CN107588970B - 一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其中测试台包括：集热器底座，柔性反射镜基座、多组液压支撑组件、万向接轴、液压支撑组件位置控制系统和能流监控设备。能流监控设备通过测量集热体表面能流分布，与用户所预期的能流分布进行对比，从而控制多组液压支撑组件的高度。在液压支撑组件位置控制系统上布置多组液压支撑组件，液压支撑组件的顶端固定万向接轴，柔性反射镜基座与万向接轴连接，通过液压油路来调节粗调液压支撑组件的高度，使得所有液压支撑组件所形成的面型与所设计的槽式太阳能反射镜的反射面面型贴合。本发明通过改变液压支撑组件的高度，改变反射镜的形状，获得用户所需求的集热器表面能流分布。

Description

一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法

技术领域

本发明涉及一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，属于太阳能集热器技术领域。

背景技术

传统的槽式太阳能集热器测试台由于反射镜固定，并且控制系统较为简单，一般一套集热器支架只对应一组槽式反射镜，如需测试多种类型的槽式反射镜则需要重新设计支架。这种方式废材、费钱、费力，同时也占用了有限的太阳辐射照射区域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，该集热器测试台能够使用任何形式的反射器，且调节简单、成本低廉。

为解决上述技术问题，本发明提供一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，包括以下步骤：

1)构建多功能反射面适应型槽式集热器测试台，包括：集热器底座，柔性反射镜基座、多组液压支撑组件、万向接轴、液压支撑组件位置控制系统、集热体、控制柜、钢结构支架和能流监控设备；所述集热器底座与地面接触，宽度大于柔性反射镜基座的开口宽度；所述钢结构支架放置在集热器底座上；所述液压支撑组件位置控制系统放置在钢结构支架上；所述液压支撑组件包括粗调液压支撑组件和微调液压支撑组件，在液压支撑组件位置控制系统上布置多组粗调液压支撑组件，粗调液压支撑组件与液压支撑组件位置控制系统由液压油路连接，每根粗调液压支撑组件上固定一根微调液压支撑组件，一根粗调液压支撑组件与其上的微调液压支撑组件称为一根液压支撑组件；每根微调液压支撑组件的顶端固定万向接轴；所述柔性反射镜基座与每根微调液压支撑组件上的万向接轴通过耐热胶或螺栓连接；所述集热体与集热器底座相连，集热体与柔性反射镜基座平行安装，集热体内有流体的流动腔道；

所述集热体上安装能流监控设备，能流监控设备与计算机相连，计算机与控制柜相连，控制柜与液压支撑组件位置控制系统通过信号线相连；

沿圆周方向将集热体与柔性反射镜基座分割成若干弧段，在集热体上的弧段用来连接能流监控设备的辐射测量探头，在柔性反射镜基座上的弧段用于连接万向接轴，能流监控设备测量集热体不同位置处的热流密度，每个能流监控设备的辐射测量探头测量的热流密度数据输入计算机后，与用户所预期热流密度数据进行对比，来确定对应弧段内的液压支撑组件的高低；

所述液压油路上设气动开关或者电磁阀，通过液压支撑组件位置控制系统控制液压油路来调节粗调液压支撑组件的高度，通过手动方式调节微调液压支撑组件的高度，使得所有液压支撑组件所形成的面型与所设计的槽式太阳能反射镜的反射面面型贴合；

2)初始时刻对液压油路中的液压油量进行校准；

3)能流监控设备的辐射测量探头测量集热体不同位置处的热流密度并输入计算机，与计算机中存储的用户所预期热流密度数据进行对比，确定对应弧段内的液压支撑组件的高低；

4)控制柜从计算机中读取每根液压支撑组件所需要的高度，由于液压支撑组件本身已有一定的高度，此时需要判断需要调节达到的高度与现有高度的关系从而做出升高或者降低的控制命令，此处以液压油量作为对比参量，通过在液压油路内加装涡轮流量计来读取进入粗调液压支撑组件内的液压油量，然后将该液压油量与所需调节位置的液压油量进行对比，如果所需调节位置的液压油量高于已有液压油量，则粗调液压支撑组件位置需要升高，发出升高的控制命令至液压支撑组件位置控制系统，如果所需调节位置的液压油量低于已有液压油量，则粗调液压支撑组件位置需要降低，则发出降低的控制命令至液压支撑组件位置控制系统；

