CN102854635A - 一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按顺序设置太阳能碟式聚光系统的聚光器、色靶、点光源和望远镜；S2、对聚光器的镜片进行单元分割，分割为镜片单元，保持聚光器的镜片单元与色靶上的色域一一对应；S3、观察者通过望远镜观察聚光器反射后的色靶图像，找到偏离成像规律的色域所对应的镜片单元；S4、调整所找到的镜片单元，使偏离成像规律的色域正常成像。实施本发明具有以下有益效果：通过调整偏离成像规律的聚光器上的镜片单元就会使所有的镜片单元在观察者的视野中呈现出与色靶正常成像时的正常和有规律的图像，使太阳能量可以在聚光系统的焦平面上均匀的分布。

Description

一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电技术领域，特别涉及一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法。

背景技术

太阳能碟式聚光系统中旋转抛物面聚光器已经在具有竞争力的电网发电和离网应用方面展示出很光明的前途。这个碟式电力系统的效率取决于聚光程度。大多数采用的抛物面聚光系统，它是由很多球面或者抛物面的光学形状物体以抛物面的形状排列安装在支撑结构上。这些单独的面必须精确地排列，因为不正确的排列方式会影响系统的工作性能，也可能会产生强烈的热斑，这样会减少接收器的寿命。为了优化太阳能碟式聚光系统的效率，接收器所接收的流量分布应尽可能的一致。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法，使太阳能碟式聚光系统的焦平面上的能流密度能均匀分布。

一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按顺序设置太阳能碟式聚光系统的聚光器、色靶、点光源和望远镜，保持聚光器的中心、色靶的中心以及观察者通过望远镜观察的视线在同一直线上，并且点光源与聚光器的距离为碟式聚光系统旋转抛物面的2倍焦距；当存在太阳光源时，点光源为太阳光源；

S2、对聚光器的镜片进行单元分割，分割为镜片单元，保持聚光器的镜片单元与色靶上的色域一一对应；

S3、观察者通过望远镜观察聚光器反射后的色靶图像，找到偏离成像规律的色域所对应的镜片单元；

S4、调整所找到的镜片单元，使偏离成像规律的色域正常成像。

实施本发明的太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法，具有以下有益效果：通过调整偏离成像规律的太阳能碟式聚光系统聚光器上的镜片单元就会使所有的镜片单元在观察者的视野中呈现出与色靶正常成像时的正常和有规律的图像，那么当太阳能碟式聚光系统聚光器跟踪太阳聚光时，就不会造成太阳能碟式聚光系统的焦平面上的能流密度能均匀分布不均，使太阳能量可以在聚光系统的焦平面上均匀的分布。

附图说明

图1为本发明太阳能碟式聚光系统调焦方法的原理图；

图2为本发明太阳能碟式聚光系统调焦方法的一实施例的结构示意图；

图3为本发明太阳能碟式聚光系统聚焦器的结构示意图；

图4为本发明色靶的结构示意图。

图5为本发明用太阳能碟式聚光系统调焦方法调整完成后观察者视野中的色靶反射图像示意图。

图中：1、聚光器；2、色靶；3、点光源；4、观察者；5、望远镜；6、镜片单元；7、色域；8、背板；9、支架；10、绳子。

具体实施方式

本发明提供一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法，使太阳能碟式聚光系统的焦平面上的能流密度能均匀分布。下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细描述。

图1为本发明太阳能碟式聚光系统调焦方法的原理图，图2为本发明太阳能碟式聚光系统调焦方法的一实施例的结构示意图，如图所示。按顺序设置太阳能碟式聚光系统的聚光器1、色靶2、点光源3和望远镜5，保持聚光器1的中心、色靶2的中心以及观察者4通过望远镜5观察的视线在同一直线上。其中D1为聚光器1和色靶2的距离，2f是点光源3距太阳能碟式聚光系统聚光器1的距离为太阳能碟式聚光系统旋转抛物面的2倍焦距处，D2是观察者4距聚光器1的距离。色靶2设置于太阳能碟式聚光系统聚光器聚光焦平面的前方位置，观察者4的位置一般在100m-300m处，其距离取决于太阳能碟式聚光系统聚光器1和色靶2的大小，点光源3一般在白天时太阳光就可以取代点光源3。其原理是：色靶2采用不同的颜色标记每个色域7，将聚光器1的镜片进行单元分割，分割为镜片单元6，保持聚光器1的镜片单元6与色靶2上的色域7一一对应，这样通过太阳能碟式聚光系统聚光器1反射后的色靶2图像就会通过光路反射进入观察者4的视线中，就会看到太阳能碟式聚光系统聚光器1所分割的镜片单元6呈现出不同的颜色和规律，通过观察分割的镜片单元6可以发现，哪些镜片单元6所反射的图像偏离了色靶成像规律，那么就会知道需要调整哪些太阳能碟式聚光系统聚光器1上的镜片单元6，观察者4通过望远镜5观察聚光器1反射后的色靶图像，找到偏离成像规律的色域7所对应的镜片单元6，通过调整偏离成像规律的镜片单元6，使偏离成像规律的镜片单元6重新回到正常的成像规律上，这样通过调整偏离成像规律的太阳能碟式聚光系统聚光器1上的镜片单元6就会使所有的镜片单元6在观察者4的视野中呈现出与色靶2正常成像时的正常和有规律的图像，那么当太阳能碟式聚光系统聚光器1跟踪太阳聚光时，就不会造成太阳能碟式聚光系统的焦平面上的能流密度能均匀分布不均，使太阳能量可以在聚光系统的焦平面上均匀的分布。镜片单元指由镜片，镜片背板和镜片骨架组成的一个单元。

