CN103334889A - 太阳能光热发电系统变面积调速装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能光热发电系统变面积调速装置，它是根据发电机转速与蒸汽量大小呈正相关关系，而蒸汽量又与获取热能的多少呈正相关关系，在融盐储热室和蒸汽产生室之间增加一个变面积调速装置，通过变面积调速装置改变加热面板的受热面积来改变传递到蒸汽产生室内的热能，进而改变蒸汽产生室内蒸汽量产生的大小，最终达到改变发电机转速的目的。所述的变面积调速装置包括受热面积调节装置、直线驱动装置、步进电机、联轴器、锁紧螺母、燕尾槽导向轨、轴套座盖板、轴套、盖板、带传热筋板的传热面板及加热面板。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光热发电技术领域，特别是一种用于太阳能光热发电系统的变面积调速装置。
背景技术
随着社会对清洁环保能源的需求和利用的扩大以及聚光光热发电系统设计的不断提高，聚光光热发电系统在太阳能发电领域将越来越重要。但在聚光光热发电系统的设计中能否将发电机的调速和热能的储存、调节与利用结合起来，进一步提高热能的储存利用效率、降低系统设备成本是聚光光热发电系统设计中面对的一个实际问题。
现有的太阳能光热发电系统如附图1所示，它包括热能储存与转换、热能转换与发电、传热工作物质（水）的冷凝与循环三大部份。
热能转换与发电部份包括蒸汽导管、蒸汽导轴、喷汽转轮及第一动密封。
水的冷凝与循环部份包括冷凝室、第二动密封、水箱、常开电磁阀、常断电磁阀、均压管及逆止阀。
热能储存与转换部份包括聚光装置、带受热面板的融盐储热室、蒸汽产生室、带传热筋板的加热面板及聚光装置。蒸汽产生室固定安装在融盐储热室上，带传热筋板的加热面板固定安装在融盐储热室与蒸汽产生室的结合部位。聚光装置（现有技术）聚焦照射到融盐储热室的受热面板上，利用融盐可大量储热的特性以热能形式储存聚光所得的太阳能，通过融盐储热室储存释放热能的调节，保持加热的均衡性和持久性，消除太阳能的间歇性和非稳定性影响，延长发电时间。融盐储热室大小根据储热容量需要确定。融盐储热室直接连接蒸汽产生室并通过直接安装的加热面板把蒸汽产生室的传热工作物质（水）加热成高温高压饱和蒸汽，完成热能储存与转换。
上述热能储存与转换部份存在如下问题：
在热能储存与转换过程中，传热筋板将融盐储热室内的热能传递到加热面板上，加热加热面板，然后通过加热面板把蒸汽产生室的传热工作物质（水）加热成高温高压饱和蒸汽，完成热能储存与转换。由于融盐储热室内加热面板的加热面积是固定不变的，加热面板上的加热热量不能调节，传热筋板传递到加热面板上的热量是多少，加热面板上加热的热量就是多少。而蒸汽产生室产生的蒸汽量又与融盐储热室内的热能直接相关，加热面板上的加热热量不能调节，蒸汽产生室产生的蒸汽量也不能调节。又由于发电机转速与蒸汽产生室产生的蒸汽量大小直接相关，蒸汽产生室产生的蒸汽量不能调节，从而造成发电机转速也不能调节。在发电机发电过程中，如果负荷减少，若蒸汽产生室产生的蒸汽量不加调节，则发电机转速就会过速，这时需要调节发电机转速，若采用现有调节方法进行调节，就只有通过其他途径释放蒸汽，这将会造成热能和水的大量损耗，还会对整个密闭循环发电系统产生影响。因此，如何将发电机的调速和热能的储存、调节与利用结合起来，进一步提高热能的储存利用效率、降低系统设备成本是本发明要解决的一个实际问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种用于太阳能光热发电系统的变面积调速装置。
本发明的技术方案是：一种太阳能光热发电系统变面积调速装置，它是根据发电机转速与蒸汽量大小呈正相关关系，而蒸汽量又与获取热能的多少呈正相关关系，在融盐储热室和蒸汽产生室之间增加一个变面积调速装置，通过变面积调速装置改变加热面板的受热面积来改变传递到蒸汽产生室内的热能，进而改变蒸汽产生室内蒸汽量产生的大小，最终达到改变发电机转速的目的。
所述的变面积调速装置包括受热面积调节装置、直线驱动装置、步进电机、联轴器、锁紧螺母、燕尾槽导向轨、轴套座盖板、轴套、盖板、带传热筋板的传热面板及加热面板。
