CN103760659B - 一种索桁架型定日镜支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种索桁架型定日镜支撑装置，包括反射镜（1）、驳接系统（2）、钢拉索网（3）、桁架（4）、调型钢拉索（5）、横轴（6）、立柱（7）和驱动装置（8）。通过反射镜（1）的多个子镜的角点位置和中心点位置的驳接系统（2）的连接，钢拉索网（3）将各个子镜连接为一体，调型钢拉索（5）将各个子镜的平面面型调整为双曲率聚光面型，桁架（4）分别与钢拉索网（3）和调型钢拉索（5）进行多点支撑连接，两根横轴（6）分别穿插到桁架（4）的孔洞中，横轴（6）和桁架（4）连接，立柱（7）的上端安装有驱动装置（8），驱动装置（8）连接两根横轴（6），将所述的桁架（4）、横轴（6）、驱动装置（8）和立柱（7）连接为一体。

Description

一种索桁架型定日镜支撑装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能定日镜系统的支撑装置。

背景技术

定日镜（塔式聚光器）是塔式太阳能热发电站的重要投资单元，约占据初始总投资的50%，因此，定日镜的成本降低可以极大地降低电站的初始总投资和发电成本，实现塔式电站的低发电成本。定日镜包括反射镜、驱动系统、控制系统和支撑装置。合理的支撑装置可以降低用钢量，提高反射镜的面型精度，便于定日镜的加工、组装和调试，有利于降低定日镜的成本。为此，定日镜设计者也研制了各种不同支撑装置的定日镜，美国专利US4456332公布了一种定日镜支撑装置，中国专利CN101017033A和CN101187724B公布了两种定日镜支撑装置。上述几种支撑装置采用胶粘剂将吸盘粘接在反射镜上，再通过吸盘连接支撑钢构件，由于胶粘剂的老化失效，很难保证定日镜系统的30年使用寿命。另外，这几种定日镜支撑装置采用传统的钢桁架结构型式，用钢量较大。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种索桁架型定日镜支撑装置；本发明在低用钢量的基础上，能够保证整个定日镜系统的30年有效使用寿命；并且这种支撑装置安装便利，能够保证反射镜的面型精度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明定日镜支撑装置由反射镜、驳接系统、钢拉索网、调型钢拉索、桁架、驱动装置、横轴和立柱组成。通过反射镜的多个子镜的角点位置和中心点位置的驳接系统的连接，钢拉索网将各个子镜连接为一体，调型钢拉索将各个子镜的平面面型调整为双曲率聚光面型，桁架分别与钢拉索网和调型钢拉索进行多点支撑连接，两根横轴分别穿插到桁架的孔洞中，横轴（6）和桁架（4）的杆件焊接连接，立柱的上端安装有驱动装置，驱动装置连接两根横轴，将所述的桁架、横轴、驱动装置和立柱连接为一体；驱动装置可以带动定日镜系统的构件分别进行水平方向和俯仰方向的旋转，从而实现定日镜系统的双轴对日跟踪旋转。

所述的反射镜由多个子镜组成，子镜的镜面为矩形，用钢化平面玻璃制作，各个子镜呈矩阵布置，各个子镜之间留有缝隙，且各个子镜均布置在同一平面内，所有子镜共同排列布置成完整的平面反射镜面。

所述的驳接系统由转接件、驳接爪和驳接头组成。驳接系统的作用是将反射镜的子镜分别固定连接在定日镜支撑装置的钢拉索网的钢丝绳上，以及调型钢拉索的钢丝绳上。通过转接件和驳接爪的连接，将所述的钢丝绳和驳接系统连接起来。驳接头固紧在反射镜的安装孔内，将所述的钢丝绳、驳接系统和反射镜连接成一体，并通过调节驳接爪的螺纹来保证反射镜平面的平整度。所述的反射镜各个子镜的4个角点和中心点均开有安装孔，用来固定安装驳接系统，驳接头固紧在反射镜的这些安装孔内。子镜的4个角点通过驳接系统连接钢拉索网的钢丝绳，子镜的中心点通过驳接系统连接调型钢拉索的钢丝绳。

