一種反射鏡對準檢測裝置的製作方法

2023-06-18 16:27:36

專利名稱：一種反射鏡對準檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及反射鏡技術領域，具體涉及一種反射鏡對準檢測裝置。
背景技術：
隨著經濟社會的不斷發展，能源的需求與日俱增，化石能源存在汙染日益嚴重且不可再生的問題，發展清潔可再生的能源勢在必行。太陽能儲量豐富，是一種環保清潔的可再生能源。利用太陽能發電或進行工業熱利用是未來能源利用的一種重要形式。由於太陽光的直射輻射量通常在500_2000W/m2，能量密度相對較低，進行太陽光利用時，通常採用聚光裝置將太陽光聚集到某一個點或者面上，提高該位置的輻射光強，使太陽率用效率達到更高。太陽能熱發電系統就採用了太陽聚光系統，太陽光聚焦後可以將工質加熱到400度至1200度的高溫，利用高溫產生蒸汽進入傳統的汽輪機系統進行發電。太陽光的聚光有多種實現方式，如有悠久使用歷史的太陽灶，採用了一種旋轉拋物面形狀，將照射的太陽光聚焦到一點。在大規模的太陽光聚光發電或者熱利用系統中，常用的聚光形式包括碟式、拋物線槽式、塔式以及線性菲涅耳式等。線性聚焦式聚光系統，一般包括多列平行布置的反射鏡，聚光時調整每一列反射鏡的角度，將光線聚焦到同一個位置，即焦線處，在該位置布置集熱器或光伏電池等輻射吸收裝置，獲得比較高的聚光能量。在對太陽進行聚光利用時，由於太陽在不停的運動，反射鏡片如果靜止不動，太陽光反射光的方向會隨著時間不斷變化，不能使光線總是會聚到所布置的輻射利用裝置上。因此需要設置一套太陽跟蹤系統，根據太陽、輻射吸收裝置以及反射鏡的位置，調節反射鏡的角度，來保證太陽光的反射光會聚到輻射吸收裝置上。。通常輻射吸收裝置都比較小，反射鏡偏離正確位置一個很小的角度，都可能使反射光偏出輻射吸收裝置，因此需要設置反射鏡對準檢測裝置，來確保反射鏡的準確的聚焦，提高輻射吸收裝置收集的能量。針對此情形，本實用新型提出了一種反射鏡對準檢測裝置及其工作方法，並根據實際應用中出現的問題，進行了優化設計。
發明內容為了克服上述現有技術存在的缺點，本實用新型的目的在於提供一種反射鏡對準檢測裝置，使得反射聚光系統的反射鏡能夠很好的跟蹤入射光線，提高整個系統收集的能量。為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種反射鏡對準檢測裝置，包括反射輻射測量裝置5，對反射聚光系統中反射鏡是否對準進行檢測，反射聚光系統包括輻射吸收裝置I、反射鏡2、反射鏡調整驅動系統3以及控制器4，輻射吸收裝置I布置在反射鏡2聚焦的位置，反射鏡調整驅動系統3輸入端和控制器4電連接，反射鏡調整驅動系統3輸出端和反射鏡2相連接，反射輻射測量裝置5下端輻射入射口正對反射鏡2，反射輻射測量裝置5輸出端和控制器4相連接。
3[0011]所述反射輻射測量裝置5為直輻射儀。還包括用於直接測量入射輻射的參考輻射測量裝置8，所述參考輻射測量裝置8的輻射入射口正對入射光線，所述參考輻射測量裝置8輸出端和控制器4相連接。當所述反射鏡2為多列時，在垂直於每列反射鏡2長度方向上均配備有反射輻射測量裝置5。當所述反射鏡片2為多列時，輻射吸收裝置I附近只布置一個反射輻射測量裝置5，反射輻射測量裝置5配置在旋轉機構601的固定底座61上，旋轉機構601的電機與控制器4相連，所述反射輻射測量裝置5能夠在控制器4的控制下通過旋轉機構601進行旋轉。所述旋轉機構601包括固定底座61及安裝反射輻射測量裝置5的平臺54，底座61上有兩個平行的光滑T型導軌，平臺54通過邊緣的卡槽固定在底座61的T型導軌上並可沿著導軌自由滑動，平臺54內設有驅動裝置53，驅動裝置53包括電機和與電機相連的齒輪，齒輪與底座61上的齒條65相嚙合，控制器4和驅動裝置53的電機相連接，通過電機帶動齒輪，進而帶動齒條65轉動，實現平臺54在底座61上的移動。所述反射輻射測量裝置5及固定底座61上配置有定位裝置，所述定位裝置包括設置在平臺54上的定位孔52以及固定底座61沒有齒條65 —面上安裝的定位銷控制機構63，所述定位銷控制機構63包括帶有軌道的外殼68，固定在外殼68上的電機及絲槓66，卡在軌道上並與絲槓66配合的移動板67，以及安裝在移動板67上的能插入定位孔52內的定位銷62及其附屬彈簧。