融盐储热室的上端板上设有安装传热面板的安装孔，带传热筋板的传热面板固定安装在融盐储热室的上端板上。蒸汽产生室的底板上设有安装加热面板的安装孔，加热面板固定安装在蒸汽产生室的底板上。蒸汽产生室固定安装在融盐储热室上，固定安装在融盐储热室上的加热面板与固定安装在融盐储热室上的传热面板相互对应。蒸汽产生室的底部设有用来安装受热面积调节装置的腔体，两根燕尾槽导向轨分别固定安装在腔体的两侧，受热面积调节装置安装在蒸汽产生室底部的腔体内，受热面积调节装置上两侧的燕尾形导轨分别插入燕尾槽导向轨上的燕尾槽内，受热面积调节装置能够在燕尾槽导向轨上来回移动，受热面积调节装置上的传热板和隔热板的上下端平面分别与加热面板及传热面板的端平面接触，起到传递和隔热作用。轴套座盖板和盖板分别通过螺钉固定安装在蒸汽产生室底部腔体的两端，轴套固定安装在轴套座盖板上，受热面积调节装置上的推杆穿过轴套伸出腔体外。直线驱动装置和步进电机固定安装在融盐储热室上，直线驱动装置的丝杆通过联轴器与步进电机的输出轴连接，受热面积调节装置上推杆穿过直线驱动装置上的推板上的推杆孔，并通过锁紧螺母将推杆与推板连为一体。
所述的受热面积调节装置由矩形框架、传热板、隔热板、燕尾形导轨、推杆座及推杆组成，传热板和隔热板固定安装在矩形框架内，两根燕尾形导轨分别固定安装在矩形框架的长框两侧，推杆座固定安装在矩形框架的短框一端，推杆的两端分别加工有螺纹，推杆通过螺纹连接固定在推杆座上。
所述的直线驱动装置由驱动箱、轴承座、滚珠轴承、丝杆、螺母、推板、连接杆、第一轴承端盖及第二轴承端盖组成，驱动箱的上端板上设有一条两端封闭的条形槽，推板上设有推杆孔。两个轴承座分别固定安装在驱动箱的两端，两个滚珠轴承分别固定安装在轴承座的轴承孔内，滚珠轴承的外圈与轴承座的轴承孔之间采用过盈配合，丝杆的两端分别安装在两个滚珠轴承的轴孔内，丝杆的两端与滚珠轴承的轴孔之间采用过盈配合，第一轴承端盖和第二轴承端盖分别用螺钉固定在两个轴承座上，丝杆的一端穿过第二轴承端盖伸出驱动箱外。螺母安装在丝杆上，连接杆固定安装在螺母上，连接杆上的螺纹端穿过驱动箱上的条形槽伸出驱动箱外，推板通过螺纹连接与连接杆固定在一起。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明根据发电机转速与蒸汽量大小呈正相关关系，而蒸汽量又与获取热能的多少呈正相关关系，在融盐储热室和蒸汽产生室之间增加一个变面积调速装置，通过变面积调速装置改变加热面板的受热面积来改变传递到蒸汽产生室内的热能，进而改变蒸汽产生室内蒸汽量产生的大小，最终达到改变发电机转速的目的。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为现有的太阳能聚光光热发电系统结构示意图；
附图2为设有变面积调速装置的融盐储热室和蒸汽产生室结构示意图；
附图3为附图2的左视图；
附图4为直线驱动装置的结构示意图；
附图5为附图4中的A-A剖视图；
附图6为附图5中的俯视图；
附图7为螺母、连接杆与推板的安装示意图；
附图8为附图7中的B-B剖视图；
附图9为受热面积调节装置的结构示意图；
附图10为附图9中的左视图。
具体实施方式
一种太阳能光热发电系统变面积调速装置，它是根据发电机转速与蒸汽量大小呈正相关关系，而蒸汽量又与获取热能的多少呈正相关关系，在融盐储热室1和蒸汽产生室2之间增加一个变面积调速装置，通过变面积调速装置改变加热面板14的受热面积来改变传递到蒸汽产生室2内的热能，进而改变蒸汽产生室2内蒸汽量产生的大小，最终达到改变发电机转速的目的。
所述的变面积调速装置包括受热面积调节装置3、直线驱动装置4、步进电机5、联轴器6、锁紧螺母7、燕尾槽导向轨8、轴套座盖板9、轴套10、盖板11、带传热筋板13的传热面板12及加热面板14。