所述的钢拉索网为不锈钢钢丝绳组成的索网，钢拉索网将各个子镜的角点处的驳接系统进行横向和竖向的连接，构成一个田字格形式的索网，钢拉索网的作用是将所有子镜连接为一体。在索网的连接过程中，用千斤顶对钢丝绳施加张拉力并达到设计张拉值，从而使得钢丝绳所组成的索网的张拉形状不变。

所述的桁架由多根截面闭合或截面非闭合的钢结构薄壁杆件连接组成，连接方式为铆接、焊接或螺栓连接。桁架在多个子镜的角点位置处同驳接系统和钢拉索网进行多点支撑连接，桁架在所有子镜的中心点位置处同驳接系统和调型钢拉索进行多点支撑连接，桁架作为定日镜系统的主要支撑构件，作用是连接并支撑着钢拉索网、调型钢拉索和反射镜。

所述的调型钢拉索为多根不锈钢钢丝绳组成，调型钢拉索的钢丝绳的一端连接各个子镜的中心点处的驳接系统，另一端连接所述的桁架的杆件。不同镜场位置的定日镜相对的子镜的双曲率聚光面型是不同的，针对各个具体位置处的定日镜，计算并张拉调型钢拉索的钢丝绳，通过钢丝绳对子镜中心的拉力作用，将子镜的平面面型拉伸成为微弧度的双曲率聚光面型，每个镜场位置的定日镜的调型钢拉索的钢丝绳的拉力大小和拉伸长度都可以通过计算得到，施工人员按照计算所得的图纸施工，可以极大地缩短定日镜面型调整时间，并保证面型调整精度。调型钢拉索的作用是对定日镜各个子镜的面型进行调整，实现每个子镜的双曲率聚光面型。

所述的横轴为两根空心钢圆管，分别穿插到所述的桁架的左右两侧的方形孔洞中，桁架的方形孔洞的杆件同与之相接触的横轴外壁焊接连接，将横轴同桁架连接为一体。

所述的立柱为一根空心钢圆管，立柱下端固定于地面，立柱上端安装有驱动装置，所述的驱动装置位于桁架的中心位置，驱动装置的左右两侧分别连接着横轴的两根空心钢圆管，从而将所述的桁架、横轴、驱动装置和立柱连接为一体。在整个定日镜系统中，立柱是固定不动的，立柱上端安装的驱动装置可以带动其余的定日镜系统的构件分别进行水平方向和俯仰方向的旋转，从而实现定日镜系统的双轴对日跟踪旋转。

本发明具有如下特点：

第一，采用钢拉索网和桁架作为定日镜系统的主要支撑构件，相比于传统的钢桁架结构型式，索网和桁架的组合结构能够极大地降低结构的用钢量和整个定日镜系统的重量，从而减少钢材成本和驱动装置的运行成本。

第二，对钢拉索网的钢丝绳预先施加了张拉力，使其能够承受较大的荷载作用，由此，相比于传统结构型式，这种预张拉力的索桁架结构型式具有更好的抗风压性能。

第三，传统的定日镜支撑装置采用了胶粘剂将吸盘粘接在反射镜上，再通过吸盘连接钢构件，由于胶粘剂的老化失效，很难保证定日镜系统的30年使用寿命。这种定日镜索桁架支撑装置采用不锈钢驳接系统连接反射镜和支撑构件，驳接系统能够保证30年的有效连接使用寿命。

第四，采用调型钢拉索对反射镜的子镜进行双曲率聚光面型控制，通过调型钢拉索的钢丝绳的拉力大小和拉伸长度的调整，可以极大地缩短定日镜面型调整时间，并保证面型调整精度。

附图说明

图1是定日镜支撑装置的结构三维示意图；

图2是定日镜支撑装置的结构后视图；

图3是定日镜支撑装置的结构左视图；

图4是驳接系统和钢拉索网和调型钢拉索和桁架的位置关系示意图；

图5是驳接系统和钢拉索网和调型钢拉索的组合示意图；

图6是桁架的结构示意图；

图7a是图1中A处驳接系统的局部放大结构后视图；

图7b是图1中A处驳接系统的局部放大结构左视图；

图中：1反射镜、2驳接系统、3钢拉索网、4桁架、5调型钢拉索、6横轴、7立柱、8驱动装置、9转接件、10驳接爪、11驳接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明实施例是塔式太阳能热发电系统中的索桁架型定日镜支撑装置。