5)如果液压支撑组件位置控制系统接收到升高的控制命令，则打开液压油路气动开关或者电磁阀打入液压油，使得其上方的粗调液压支撑组件向上移动，直到达到所需调节位置，液压油路气动开关或者电磁阀控制开关闭合，使得粗调过程停止；如果液压支撑组件位置控制系统接收到降低的控制命令，引入旁路，打开旁路气动开关或者电磁阀，将高压液压油释放进入旁路液压罐，使得其上方的粗调液压支撑组件下降，直到达到所需调节位置，旁路气动开关或者电磁阀控制开关闭合，使得粗调过程停止，然后旁路液压罐通过泵打入高压液压罐内，完成液压油的循环使用；

6)粗调完成后，通过手动调节的方式调节微调液压支撑组件，通过目测来判断是否达到了预期高度；

7)一根液压支撑组件调节完毕且达到稳定状态后再调节下一根液压支撑组件，直至所有的液压支撑组件均调节完成，最终使得所有液压支撑组件所形成的面型与所设计的槽式太阳能反射镜的反射面面型贴合。

前述的粗调液压支撑组件以行列方式在柔性反射镜基座下方紧密排列，而且需要布满柔性反射镜基座下方的面积。

前述的柔性反射镜基座上通过耐热胶粘贴反射膜。

前述的液压油路中的液压油为高热氧化安定性、高剪切安定性和耐高温的高粘度油。

前述的柔性反射镜基座为高强度、可延展、可变性的薄片状的金属或非金属材料。

前述的反射膜应为低吸收率、高反射率的柔性材料。

前述的集热体为柱状，其长度与柔性反射镜基座长度一致，集热体的截面形状为任意形式。

前述的集热器在安装时，首先安装集热器底座，而后安装钢结构支架，再安装液压支撑组件位置控制系统，然后安装粗调液压支撑组件，再安装微调液压支撑组件，再安装柔性反射镜基座，安装集热体，将能流监控设备安装在太阳辐射接收器上，将能流监控设备的辐射测量探头与集热体连接，在液压支撑组件调节完成后，再在柔性反射镜基座上粘贴高反射率反射膜。

前述的需要在液压油路与旁路气动开关或电磁阀液压油流动的后方各安装一个涡轮流量计，分别计量不同的打入/释放的液压油量。

本发明所达到的有益效果：

1.集热体和反射镜可以分开设计，由于采用多组液压支撑组件，所以对于反射镜的支撑比起传统集热器更加牢固，安全性能得到了较大的提升；

2.通过改变多组液压支撑组件的位置，改变反射镜的形状，通过能流监控设备采集到不同反射镜形状下的热流密度分布，找到集热体上能够接收到最大太阳辐射条件下的较均匀热流密度，从而改善接收器上的热应力分布，使得接收器寿命增加；