通過調整鏡片角度的驅動系統3調整反射鏡2角度至分析計算得到的反射角度附近，旋轉反射鏡片，控制器4對反射輻射測量裝置5測得的輻射值及對應的反射鏡2位置進行記錄和分析，最大反射輻射值對應的反射鏡2位置即為最佳反射鏡2位置。或者通過調整鏡片角度的驅動系統3調整反射鏡2的角度，同時用反射輻射測量裝置5對反射鏡2反射的輻射量進行測量，控制器4對反射輻射測量裝置5測得的輻射值與參考輻射測量裝置8測得的輻射量相比較，直到測得的反射輻射量與參考輻射測量裝置8測得的輻射量相一致時對應的反射鏡2位置即為最佳反射鏡2位置，需要充分考慮輻射測量裝置5以及輻射測量裝置8與所測輻射之間的夾角，使兩個輻射測量裝置測得的輻射值具有可比性。所述一種反射鏡對準檢測裝置用於線性太陽聚光系統。本實用新型提供了一種反射鏡對準檢測裝置，尤其適用於具有多列反射鏡的應用，使得反射聚光集熱系統的反射鏡能夠很好的跟蹤入射光線，提高整個系統收集的熱量，在大規模的太陽聚光發電的應用中，顯著降低反射鏡對準檢測的成本。

[0021]圖[0022]圖[0023]圖[0024]圖[0025]圖[0026]圖
I是反射鏡對準檢測裝置及線性聚焦鏡場系統。
2是反射鏡對準檢測裝置工作流程圖。
3是反射輻射測量裝置對準反射輻射示意圖。
4是線性聚焦鏡場中面對多列反射鏡的多個反射輻射測量裝置示意圖。
5是線性聚焦鏡場中面對多列反射鏡的單個可旋轉反射輻射測量裝置示意圖。6是一種反射輻射測量裝置旋轉機構及其機械定位示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作更詳細的說明。如圖I所示，本實用新型一種反射鏡對準檢測裝置，包括反射輻射測量裝置5，對反射聚光系統中反射鏡是否對準進行檢測，反射聚光系統包括輻射吸收裝置I、反射鏡2、反射鏡調整驅動系統3以及控制器4，輻射吸收裝置I布置在反射鏡2聚焦的位置，反射鏡調整驅動系統3輸入端和控制器4電連接，反射鏡調整驅動系統3輸出端和反射鏡2相連接，控制器4能夠通過反射鏡調整驅動系統3對反射鏡2進行角度調整，反射輻射測量裝置5下端輻射入射口正對反射鏡2，對反射鏡2投向輻射吸收裝置I的反射輻射進行測量，反射輻射測量裝置5輸出端和控制器4相連接，測量結果輸出到控制器4，在控制器4內判斷反射鏡是否對準並可通過反射鏡調整驅動系統3調整反射鏡至對準位置。本實施例的反射輻射測量裝置5為直輻射儀。線性聚光系統包含多列平行布置的反射鏡2，這些反射鏡2將入射的太陽光9以反射光90的形式反射到布置在焦線位置上的輻射吸收裝置I上。輻射吸收裝置I可以是太陽能真空集熱管或光伏電池等。調整鏡片角度的驅動系統3通過鏡片旋轉機構31對鏡片進行旋轉。優選的，本實用新型一種反射鏡對準檢測裝置，還包括用於直接測量入射輻射的參考輻射測量裝置8，所述參考輻射測量裝置8的輻射入射口正對入射光線，所述參考輻射測量裝置8輸出端和控制器4相連接。如圖2所示，本實用新型一種反射鏡對準檢測裝置的運行方法，通過調整反射鏡2角度的驅動系統3調整反射鏡2角度至分析計算得到的反射角度附近，旋轉反射鏡片，控制器4對反射輻射測量裝置5測得的輻射值及對應的反射鏡2位置進行記錄和分析，最大反射輻射值對應的反射鏡2位置即為最佳反射鏡2位置。線性聚光系統一般包括多列平行布置的反射鏡2，每列反射鏡2的長度都很長，通過反射鏡拼接而成，某些位置反射鏡2之間可能留有間隔。在布置反射輻射測量裝置5時，需要確保反射輻射不會正對著間隔處。為避免反射輻射測量裝置5正對間隔，也可以採取在反射輻射測量裝置5平行於鏡面長度方向上進行加長的措施，保證能夠測得反射鏡2的反射輻射。優選的，本實用新型一種反射鏡對準檢測裝置的運行方法，控制器4也可以與參考輻射測量裝置8 —起工作，參考輻射測量裝置8得到當前的太陽直輻射值，通過調整鏡片角度的驅動系統3調整反射鏡2的角度，同時用反射輻射測量裝置5對反射鏡2反射的輻射量進行測量，控制器4對反射輻射測量裝置5測得的輻射值與參考輻射檢測裝置測得的輻射量相比較，直到測得的反射輻射量與參考輻射檢測裝置測得的輻射量相一致時對應的反射鏡2位置即為最佳反射鏡2位置。