融盐储热室1的上端板上设有安装传热面板12的安装孔，带传热筋板13的传热面板12固定安装在融盐储热室1的上端板上。蒸汽产生室2的底板上设有安装加热面板14的安装孔，加热面板14固定安装在蒸汽产生室2的底板上。蒸汽产生室2固定安装在融盐储热室1上，固定安装在融盐储热室1上的加热面板14与固定安装在融盐储热室1上的传热面板12相互对应。蒸汽产生室2的底部设有用来安装受热面积调节装置3的腔体2-1，两根燕尾槽导向轨8分别固定安装在腔体2-1的两侧，受热面积调节装置3安装在蒸汽产生室2底部的腔体2-1内，受热面积调节装置3上两侧的燕尾形导轨3-4分别插入燕尾槽导向轨8上的燕尾槽内，受热面积调节装置3能够在燕尾槽导向轨8上来回移动，受热面积调节装置3上的传热板3-2和隔热板3-3的上下端平面分别与加热面板14及传热面板12的端平面接触，起到传递和隔热作用。轴套座盖板9和盖板11分别通过螺钉固定安装在蒸汽产生室2底部腔体2-1的两端，轴套10固定安装在轴套座盖板9上，受热面积调节装置3上的推杆3-6穿过轴套10伸出腔体2-1外。直线驱动装置4和步进电机5固定安装在融盐储热室1上，直线驱动装置4的丝杆4-4通过联轴器6与步进电机5的输出轴连接，受热面积调节装置3上推杆3-6穿过直线驱动装置4上的推板4-6上的推杆孔4-6-1，并通过锁紧螺母7将推杆3-6与推板4-6连为一体。
所述的受热面积调节装置3由矩形框架3-1、传热板3-2、隔热板3-3、燕尾形导轨3-4、推杆座3-5及推杆3-6组成，传热板3-2和隔热板3-3固定安装在矩形框架内，两根燕尾形导轨3-4分别固定安装在矩形框架3-1的长框两侧，推杆座3-5固定安装在矩形框架3-1的短框一端，推杆3-6的两端分别加工有螺纹，推杆3-6通过螺纹连接固定在推杆座3-5上。
所述的直线驱动装置4由驱动箱4-1、轴承座4-2、滚珠轴承4-3、丝杆4-4、螺母4-5、推板4-6、连接杆4-7、第一轴承端盖4-8及第二轴承端盖4-9组成，驱动箱4-1的上端板上设有一条两端封闭的条形槽4-1-1，推板4-6上设有推杆孔4-6-1。两个轴承座4-2分别固定安装在驱动箱4-1的两端，两个滚珠轴承4-3分别固定安装在轴承座4-2的轴承孔内，滚珠轴承4-3的外圈与轴承座4-2的轴承孔之间采用过盈配合，丝杆4-4的两端分别安装在两个滚珠轴承4-3的轴孔内，丝杆4-4的两端与滚珠轴承4-3的轴孔之间采用过盈配合，第一轴承端盖4-8和第二轴承端盖4-9分别用螺钉固定在两个轴承座4-2上，丝杆4-4的一端穿过第二轴承端盖4-9伸出驱动箱4-1外。螺母4-5安装在丝杆4-4上，连接杆4-7固定安装在螺母4-5上，连接杆4-7上的螺纹端穿过驱动箱4-1上的条形槽4-1-1伸出驱动箱4-1外，推板4-6通过螺纹连接与连接杆4-7固定在一起。
变面积调速装置工作时，由控制系统将发电机转速有需要调整的信号反馈过来时，控制步进电机5带动直线驱动装置4上的丝杆4-4转动，通过丝杆4-4转动带动丝杆4-4上的螺母4-5及固定在螺母4-5上的推板4-6在直线驱动装置4上作直线移动，从而带动受热面积调节装置3移动，改变受热面积调节装置3上的传热板3-2与加热面板14的传热接触面积，通过改变传热板3-2与加热面板14的传热接触面积来改变加热面板14获取的热能大小，进而改变蒸汽量产生的多少，最终实现发电机转速的改变。
Claims (3)
1.一种太阳能光热发电系统变面积调速装置，其特征是：它是根据发电机转速与蒸汽量大小呈正相关关系，而蒸汽量又与获取热能的多少呈正相关关系，在融盐储热室和蒸汽产生室之间增加一个变面积调速装置，通过变面积调速装置改变加热面板的受热面积来改变传递到蒸汽产生室内的热能，进而改变蒸汽产生室内蒸汽量产生的大小，最终达到改变发电机转速的目的；
所述的变面积调速装置包括受热面积调节装置、直线驱动装置、步进电机、联轴器、锁紧螺母、燕尾槽导向轨、轴套座盖板、轴套、盖板、带传热筋板的传热面板及加热面板；
融盐储热室的上端板上设有安装传热面板的安装孔，带传热筋板的传热面板固定安装在融盐储热室的上端板上；蒸汽产生室的底板上设有安装加热面板的安装孔，加热面板固定安装在蒸汽产生室的底板上；蒸汽产生室固定安装在融盐储热室上，固定安装在融盐储热室上的加热面板与固定安装在融盐储热室上的传热面板相互对应；蒸汽产生室的底部设有用来安装受热面积调节装置的腔体，两根燕尾槽导向轨分别固定安装在腔体的两侧，受热面积调节装置安装在蒸汽产生室底部的腔体内，受热面积调节装置上两侧的燕尾形导轨分别插入燕尾槽导向轨上的燕尾槽内，受热面积调节装置能够在燕尾槽导向轨上来回移动，受热面积调节装置上的传热板和隔热板的上下端平面分别与加热面板及传热面板的端平面接触，起到传递和隔热作用；轴套座盖板和盖板分别通过螺钉固定安装在蒸汽产生室底部腔体的两端，轴套固定安装在轴套座盖板上，受热面积调节装置上的推杆穿过轴套伸出腔体外；直线驱动装置和步进电机固定安装在融盐储热室上，直线驱动装置的丝杆通过联轴器与步进电机的输出轴连接，受热面积调节装置上推杆穿过直线驱动装置上的推板上的推杆孔，并通过锁紧螺母将推杆与推板连为一体。