本发明的整体结构如图1、图2和图3所示。定日镜支撑装置包括反射镜1、驳接系统2、钢拉索网3、桁架4、调型钢拉索5、横轴6、立柱7和驱动装置8。

所述的反射镜1由多个子镜组成，所有子镜共同排列布置成完整的平面反射镜1。通过在反射镜1的多个子镜的角点位置和中心点位置的驳接系统2的连接，钢拉索网3将各个子镜连接为一体，调型钢拉索5将各个子镜的平面面型调整为双曲率聚光面型，桁架4分别与钢拉索网3和调型钢拉索5进行了多点支撑连接，所述的横轴6为两根空心钢圆管，分别穿插到所述的桁架4的左右两侧的方形孔洞中，同桁架4进行焊接连接，所述的立柱7为一根空心钢圆管，上端安装有驱动装置8，所述的驱动装置8位于桁架4的中心位置，驱动装置8的左右两侧分别连接着横轴6的两根空心钢圆管，从而将所述的桁架4、横轴6、驱动装置8和立柱7连接为一体。在整个定日镜系统中，立柱是固定不动的，立柱上端安装的驱动装置可以带动其余的定日镜系统的构件分别进行水平方向和俯仰方向的旋转，从而实现定日镜系统的双轴对日跟踪旋转。

由驳接系统2、钢拉索网3、桁架4和调型钢拉索5共同构成的结构位置关系如图4所示；其中，驳接系统2、钢拉索网3和调型钢拉索5的连接方式如图5所示，桁架4的结构示意如图6所示。

在所述的反射镜1的各个子镜的4个角点和中心点均开有安装孔，用来固定安装驳接系统2，其中子镜的4个角点通过驳接系统2连接钢拉索网3的钢丝绳，子镜的中心点通过驳接系统2连接调型钢拉索5的钢丝绳。所述的钢拉索网3为不锈钢钢丝绳组成的索网，钢拉索网3将各个子镜的角点处的驳接系统2进行横向和竖向连接，构成一个田字格形式的索网。所述的调型钢拉索5为多根不锈钢钢丝绳组成，调型钢拉索5的钢丝绳的一端连接着各个子镜的中心点处的驳接系统2，另一端连接着所述的桁架4的杆件，通过调整钢丝绳对各个子镜的中心点处的驳接系统2的拉力作用，将子镜的平面面型拉伸成为微弧度的双曲率聚光面型。所述的桁架4由多根截面闭合或截面非闭合的钢结构薄壁杆件连接组成，桁架4在多个子镜的角点位置处同驳接系统2和钢拉索网3进行多点支撑连接，桁架4在所有子镜的中心点位置处同驳接系统2和调型钢拉索5进行多点支撑连接。

图1中A处驳接系统2的局部放大结构如图7a和图7b所示。所述的驳接系统2由转接件9、驳接爪10和驳接头11组成，转接件9的一端连接驳接爪10，另一端连接桁架4的杆件和钢拉索网3的钢丝绳，也可以是转接件9的一端连接驳接爪10，另一端连接桁架4的杆件和调型钢拉索5的钢丝绳。驳接爪10通过螺栓固定在转接件9上，并通过螺纹来调节驳接爪10与反射镜1的距离，并确保反射镜1安装的平整度。驳接头11的一端固紧在反射镜1安装孔内，另一端同驳接爪10进行连接。由此，通过驳接系统2的连接，反射镜1、驳接系统2、钢拉索网3、调型钢拉索5和桁架4连接为一体。其中，所述的反射镜1的各个子镜的4个角点和中心点均开有安装孔，子镜的4个角点通过驳接系统2连接钢拉索网3的钢丝绳和桁架4的杆件，子镜的中心点通过驳接系统2连接调型钢拉索5的钢丝绳和桁架4的杆件。