測量輻射時，測量裝置與入射光線不正對時，由於餘弦效應的存在，測得的輻射值會比真實值小。因此反射輻射測量裝置5和參考輻射測量裝置8不正對入射光線時，也可以在控制器內考慮餘弦效應，當反射輻射測量裝置測得的結果與考慮餘弦效應後的參考輻射測量裝置一致時，即可認為反射鏡2已經到達最佳角度。如圖3所示，反射鏡2在跟蹤太陽光時，由於太陽位置時刻變化，在平行於反射鏡2的方向上，焦線上的某一點的接收到的反射輻射的方向也會發生變化。為了保證反射輻射測量裝置5能夠儘量準確的測得反射輻射，反射輻射測量裝置5需要安裝在一個旋轉支架6上，通過旋轉改變反射輻射裝置5與豎直方向的夾角5a，保證反射輻射測量裝置5能夠測得準確的反射輻射。在實際應用中，如果反射鏡的長度方向沿南北方向布置，角度5a隨著季節發生變化，但比較緩慢，可以隔幾天對反射輻射測量裝置的朝向進行調節。一種改變夾角5a的旋轉支架6可參考附圖5中的旋轉機構601設計。也可以通過在反射鏡2長度的方向上安裝多個反射輻射測量裝置5，從而避免其中一個反射輻射測量裝置5正對著反射鏡2間隔處，或者避免其中某個發生故障而無法測量反射福射。 如圖4所不,對方向一致的入射光9進行聚光時,每列反射鏡2的反射光90最終都將會聚到反射光焦線位置上的輻射吸收裝置I上，因此可以在每個反射光90的光路上設置一個反射輻射測量裝置5，用於調整每列反射鏡片2至最佳角度。如圖5所示，為降低反射鏡對準檢測成本，在具有多列平行反射鏡片2的線性聚光系統中，也可以只安裝一個反射輻射測量裝置5，反射輻射測量裝置5配置在旋轉機構601的固定底座61上，旋轉機構601的電機與控制器4相連，所述反射輻射測量裝置5能夠在控制器4的控制下通過旋轉機構601進行旋轉，並可以在底座61上移動到圖中5z、5y、5x等位置，對不同列反射鏡2的位置進行調整，5z、5y及5x等位置都位於反射鏡至聚焦焦線的連線上。如圖6所示,旋轉機構601包括固定底座61及安裝反射福射測量裝置5的平臺54，底座61上有兩個平行的光滑T型導軌，平臺54通過邊緣的卡槽固定在底座61的T型導軌上並可沿著導軌自由滑動，平臺54內設有驅動裝置53，驅動裝置53包括電機和與電機相連的齒輪，齒輪與底座61上的齒條65相嚙合，控制器4和驅動裝置53的電機相連接，通過電機帶動齒輪，進而帶動齒條65轉動，控制器4可以通過驅動電機53實現平臺54在底座61上的移動。為了實現反射輻射測量裝置的定位，可以通過在反射輻射測量裝置平臺的驅動裝置53中加入轉動記錄，通過轉動換算得到反射輻射測量裝置的位置，或者在底座61上對應各列反射鏡的位置處設置接近開關。附圖6還顯示了一種實現反射輻射測量裝置的更準確的定位裝置，所述定位裝置包括設置在平臺54上的定位孔52以及固定底座61沒有齒條65 —面上安裝的定位銷控制機構63，所述定位銷控制機構63包括帶有軌道的外殼68，固定在外殼68上的電機及絲槓66，卡在軌道上並與絲槓66配合的移動板67，以及安裝在移動板67上的能插入定位孔52內的定位銷62及其附屬彈簧。定位銷機構63在底座61上精確安裝，保證定位銷62能垂直穿過底座61。電機66轉動絲槓66可帶動移動板67沿外殼68上的軌道上下移動。反射測量裝置安裝平臺54上有錐形的定位孔52。當反射輻射測量裝置5在控制器4的驅動下沿著底座61滑動到定位銷62附近時，電機及絲槓66轉動移動滑動板67使定位銷62向測量裝置側移動，並使定位銷62的附屬彈簧適當受壓。定位孔52轉動到定位銷62附近時，定位銷62在附屬彈簧的作用下彈出使定位孔52與定位銷62精確配合，實現反射輻射測量裝置5的精確定位，準確測量對應的反射鏡2投向輻射吸收裝置I的反射輻射。當反射輻射測量裝置5繼續移動前，移動滑動板67使定位銷62退出定位孔52，保證反射輻射測量裝置5順利移動。
