CN102338485B

CN102338485B - 槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法及装置

Info

Publication number: CN102338485B
Application number: CN2011101558717A
Authority: CN
Inventors: 俞竹青; 陈丹; 史国栋
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Liyang Chang Technology Transfer Center Co., Ltd.
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: CN102338485A

Abstract

本发明公开一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法及装置。该方法通过电阻应变片组成的两个桥路对双液压缸的扭矩大小和方向进行检测，当扭矩方向相反并达到保护阈值时，指令保护电磁阀控制聚光器驱动单元停止工作，该方法操作简单，检测精确；该装置包括电阻应变片、差分放大电路、控制计算机和保护电磁阀，将应变片构成电阻桥，则电阻应变量的变化转化为电压模拟量的变化，经信号放大电路放大后就可以得到伏级电压模拟量，经过A/D转换输入到控制计算机；控制计算机对数据处理，如果发现双液压缸扭矩相反对抗，则立即输出指令停止聚光器驱动电源工作，该装置结构简单，检测快速。

Description

槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法及装置

技术领域

本发明涉及安全保护领域，尤其涉及一种对槽式太阳能热发电聚光器驱动单元的聚光器驱动扭矩的检测方法及其安全保护方法及装置。

背景技术

可再生能源中，太阳能热发电技术是一项具有大规模化能力、近期内即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。

槽式太阳能热发电主要是借助槽形抛物面聚光器将太阳光聚焦发射到接收聚热管上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电。基于槽式系统的太阳能热电站主要包括：大面积槽形抛物面聚光器、跟踪装置、热载体、蒸汽产生器、蓄热系统和常规循环蒸汽发电系统。槽形抛物面聚光器是由一个液压驱动单元和多个槽形抛物面聚光器单元组成。由于槽形抛物面聚光器幅宽6米总长度可达150米或更长，这样的巨幅面积在迎风跟踪太阳时为了克服巨大的风压力需要巨大扭矩来驱动，因此一般驱动单元采用中高压力的双液压缸构成推挽驱动结构。驱动控制系统通过继电器和电磁阀控制双液压缸工作，双液压缸在工作中始终保持驱动扭矩同向形成合扭矩推动聚光器跟踪太阳。但在工程实际中出现过由于驱动控制系统出错致使双液压缸错误动作而导致了扭矩方向相反对抗的现象，在液压缸巨大推力对抗的过程中驱动单元结构发生扭曲变形成为重大事故。为了防止这种事故的发生，有必要对驱动单元中双液压缸的扭矩进行监测，如果意外发生双液压缸的扭矩相反对抗则立即停止液压系统工作，以达到保护驱动单元的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种对槽式太阳能热发电聚光器驱动单元的双液压缸扭矩相反对抗的情况进行监测和保护方法。

本发明的另一目的是提供一种及对槽式太阳能热发电聚光器驱动单元的双液压缸进行保护的装置。

本发明采用的技术方案是：

一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法，包括以下步骤：

S1：电阻应变片RA1、RA2分别安装于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凹点表面位置，电阻应变片RA3、RA4分别安装于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凸点表面位置；

S2：电阻应变片RB1、RB2分别安装于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凹点表面位置，电阻应变片RB3、RB4分别安装于第三传动板和第四传动板形轮廓上凸点表面位置；

S3：所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4组成电桥A，所述电阻应变片RA1、RA4连接电源正极；所述电阻应变片RB1、RB2、RB3和RB4组成电桥B,所述电阻应变片RB2、RB3连接电源正极；

S4：检测所述电桥A的桥路电压VA和所述电桥B的桥路电压VB，并进行比较；当桥路电压VA和桥路电压VB异向并超过保护阈值，指令保护电磁阀控制聚光器驱动单元停止工作。

进一步，所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4规格相同；所述RB1、RB2、RB3和RB4规格相同。

进一步，对所述桥路电压VA和桥路电压VB放大后进行比较。

一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护装置，包括电阻应变片、差分放大电路A、差分放大电路B、监控计算机和保护电磁阀；所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4组成电桥A，所述电阻应变片RA1、RA4连接电源正极，所述电桥A的桥路接入差分放大电路A的两级；所述电阻应变片RB1、RB2、RB3和RB4组成电桥B,所述电阻应变片RB2、RB3连接电源正极，所述电桥B的桥路接入差分放大电路B的两级；所述差分放大电路A和差分放大电路B输出到监控计算机，所述监控计算机与保护电磁阀连接；所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4规格相同；所述RB1、RB2、RB3和RB4规格相同。