3.可根据反射镜的形状，测试不同种集热体的性能，找到对于该反射镜的最优集热体；

4.该集热器测试台能够使用任何形式的反射器，且调节简单、成本低廉。

附图说明

图1为本发明的多功能反射面适应型槽式集热器测试台工作在抛物面集热器状态；

图2为本发明的多功能反射面适应型槽式集热器测试台抛物面集热器反射面形状改变，并且对太阳跟踪一定角度；

图3为本发明的多功能反射面适应型槽式集热器测试台工作在复合抛物面集热器状态；

图4为能流监控设备探头布置与液压支撑组件之间对应关系；

图5为图4的局部放大图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的不同反射面适应型槽式集热器包括：柔性反射镜基座1、多组液压支撑组件、反射膜3、万向接轴4、液压支撑组件、液压支撑组件位置控制系统6、集热体7、控制柜8、钢结构支架和能流监控设备9、集热器底座10、辐射测量探头12。其中，集热器底座10与地面接触，宽度大于柔性反射镜基座的开口宽度，钢结构支架(图中未画出)放置在集热器底座10上，液压支撑组件位置控制系统6放置在钢结构支架上，液压支撑组件包括粗调液压支撑组件2和微调液压支撑组件5。在液压支撑组件位置控制系统6上布置多组粗调液压支撑组件2，粗调液压支撑组件2与液压支撑组件位置控制系统6由液压油路连接，每根粗调液压支撑组件上固定一根微调液压支撑组件5。一根粗调液压支撑组件与其上的微调液压支撑组件称为一根液压支撑组件。每根微调液压支撑组件的顶端固定万向接轴4。柔性反射镜基座1与每根微调液压支撑组件顶端的万向接轴4通过耐热胶或螺栓连接，应保证连接的紧密程度。万向接轴如图1中的局部放大，可以适应不同的柔性反射镜基座曲率。

粗调液压支撑组件以行列方式在柔性反射镜基座下方紧密排列，而且需要布满柔性反射镜基座下方的面积，粗调液压支撑组件的个数应在实际允许的情况下尽可能的多。粗调液压支撑组件的位置不可以移动，但是高度可调，通过液压支撑组件位置控制系统控制液压油路来调节粗调液压支撑组件的高度，首先需要在液压油路上安装气动开关或者电磁阀，开关打开后，高压的液压油涌入液压油路，使得其上方的粗调液压支撑组件向上移动，直到操作者所预期的位置时气动开关或者电磁阀控制开关闭合，使得粗调过程停止；需要降低粗调液压支撑组件的高度时，引入旁路，将高压液压油释放进入旁路液压罐，直到操作者所预期的位置时关闭旁路气动开关或者电磁阀。旁路液压罐通过泵打入高压液压罐内，完成液压油的循环使用。

集热体7与集热器底座10相连，与液压支撑组件互不影响，集热体与柔性反射镜基座平行安装，安装在柔性反射镜基座正上方，集热体内有流体的流动腔道。流动腔道内流动的是槽式太阳能集热器系统所需加热的工质，对于槽式太阳能热水系统则为水，对于中高温槽式太阳能热利用系统则是耐高温导热油。

集热体7上安装有能流监控设备9，能流监控设备9与计算机相连，能流监控设备可以采集集热体不同位置处的热流密度分布数据，将该数据通过信号线传输至计算机上进行分析，根据分析结果调整柔性反射镜基座的形状或者集热体的位置，优化该槽式太阳能集热器的相关参数，使槽式太阳能集热器性能最佳，并且寿命增加。

具体调节方法为：如图4和图5所示，沿圆周方向将集热体与柔性反射镜基座分割成若干弧段，在集热体上的弧段用来连接能流监控设备的辐射测量探头12，在柔性反射镜基座上的弧段用于连接万向接轴，能流监控设备测量集热体不同位置处的热流密度。弧段数由用户根据不同精度给定。本发明中集热体的结构形式是固定的(圆柱形)，每个能流监控设备的辐射测量探头测量的热流密度数据输入计算机后，与用户所预期热流密度数据进行对比，来确定对应弧段内的液压支撑组件的高低。所对比的差值或者能流监控设备的探头是通过小片光伏电池片来测量。用户所预期的热流密度分布由用户提用户通过前期计算提供，数据采用列表的方式输入计算机中，计算机通过查表的方式进行读取，对比后输出对应弧段内的液压支撑组件的高度数据至控制柜8，控制柜8控制液压支撑组件位置控制系统6动作。

由于液压支撑组件本身已有一定的高度，此时需要判断需要调节达到的高度与现有高度的关系从而做出升高或者降低的控制命令，此处所用的对比参量为液压油量，通过在液压油路内加装涡轮流量计来读取进入粗调液压支撑组件内的液压油量，同时将该液压油量与所需调节位置的液压油量进行对比，如果所需调节位置的液压油量高于已有液压油量，则粗调液压支撑组件位置需要升高，控制柜发出升高的控制命令至液压支撑组件位置控制系统，液压支撑组件位置控制系统打开液压油路的气动开关或者电磁阀打入液压油，指导液压油量达到所需高度；如果所需调节位置的液压油量低于已有液压油量，则粗调液压支撑组件位置需要降低，则控制柜发出降低的控制命令至液压支撑组件位置控制系统，液压支撑组件位置控制系统打开旁路气动开关或者电磁阀释放出部分液压油。需要注意的是，需要在主路与旁路气动开关或电磁阀液压油流动的后方各安装一个涡轮流量计，分别计量不同的进入/释放的液压油量。还有，需要在初始时刻对液压油量进行校准。粗调完成后，如有必要可进一步微调，通过手动调节(螺纹调节)的方式调节微调液压支撑组件，通过目测来判断是否达到了预期高度。除非有必要，一般不使用微调。如果需要微调的量过大，则需要对液压油路进行重新校准。粗调和微调完成后，最终使得所有液压支撑组件所形成的面型与所设计的槽式太阳能反射镜的反射面面型贴合。需要改变槽式反射面线型时，重复如上步骤。

