CN109237810B - 一种槽式熔盐光热发电的集热器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种槽式熔盐光热发电的集热器,任一镜托的弧面上装有反射镜,多个镜托依次串联构成集热器的托架结构,托架结构由扭矩管带动旋转,扭矩管由驱动塔架上的液压系统驱动旋转;集热管通过集热管支架设置在扭矩管上,倾角传感器设集热管支架上有,倾角传感器与现场就地控制柜电连接,本发明还包括一种槽式熔盐光热发电的集热器的控制方法:现场就地控制柜做为集热器动作的控制中枢,液压系统为集热器提供动力,倾角传感器为集热器转动角度提供校准依据。可精准控制集热器的旋转角度。
Description
技术领域
本发明涉及光热发电技术技术领域,特别是涉及一种槽式熔盐光热发电的集热器及其控制方法。
背景技术
光热发电技术,是不同于光伏发电的全新的新能源应用技术。它是一个将太阳能转化为热能,再将热能转化为电能的过程。利用聚光镜等聚热器采集的太阳热能,将传热介质加热到几百度的高温,传热介质经过换热器后产生高温蒸汽,从而带动汽轮机产生电能。此处的传热介质多为导热油与熔盐。通常我们将整个的光热发电系统分成四部分:集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发电系统。
集热系统包括聚光装置、接收器、跟踪机构等部件,可以说集热系统是整个光热发电的核心,那么如何控制集热系统更加高效的转化太阳能为热能,就是必须解决的核心问题。
现有的集热器大都只有倾角调节控制机构,缺少一定的反馈机构,如此倾角调节控制精准度差,无法使得太阳能最大限度的转化为热能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,而提供一种槽式熔盐光热发电的集热器及其控制方法,具有倾角微调结构和微调方法,可精确的控制集热器的旋转角度,使得最大限度的利用太阳能。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
一种槽式熔盐光热发电的集热器,包括反射镜、集热管、集热管支架、倾角传感器、镜托、液压系统、驱动塔架、现场就地控制柜和扭矩管;
任一镜托的弧面上装有反射镜,多个镜托依次串联构成集热器的托架结构,托架结构由扭矩管带动旋转,扭矩管由驱动塔架上的液压系统驱动旋转;
集热管通过集热管支架设置在扭矩管上,集热管支架上设有倾角传感器,倾角传感器与现场就地控制柜电连接。
优选的,镜托的底端左右两侧设有固定塔架,托架结构的底端中间部位设有驱动塔架,驱动塔架上设有液压系统、现场就地控制柜。
优选的,所述倾角传感器装配在驱动塔架正上方的集热管支架上。
优选的,任一镜托的中心位置设有带动其旋转的扭矩管,相邻的扭矩管通过法兰盘固定连接,扭矩管可旋转的设置在固定塔架或驱动塔架上,液压系统与驱动扭矩管传动连接。
优选的,所述驱动塔架的顶端设有驱动部件,所述驱动部件上设有第一法兰盘和第二法兰盘,所述第一法兰盘用于装配扭矩管,所述第二法兰盘装配在旋转轴上;
所述液压系统包括液压油箱、电机、泵出口油路分配阀组、换向阀组、平衡阀组、第一油缸、第二油缸、蓄能器和蓄能器出口阀组,第一油缸、第二油缸末端的连接件用于驱动旋转轴,液压油箱上设置有电机和泵出口油路分配阀组,在液压油箱一侧设置有蓄能器,蓄能器的下方设置有蓄能器出口阀组,所述蓄能器出口阀组与泵出口油路分配阀组相连,泵出口油路分配阀组与换向阀组相连,换向阀组与第一油缸、第二油缸分别相连,在液压油箱内设置有双泵系统,一为用于实现油缸的慢速伸缩的柱塞泵,一为用于实现油缸的快速伸缩的齿轮泵,在第一油缸和第二油缸的出口处设置回油阀。
优选的,所述的蓄能器出口阀组与泵出口油路分配阀组之间、泵出口油路分配阀组与换向阀组之间、换向阀组与第一油缸、第二油缸之间均通过液压胶管连接。