进一步，所述电阻应变片RA1、RA2分别安装于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凹点表面位置，所述电阻应变片RA3、RA4分别安装于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凸点表面位置；所述电阻应变片RB1、RB2分别安装于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凹点表面位置，所述电阻应变片RB3、RB4分别安装于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凸点表面位置。

本发明的有益效果：通过槽式太阳能热发电聚光器驱动单元的动力传动板上配置电阻应变片，将应变片构成电阻桥，监测动力传动板受到液压缸推动时配置的电阻应变片有电阻的变化情况，其变化的方向和大小与液压缸推动扭矩成一定的函数关系，当监测到双液压缸扭矩相反对抗，则立即停止液压站工作，以达到保护驱动单元的目的。该装置结构简单，检测快速，可以对驱动单元进行有效保护。

附图说明

图1 聚光器驱动单元结构正视图。

图2 聚光器驱动单元结构左视图。

图3 实施例的电路连接图。

其中：1.第一液压缸；2.第二液压缸；3.第一动力传动板；4.第二动力传动板；5.第三动力传动板；6.第四动力传动板；7.支撑轴承；8.中心轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行进一步的描述。

如图1、图2所示，聚光器驱动单元为双液压缸结构，其基座上固定有两支撑臂，支撑臂通过支撑轴承7与中心轴8连接；重心轴7穿过位于支撑臂间的第一动力传动板3、第二动力传动板4、第三动力传动板5和第四动力传动板6；第一液压缸1底端与基座活动连接，上端与第一传动板3和第二动力传动板4的底端活动连接；第二液压缸2底端与基座活动连接，上端与第三传动板5和第四动力传动板6的底端活动连接。第一动力传动板3、第二动力传动板4、第三动力传动板5和第四动力传动板6的上端连接槽式太阳能的驱动轴。工作时，第一液压缸1和第一液压缸2的上下运动配合带动传动板顺时针和逆时针旋转，从而带动槽式太阳能的驱动轴旋转，以达跟踪太阳光的目的。

电阻应变片RA1、RA3安装于第一传动板3外形轮廓上凹凸点表面位置（传动板应变最大位置）；电阻应变片RA2、RA4安装于第二传动板4外形轮廓上凹凸点表面位置（传动板应变最大位置）；电阻应变片RA1、RA2位于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凹点表面位置，电阻应变片RA3、RA4位于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凸点表面位置；电阻应变片RB1、RB3安装于第三传动板外形轮廓上凹凸点表面位置（传动板应变最大位置）；电阻应变片RB2、RB4安装于第四传动板6外形轮廓上凹凸点表面位置（传动板应变最大位置）；电阻应变片RB1、RB2位于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凹点表面位置，所述电阻应变片RB3、RB4位于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凸点表面位置。

如图3所示，10V电源依次连接电阻应变片RA1与电阻应变片RA3后接入地线；10V电源依次连接电阻应变片RA4与电阻应变片RA2接入地线；电阻应变片RA1与电阻应变片RA3间的电压为VA1,其与差分放大电路A的正极相连；电阻应变片RA4与电阻应变片RA2间的电压为VA2，其与差分放大电路A的负极相连。

10V电源依次连接电阻应变片RB3与电阻应变片RB1后接入地线；10V电源依次连接电阻应变片RB2与电阻应变片RB4接入地线；电阻应变片RB1与电阻应变片RB3间的电压为VB1，其与差分放大电路B的正极相连；电阻应变片RB2与电阻应变片RB4间的电压为VB2，其与差分放大电路B的负极相连。差分放大电路A的输出电压VA与差分放大电路A的输出电压VB经过A/D转换输入到监控计算机的ADC0和ADC1口，监控计算机的输出口与保护电磁阀相连。该保护电磁阀与聚光器驱动单元的进行连接，用于紧急情况下控制聚光器驱动单元停止工作。