在高度调节过程中，应该为一根液压支撑组件调节完毕且达到稳定状态后再调节下一根液压支撑组件，这里的一根液压支撑组件指的是同一列上的粗调液压支撑组件和微调液压支撑组件。

图2为本发明通过液压支撑组件位置控制系统调节多组液压支撑组件，并由连接万向接轴带动柔性反射基座，使基座形成的抛物面上的高反射率反射膜将太阳光线反射至集热体，形成对太阳跟踪的过程。

图3为本发明通过液压支撑组件位置控制系统调节多组液压支撑组件，并由连接万向接轴带动柔性反射基座，使基座形成复合抛物面集热器状态。

液压油为高热氧化安定性、高剪切安定性和耐高温的高粘度油。

柔性反射镜基座1为高强度、可延展、可变性的薄片状的金属或非金属材料，其上粘贴高反射率的反射膜3，用以反射太阳光线，被高反射率的反射膜反射的太阳辐射聚集于集热体7上。高反射率的反射膜3与柔性反射镜基座1通过耐热胶粘合。高反射率的反射膜3应为低吸收率、高反射率的柔性材料。

集热体7为柱状，其长度与柔性反射镜基座长度一致，集热体的截面形状可以为任意形式。针对不同的集热器反光面设计集热体，集热体可以为柱状也可以为任意形状，一旦集热体安装到槽式集热系统上后，其形状就固定了，如果改变集热体形状，则需将现有的集热体拆除重新安装新的所需形状的集热体上去。但是集热体与槽式反射镜之间的距离(也即焦距)是可以调节的，通过集热器底座10两端的集热体支撑架的高度进行调节即可。可通过液压调节的方式对集热器两端支架进行调节。调节策略与柔性反射镜基座调节一样，调节是否到位也通过液压油量+涡轮流量计来进行判断。

本发明的集热器在安装时，首先安装集热器底座10，而后安装钢结构支架，再安装液压支撑组件位置控制系统，然后安装粗调液压支撑组件，再安装微调液压支撑组件，再安装柔性反射镜基座，安装集热体，将能流监控设备安装在太阳辐射接收器上，将能流监控设备的辐射测量探头与集热体连接，在液压支撑组件调节完成后，再在柔性反射镜基座上粘贴高反射率反射膜。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构建多功能反射面适应型槽式集热器测试台，包括：集热器底座，柔性反射镜基座、多组液压支撑组件、万向接轴、液压支撑组件位置控制系统、集热体、控制柜、钢结构支架和能流监控设备；所述集热器底座与地面接触，宽度大于柔性反射镜基座的开口宽度；所述钢结构支架放置在集热器底座上；所述液压支撑组件位置控制系统放置在钢结构支架上；所述液压支撑组件包括粗调液压支撑组件和微调液压支撑组件，在液压支撑组件位置控制系统上布置多组粗调液压支撑组件，粗调液压支撑组件与液压支撑组件位置控制系统由液压油路连接，每根粗调液压支撑组件上固定一根微调液压支撑组件，一根粗调液压支撑组件与其上的微调液压支撑组件称为一根液压支撑组件；每根微调液压支撑组件的顶端固定万向接轴；所述柔性反射镜基座与每根微调液压支撑组件上的万向接轴通过耐热胶或螺栓连接；所述集热体与集热器底座相连，集热体与柔性反射镜基座平行安装，集热体内有流体的流动腔道；