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光热发电系统变面积调速装置，其特征是：所述的受热面积调节装置由矩形框架、传热板、隔热板、燕尾形导轨、推杆座及推杆组成，传热板和隔热板固定安装在矩形框架内，两根燕尾形导轨分别固定安装在矩形框架的长框两侧，推杆座固定安装在矩形框架的短框一端，推杆的两端分别加工有螺纹，推杆通过螺纹连接固定在推杆座上。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能光热发电系统变面积调速装置，其特征是：所述的直线驱动装置由驱动箱、轴承座、滚珠轴承、丝杆、螺母、推板、连接杆、第一轴承端盖及第二轴承端盖组成，驱动箱的上端板上设有一条两端封闭的条形槽，推板上设有推杆孔；两个轴承座分别固定安装在驱动箱的两端，两个滚珠轴承分别固定安装在轴承座的轴承孔内，滚珠轴承的外圈与轴承座的轴承孔之间采用过盈配合，丝杆的两端分别安装在两个滚珠轴承的轴孔内，丝杆的两端与滚珠轴承的轴孔之间采用过盈配合，第一轴承端盖和第二轴承端盖分别用螺钉固定在两个轴承座上，丝杆的一端穿过第二轴承端盖伸出驱动箱外；螺母安装在丝杆上，连接杆固定安装在螺母上，连接杆上的螺纹端穿过驱动箱上的条形槽伸出驱动箱外，推板通过螺纹连接与连接杆固定在一起。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Yuhong Inventor after: Zhao Yirui Inventor after: Hu Heping Inventor after: Zhang Yunhui Inventor after: Zhou Binkan Inventor after: Zhao Xin Inventor after: Zhao Xuecheng Inventor before: Zhao Yuhong Inventor before: Zhao Xuecheng Inventor before: Hu Heping Inventor before: Zhang Yunhui Inventor before: Zhao Yirui Inventor before: Zhao Xin |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: ZHAO YUHONG ZHAO XUECHENG HU HEPING ZHANG YUNHUI ZHAO YIRUI ZHAO XIN TO: ZHAO YUHONG ZHAO YIRUI HU HEPING ZHANG YUNHUI ZHOU BINKAN ZHAO XIN ZHAO XUECHENG |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160129 Address after: 421001 Hunan Province, Hengyang Zhengxiang District Road No. 28 Changsheng Electrical Engineering College of University of South China Patentee after: University of South China Address before: 421001 Hunan Province, Hengyang Zhengxiang District Road No. 28 Changsheng Electrical Engineering College of University of South China Patentee before: University of South China Patentee before: Zhao Xuecheng |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150826 Termination date: 20190716 |