本发明的安装过程如下：

将桁架4和横轴6焊接为一体，平铺放倒于工作台上。在桁架4的杆件端点上连接固定钢拉索网3的钢丝绳，并对钢拉索网3的钢丝绳进行张拉并达到设计张拉值。将各个反射镜1的子镜的四个角点和中心点进行开安装孔，并将驳接系统2的驳接头11固紧在四个角点处的安装孔内，并将驳接系统2的转接件9定位并连接在钢拉索网3的定位点上，将上述的四个角点处的驳接头11和连接在钢拉索网3上的转接件9，通过驳接爪10进行连接，实现反射镜1、驳接系统2和钢拉索网3的连接。然后，将驳接系统2的驳接头11固紧在中心点处的安装孔内，并将驳接系统2的转接件9定位并连接在调型钢拉索5的钢丝绳的一端，并对调型钢拉索5的钢丝绳进行张拉并达到设计张拉长度，而后将张拉后的调型钢拉索5的钢丝绳的另一端固紧连接在桁架4杆件的对应位置，实现子镜的双曲率聚光面型的调整。针对反射镜1的各个子镜，依次进行各个子镜的支撑固定和面型调整。当所有子镜组装并调整完毕后，将横轴6和驱动装置8同桁架4进行连接，而后将组装完毕的整体构件运输到镜场，将整体构件的驱动装置8吊装在已经安装在镜场的立柱7的顶端，通过驱动装置8的驱动，带动定日镜系统分别进行水平方向和俯仰方向的旋转，从而实现定日镜系统的双轴对日跟踪旋转。

Claims (2)

1.一种索桁架型定日镜支撑装置，其特征在于：所述的支撑装置由反射镜(1)、驳接系统(2)、钢拉索网(3)、桁架(4)、调型钢拉索(5)、横轴(6)、立柱(7)和驱动装置(8)组成；所述的反射镜(1)各个子镜的4个角点和中心点均开有安装孔，用来固定安装驳接系统(2)；其中子镜的4个角点通过驳接系统(2)连接钢拉索网(3)的钢丝绳，子镜的中心点通过驳接系统(2)连接调型钢拉索(5)的钢丝绳；所述的钢拉索网(3)为不锈钢钢丝绳组成的索网，钢拉索网(3)将各个子镜角点处的驳接系统(2)进行横向和竖向连接，构成一个田字格形式的索网；所述的调型钢拉索(5)为多根不锈钢钢丝绳组成，调型钢拉索(5)的钢丝绳的一端连接着各个子镜的中心点处的驳接系统(2)，另一端连接着所述的桁架(4)的杆件；调整钢丝绳对各个子镜的中心点处的驳接系统(2)的拉力作用，将子镜的平面面型拉伸成为微弧度的双曲率聚光面型；通过反射镜(1)的多个子镜的角点位置和中心点位置的驳接系统(2)的连接，钢拉索网(3)将各个子镜连接为一体，调型钢拉索(5)将各个子镜的平面面型调整为双曲率聚光面型，桁架(4)分别与钢拉索网(3)和调型钢拉索(5)进行多点支撑连接，两根横轴(6)分别穿插到桁架(4)的孔洞中，横轴(6)和桁架(4)的杆件连接，立柱(7)的上端安装有驱动装置(8)，驱动装置(8)连接两根横轴(6)，将所述的桁架(4)、横轴(6)、驱动装置(8)和立柱(7)连接为一体驱动装置可以带动定日镜系统的构件分别进行水平方向和俯仰方向的旋转，从而实现定日镜系统的双轴对日跟踪旋转。

2.按照权利要求1所述的索桁架型定日镜支撑装置，其特征在于：所述的桁架(4)由多根截面闭合或截面非闭合的钢结构薄壁杆件连接组成，桁架(4)在多个子镜的角点位置处同驳接系统(2)和钢拉索网(3)进行多点支撑连接，桁架(4)在所有子镜的中心点位置处同驳接系统(2)和调型钢拉索(5)进行多点支撑连接。