所述集热体上安装能流监控设备，能流监控设备与计算机相连，计算机与控制柜相连，控制柜与液压支撑组件位置控制系统通过信号线相连；

沿圆周方向将集热体与柔性反射镜基座分割成若干弧段，在集热体上的弧段用来连接能流监控设备的辐射测量探头，在柔性反射镜基座上的弧段用于连接万向接轴，能流监控设备测量集热体不同位置处的热流密度，每个能流监控设备的辐射测量探头测量的热流密度数据输入计算机后，与用户所预期热流密度数据进行对比，来确定对应弧段内的液压支撑组件的高低；

所述液压油路上设气动开关或者电磁阀，通过液压支撑组件位置控制系统控制液压油路来调节粗调液压支撑组件的高度，通过手动方式调节微调液压支撑组件的高度，使得所有液压支撑组件所形成的面型与所设计的槽式太阳能反射镜的反射面面型贴合；

2)初始时刻对液压油路中的液压油量进行校准；

3)能流监控设备的辐射测量探头测量集热体不同位置处的热流密度并输入计算机，与计算机中存储的用户所预期热流密度数据进行对比，确定对应弧段内的液压支撑组件的高低；

4)控制柜从计算机中读取每根液压支撑组件所需要的高度，由于液压支撑组件本身已有一定的高度，此时需要判断需要调节达到的高度与现有高度的关系从而做出升高或者降低的控制命令，此处以液压油量作为对比参量，通过在液压油路内加装涡轮流量计来读取进入粗调液压支撑组件内的液压油量，然后将该液压油量与所需调节位置的液压油量进行对比，如果所需调节位置的液压油量高于已有液压油量，则粗调液压支撑组件位置需要升高，发出升高的控制命令至液压支撑组件位置控制系统，如果所需调节位置的液压油量低于已有液压油量，则粗调液压支撑组件位置需要降低，则发出降低的控制命令至液压支撑组件位置控制系统；

5)如果液压支撑组件位置控制系统接收到升高的控制命令，则打开液压油路气动开关或者电磁阀打入液压油，使得其上方的粗调液压支撑组件向上移动，直到达到所需调节位置，液压油路气动开关或者电磁阀控制开关闭合，使得粗调过程停止；如果液压支撑组件位置控制系统接收到降低的控制命令，引入旁路，打开旁路气动开关或者电磁阀，将高压液压油释放进入旁路液压罐，使得其上方的粗调液压支撑组件下降，直到达到所需调节位置，旁路气动开关或者电磁阀控制开关闭合，使得粗调过程停止，然后旁路液压罐通过泵打入高压液压罐内，完成液压油的循环使用；

6)粗调完成后，通过手动调节的方式调节微调液压支撑组件，通过目测来判断是否达到了预期高度；

7)一根液压支撑组件调节完毕且达到稳定状态后再调节下一根液压支撑组件，直至所有的液压支撑组件均调节完成，最终使得所有液压支撑组件所形成的面型与所设计的槽式太阳能反射镜的反射面面型贴合。

2.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述粗调液压支撑组件以行列方式在柔性反射镜基座下方紧密排列，而且需要布满柔性反射镜基座下方的面积。

3.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述柔性反射镜基座上通过耐热胶粘贴反射膜。

4.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述液压油路中的液压油为高热氧化安定性、高剪切安定性和耐高温的高粘度油。

5.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述柔性反射镜基座为高强度、可延展、可变性的薄片状的金属或非金属材料。

6.根据权利要求3所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述反射膜应为低吸收率、高反射率的柔性材料。

7.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述集热体为柱状，其长度与柔性反射镜基座长度一致，集热体的截面形状为任意形式。

8.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，所述集热器在安装时，首先安装集热器底座，而后安装钢结构支架，再安装液压支撑组件位置控制系统，然后安装粗调液压支撑组件，再安装微调液压支撑组件，再安装柔性反射镜基座，安装集热体，将能流监控设备安装在太阳辐射接收器上，将能流监控设备的辐射测量探头与集热体连接，在液压支撑组件调节完成后，再在柔性反射镜基座上粘贴高反射率反射膜。

9.根据权利要求1所述的一种多功能反射面适应型槽式集热器测试台的调试方法，其特征在于，需要在液压油路与旁路气动开关或电磁阀液压油流动的后方各安装一个涡轮流量计，分别计量不同的打入/释放的液压油量。