驱动单元中对双液压缸的扭矩进行监测和系统保护的步骤如下：

1）在第一动力传动板3上的点A1、A3上分别配置电阻应变片RA1、RA3，第二动力传动板4上的点A2、A4上分别配置电阻应变片RA2、RA4；其中A1、A2点位于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凹点表面位置，A3、A4点位于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凸点表面位置。

2）在第三动力传动板5上的点B1、B3上分别配置电阻应变片RB1、RB3，第四动力传动板6上的点B2、B4上分别配置电阻应变片RA2、RA4；其中B1、B2点位于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凹点表面位置，B3、B4点位于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凸点表面位置。

3）如图3所示，第一动力传动板3和第二动力传动板4上的电阻应变片RA1、RA2、RA3、RA4构成电桥A，第三动力传动板5和第四动力传动板6上的电阻应变片RB1、RB2、RB3、RB4构成电桥B。因采用相同规格的电阻应变片，则有

RA1=RA2=RA3=RA4=R （1）

RB1=RB2=RB3=RB4=R （2）

4）如图2所示，设定规定逆时针方向为正方向，顺时针方向为负方向。当第一液压缸1推时，形成逆时针扭矩MA为正，此时电阻应变片RA1、RA2产生ε压应变，其阻值减小ΔR，即RA1=RA2=R-ΔR；电阻应变片RA3、RA4产生ε拉应变，其阻值增大ΔR，RA3=RA4=R+ΔR。在图3所示的电路图中，电位VA1、VA2、VA则分别为：

（3）

（4）

（5）

其中，β：差分放大电路放大倍数。

显然，当第一动力传动板3和第二动力传动板4受到正扭矩的作用时，

>0；反之同理，当第一动力传动板3和第二动力传动板4受到负扭矩的作用时，

<0 。

5）当第二液压缸2拉时，形成逆时针扭矩MA为正，此时电阻应变片RB1、RB2产生ε拉应变，其阻值增大ΔR，即RB1=RB2=R+ΔR；电阻应变片RA3、RA4产生ε压应变，其阻值减小ΔR，即RB3=RB4=R-ΔR；。在图3所示的电路图中，电位VB1、VB2、VB则分别为：

（6）

（7）

（8）

其中，β：差分放大电路放大倍数。

显然，当第三动力传动板5和第四动力传动板6受到正扭矩的作用时，

>0；反之同理，当第三动力传动板5和第四动力传动板6受到负扭矩的作用时，

<0。

6）在检测计算机上设定保护阈值。监测计算机检测到电压信号VA和VB，如果VA和VB同向，说明液压缸工作正常；如果VA和VB反向且其数值超过保护阈值时，说明液压缸工作不正常，可能发生事故，从而指令保护电磁阀停止双液压缸工作，以达到保护驱动单元的目的。

Claims

1.一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法，其特征在于：所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4规格相同；所述RB1、RB2、RB3和RB4规格相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护方法，其特征在于：步骤S4中，对所述桥路电压VA和桥路电压VB放大后进行比较。

4.一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护装置，包括电阻应变片、差分放大电路A、差分放大电路B、监控计算机和保护电磁阀；其特征在于：所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4组成电桥A，所述电阻应变片RA1、RA4连接电源正极，所述电桥A的桥路接入差分放大电路A的两级；所述电阻应变片RB1、RB2、RB3和RB4组成电桥B,所述电阻应变片RB2、RB3连接电源正极，所述电桥B的桥路接入差分放大电路B的两级；所述差分放大电路A和差分放大电路B输出到监控计算机，所述监控计算机与保护电磁阀连接；所述电阻应变片RA1、RA2、RA3和RA4规格相同；所述RB1、RB2、RB3和RB4规格相同。

5.根据权利要求4所述的一种槽式太阳能热发电聚光器驱动单元安全保护装置，其特征在于：所述电阻应变片RA1、RA2分别安装于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凹点表面位置，所述电阻应变片RA3、RA4分别安装于第一传动板和第二传动板外形轮廓上凸点表面位置；所述电阻应变片RB1、RB2分别安装于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凹点表面位置，所述电阻应变片RB3、RB4分别安装于第三传动板和第四传动板外形轮廓上凸点表面位置。