图3为本发明太阳能碟式聚光系统聚焦器的结构示意图，如图所示。聚光器1的镜片进行了单元分割，分割为了32组镜片单元6，以保持聚光器1的镜片单元6与色靶2上的色域7一一对应，这样通过太阳能碟式聚光系统聚光器1反射后的色靶2图像就会通过光路反射进入观察者4的视线中。

调节设备包括：色靶2，望远镜5，米尺和绳子。

图4为本发明色靶的结构示意图，如图所示。色靶2，是一个色域7的圆形靶子，直径一般在800mm-1200mm左右，色靶2的色域7，即带有颜色的区域，是由不同颜色的区域组成，其特征在于使调焦过程中由镜片反射的颜色区域不同加以区分。将带有色域7的色靶2粘贴在正方形的背板8上，在色靶2下方安装有色靶2支架9，用于安装固定色靶2。

望远镜5，是一个带有三脚架的单筒望远镜，其观测范围在100m以上，其特征在于使观察者4在观察点上观测镜片反射情况。

米尺，是一个可以测量100m以上距离的米尺，其特征在于测量从被观测点到观测点的距离。绳子10，选取在拉伸时产生的拉伸变形最小的绳子。

调节过程包括：校准前的准备，校准和调节三个过程。校准前的准备，主要是在聚光焦平面前方安装色靶，用绳子10在太阳能碟式聚光系统聚光器1上呈十字线拴好，用米尺量出观察者4与太阳能碟式聚光系统聚光器1的合适距离并架设望远镜5。校准，调节太阳能碟式聚光系统聚光器1的中心，色靶2的中心和观察者4通过望远镜5观察的视线是三者共线。调节，主要是调节太阳能碟式聚光系统聚光器1所分割的镜片单元6，使偏离成像规律的镜片单元6重新回到正常的成像规律上，这样通过调整偏离成像规律的太阳能碟式聚光系统聚光器1上的镜片单元6就会使所有的镜片单元6在观察者4的视野中呈现出正常和有规律的图像。

本发明实施例的具体实施步骤如下：

1）校准前的准备：太阳能碟式聚光系统聚光器1的镜片单元6要安装在设计的正确安装位置上，然后在聚光焦平面前方安装色靶2，用绳子10在太阳能碟式聚光系统聚光器1上呈十字线拴好，用米尺量出观察者4与太阳能碟式聚光系统聚光器1的距离在100m并架设望远镜5；

2）校准，调节太阳能碟式聚光系统的中心，使绳子10的十字交叉中心，色靶2的中心和观察者4视线三者共线；

3）调节，通过参考图3和参考图4可以看到，太阳能碟式聚光系统聚光器1分成了32组镜片单元6，所以所设计的色靶2也分成了32个色域7，用不同的颜色使32个色域7加以区分，这样就与太阳能碟式聚光系统聚光器1分成的32个镜片单元6一一对应了，这样通过太阳能碟式聚光系统聚光器1反射后的色靶2图像就会通过光路反射进入观察者4的视线中，就会看到太阳能碟式聚光系统聚光器1所分割的镜片单元6呈现出不同的颜色和规律，通过观察分割的镜片单元6可以发现，哪些镜片单元6所反射的图像偏离了色靶2成像规律，那么就会知道需要调整哪些太阳能碟式聚光系统聚光器1上的镜片单元6，通过调整偏离成像规律的镜片单元6，使偏离成像规律的镜片单元6重新回到正常的成像规律上，这样通过调整偏离成像规律的太阳能碟式聚光系统聚光器1上的镜片单元6就会使所有的镜片单元6在观察者4的视野中呈现出与色靶2正常成像时的正常和有规律的图像。可人工调整，也可采用升降电机调整。图5为本发明用太阳能碟式聚光系统调焦方法调整完成后观察者视野中的色靶反射图像示意图，如图5所示。利用本发明的技术方案，当太阳能碟式聚光系统聚光器1跟踪太阳聚光时，就不会造成太阳能碟式聚光系统的焦平面上的能流密度能均匀分布不均，使太阳能量可以在聚光系统的焦平面上均匀的分布。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种太阳能碟式聚光系统的焦斑调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按顺序设置太阳能碟式聚光系统的聚光器、色靶、点光源和望远镜，保持聚光器的中心、色靶的中心以及观察者通过望远镜观察的视线在同一直线上，并且点光源与聚光器的距离为碟式聚光系统旋转抛物面的2倍焦距；当存在太阳光源时，点光源为太阳光源；

S2、对聚光器的镜片进行单元分割，分割为镜片单元，保持聚光器的镜片单元与色靶上的色域一一对应；

S3、观察者通过望远镜观察聚光器反射后的色靶图像，找到偏离成像规律的色域所对应的镜片单元；

S4、调整所找到的镜片单元，使偏离成像规律的色域正常成像。

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