權利要求1.一種反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於包括反射輻射測量裝置(5)，對反射聚光系統中反射鏡是否對準進行檢測，反射聚光系統包括輻射吸收裝置(I)、反射鏡(2)、反射鏡調整驅動系統(3)以及控制器(4)，輻射吸收裝置(I)布置在反射鏡(2)聚焦的位置，反射鏡調整驅動系統(3)輸入端和控制器(4)電連接，反射鏡調整驅動系統(3)輸出端和反射鏡(2)相連接，反射輻射測量裝置(5)下端輻射入射口正對反射鏡(2)，反射輻射測量裝置(5)輸出端和控制器(4)相連接。
2.根據權利要求I所述的反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於所述反射輻射測量裝置(5)為直輻射儀。
3.根據權利要求I所述的反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於還包括用於直接測量入射輻射的參考輻射測量裝置(8)，所述參考輻射測量裝置(8)的輻射入射口正對入射光線，所述參考輻射測量裝置(8)輸出端和控制器(4)相連接。
4.根據權利要求I所述的反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於當所述反射鏡(2)為多列時，在垂直於每列反射鏡(2 )長度方向上均配備有反射輻射測量裝置(5 )。
5.根據權利要求I所述的反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於當所述反射鏡片(2)為多列時，輻射吸收裝置(I)附近只布置一個反射輻射測量裝置(5)，反射輻射測量裝置(5)配置在旋轉機構(601)的固定底座(61)上，旋轉機構(601)的電機與控制器(4 )相連，所述反射輻射測量裝置(5)能夠在控制器(4)的控制下通過旋轉機構(601)進行旋轉。
6.根據權利要求5所述的反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於所述旋轉機構(601)包括固定底座(61)及安裝反射輻射測量裝置(5)的平臺(54)，底座(61)上有兩個平行的光滑T型導軌，平臺(54)通過邊緣的卡槽固定在底座(61)的T型導軌上並可沿著導軌自由滑動，平臺(54)內設有驅動裝置(53 )，驅動裝置(53 )包括電機和與電機相連的齒輪，齒輪與底座(61)上的齒條(65 )相嚙合，控制器(4)和驅動裝置(53 )的電機相連接，通過電機帶動齒輪，進而帶動齒條(65)轉動，實現平臺(54)在底座(61)上的移動。
7.根據權利要求5所述的反射鏡對準檢測裝置，其特徵在於所述反射輻射測量裝置(5)及固定底座(61)上配置有定位裝置，所述定位裝置包括設置在平臺(54)上的定位孔(52)以及固定底座(61)沒有齒條(65) 一面上安裝的定位銷控制機構(63)，所述定位銷控制機構(63 )包括帶有軌道的外殼(68 )，固定在外殼(68 )上的電機及絲槓(66 )，卡在軌道上並與絲槓(66)配合的移動板(67)，以及安裝在移動板(67)上的能插入定位孔(52)內的定位銷(62)及其附屬彈簧。
專利摘要一種反射鏡對準檢測裝置，包括反射輻射測量裝置，對反射聚光系統中反射鏡是否對準進行檢測，反射聚光系統包括輻射吸收裝置、反射鏡、反射鏡調整驅動系統以及控制器，輻射吸收裝置布置在反射鏡聚焦的位置，反射鏡調整驅動系統輸入端和控制器電連接，反射鏡調整驅動系統輸出端和反射鏡相連接，反射輻射測量裝置下端輻射入射口正對反射鏡，反射輻射測量裝置輸出端和控制器相連接；控制器對調整反射鏡角度的驅動系統控制，反射輻射測量裝置對從反射鏡反射的輻射量測量，將輻射測量結果傳輸至控制器，在控制器內進行輻射量分析並控制驅動系統調節反射鏡的角度，使反射鏡反射至反射輻射測量裝置的輻射量最大，使反射鏡的聚光效果達到最優。
文檔編號G05D3/12GK202735853SQ20122026884
公開日2013年2月13日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者徐海衛, 許世森, 鄭建濤, 徐越, 劉明義, 裴傑, 李啟明, 劉冠傑 申請人:中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司