构成。由两个插装式液控单向阀5-1串接构成的补 油阀总成5并联在闭式回路中，能可靠地保证定量泵的吸油口与(小型)密 闭压力油罐4内液压油相通，补偿双向定量泵2和摆动液压马达9的泄漏， 保证低压管道(油管)内的压力大于空气分离压，防止气穴现象和空气渗入。 其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四如图1所示，本实施方式所述双向液压锁总成6由两 个液控单向阀6-l组成，两个液控单向阀6-l对称串联在闭式回路20上。其 它组成及连接关系与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五如图1所示，本实施方式所述传动装置及驱动装置还 包括两个压力指示仪表7和截止阀8，所述截止阀8并联在闭式回路20上， 截止阀8的两端分别连接有压力指示仪表7。补油阀总成5、双向液压锁总成 6、截止阀8集成为一个集成阀体，使得液压系统结构紧凑。补油阀总成5、 双向液压锁总成6、压力指示仪表7接口、截止阀8均可集成到一个阀块上，
6使得闭式液压传动装置及驱动装置结构更加紧凑。密闭压力油罐4与所述集 成阀块相通。其它组成及连接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
六本实施方式可将摆动液压马达9 (执行元件)根据实际 需要替换为直线油缸。其它组成及连接关系与具体实施方式
一相同。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制， 凡采用等同变换或者是等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护 范围之内。
工作原理
本发明中，通过改变交流伺服电机(或变频电机)1的旋转方向、速度和 运行时间，就可以控制摆动液压马达9的运动方向、运动速度和位移。在(小
型)密闭压力油罐4上安装预压式空气滤清器3。预压式空气滤清器3由空气 过滤器、进气单向阀、排气单向阀等组成，从而简化了油箱结构，它的作用 是保证密闭压力油罐4内恒定的正压力，提高双向定量泵2的自吸能力。补 油阀总成5并联在闭式回路中，补油阀两端分别连接到双向定量泵2的A、 B 口， A、 B 口随着双向定量泵2的旋转方向改变而由吸油口转变为出油口或相 反。当A为出油口， B为吸油口时，A点压力油推开补油阀总成5中的与吸油 口 B相连的插装式液控单向阀5-1，使得双向定量泵2的吸油口 B与密闭压力 油罐4相通。反之亦然。所以补油阔总成5保证双向定量泵2的吸油口总能 与密闭压力油罐4内液压油相通，补偿闭式回路中的泄漏，保证低压管道内 的压力大于空气分离压，防止气穴现象和空气渗入。
本发明去掉传统液压传动系统中电磁方向阀、压力阀和速度阔，避免了 节流和溢流损失；用摆动马达替代现有液压定日镜传动装置中的油缸作为执 行元件，省去了直线运动到旋转运动的转换，本发明中采用交流伺服电机(或 变频器驱动的异步电机，这里称为变频电机)作为驱动元件，电机带动可双 向回转的定量泵为摆动马达提供动力，通过改变电机的运转方向、运转速度 和运转速时间来实现跟踪定位系统的方向、速度和位置控制，进而实现对定 日镜方位角和高度角的精确控制。
权利要求
1、一种用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭式液压传动装置，所述液压传动装置包括交流伺服电机或变频电机(1)、双向定量泵(2)、预压式空气滤清器(3)、密闭压力油罐(4)、补油阀总成(5)、双向液压锁总成(6)和摆动液压马达(9)，其特征在于所述交流伺服电机或变频电机(1)与双向定量泵(2)连接，双向定量泵(2)与摆动液压马达(9)之间构成闭式回路(20)，双向定量泵(2)的泄油口与密闭压力油罐(4)连通，预压式空气滤清器(3)与密闭压力油罐(4)连通，补油阀总成(5)并联在闭式回路(20)上并与密闭压力油罐(4)连通，双向液压锁总成(6)串联在闭式回路(20)上。
2、 根据权利要求1所述的用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭式液压 传动装置，其特征在于所述预压式空气滤清器(3)由空气过滤器(3-1)、 进气单向阀(3-2)和排气单向阀(3-3)组成，所述进气单向阀(3-2)和排 气单向阀(3-3)并联构成回路(3-4)，空气过滤器(3-1)与回路(3-4)的 一端串接，回路(3-4)的另一端与密闭压力油罐(4)连通。
3、 根据权利要求1或2所述的用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭式 液压传动装置，其特征在于所述补油阀总成(5)由两个插装式液控单向阀(5-1)串接构成。
4、 根据权利要求3所述的用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭式液压 传动装置，其特征在于所述双向液压锁总成(6)由两个液控单向阀(6-1) 组成，两个液控单向阀(6-1)对称串联在闭式回路(20)上。
全文摘要
用于太阳能热发电系统的定日镜上的闭式液压传动装置，它涉及一种液压传动装置。本发明解决了现有的定日镜的液压传动装置存在安装空间大、效率低、控制可靠性差的问题。本发明所述交流伺服电机或变频电机与双向定量泵连接，双向定量泵与摆动液压马达之间构成闭式回路，双向定量泵的泄油口与密闭压力油罐连通，预压式空气滤清器与密闭压力油罐连通，补油阀总成并联在闭式回路上并与密闭压力油罐连通，双向液压锁总成串联在闭式回路上。本明具有传动及驱动形式简单、可靠性好、传动效率和能源利用率高、节能效果好的优点，并且使用寿命长，制造和维护成本低，模块集成化设计的传动装置及驱动装置，特别适合大规模和大质量的定日镜。
文档编号F15B15/18GK101509473SQ200910071589
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者涛 刘, 刘庆和, 刘汶峰, 姜继海, 舒 张, 洋 白, 罗念宁, 苏文海, 赵立军 申请人:哈尔滨工业大学;威海人合机电工程有限公司