本发明的另一方面,还包括一种槽式熔盐光热发电的集热器的控制方法:现场就地控制柜做为集热器动作的控制中枢,液压系统为集热器提供动力,倾角传感器为集热器转动角度提供校准依据;
现场就地控制柜内PLC接收DCS控制系统追日角度指令,PLC内程序根据逻辑控制液压泵的转速,并开、关相应阀门使液压缸伸缩动作,带动集热器转动,根据倾角传感器反馈回来的角度调整液压系统出力,最终使集热器达到DCS给出的追日角度;
当处于追日状态时,发生断电情况,PLC发出散焦指令,液压系统中由蓄能器提供动力,将集热器向追日旋转方向相反方向转动1-3°,使得集热器不在聚焦,避免传热介质过热。
在手动模式下,可调整集热器旋转到-120°~120°之间的任意位置,以便调试或进行维修。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
可根据集热场运行模式,集热器跟踪太阳,通过旋转角度监测反馈,精确控制集热器的旋转角度,最大限度的吸收太阳能转化为热能,将熔盐从290℃加热到550℃。
附图说明
图1所示为本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的驱动塔架的结构示意图。
图3是本发明实施例的液压系统的结构示意图。
图4是本发明实施例的液压系统的作业原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
如图1-4所示,一种槽式熔盐光热发电的集热器,包括反射镜1、集热管2、集热管支架3、倾角传感器4、镜托5、固定塔架6、液压系统7、驱动塔架8、现场就地控制柜9、扭矩管10;
多个镜托5依次串联构成集热器的托架结构,任一镜托5的弧面上装有反射镜1,镜托5的底端左右两侧设有固定塔架6,托架结构的底端中间部位设有驱动塔架8,驱动塔架8上设有液压系统7、现场就地控制柜9;
任一镜托5的中心位置设有带动其旋转的扭矩管10,相邻的扭矩管10通过法兰盘固定连接,液压系统7可驱动扭矩管10旋转,扭矩管10可旋转的设置在固定塔架6或驱动塔架8上;
集热管2通过集热管支架3设置在扭矩管10上,集热管支架3上设有倾角传感器4;
所述驱动塔架8的顶端设有驱动部件11,所述驱动部件11上设有第一法兰盘12和第二法兰盘13,所述第一法兰盘12用于装配扭矩管10,所述第二法兰盘13装配在旋转轴14上;
所述液压系统7包括液压油箱15、电机16、泵出口油路分配阀组17、换向阀组18、平衡阀组19、第一油缸20、第二油缸21、蓄能器22和蓄能器出口阀组23,第一油缸20、第二油缸21末端的连接件用于驱动旋转轴14,液压油箱15上设置有电机16和泵出口油路分配阀组17,在液压油箱一侧设置有蓄能器22,蓄能器22的下方设置有蓄能器出口阀组23,所述蓄能器出口阀组23与泵出口油路分配阀组17相连,泵出口油路分配阀组17与换向阀组18相连,换向阀组18与第一油缸20、第二油缸21分别相连,在液压油箱15内设置有双泵系统,一为用于实现油缸的慢速伸缩的柱塞泵,一为用于实现油缸的快速伸缩的齿轮泵,在第一油缸和第二油缸的出口处设置回油阀。
所述的蓄能器出口阀组23与泵出口油路分配阀组17之间、泵出口油路分配阀组17与换向阀组18之间、换向阀组18与第一油缸20、第二油缸21之间均通过液压胶管24连接。
一种槽式熔盐光热发电的集热器的控制方法:现场就地控制柜做为集热器动作的控制中枢,液压系统为集热器提供动力,倾角传感器为集热器转动角度提供校准依据;
现场就地控制柜内PLC接收DCS控制系统追日角度指令,PLC内程序根据逻辑控制液压泵的转速,并开、关相应阀门使液压缸伸缩动作,带动集热器转动,根据倾角传感器反馈回来的角度调整液压系统出力,最终使集热器达到DCS给出的追日角度;
当处于追日状态时,发生断电情况,PLC发出散焦指令,液压系统中由蓄能器提供动力,将集热器向追日旋转方向相反方向转动1-3°,使得集热器不在聚焦,避免传热介质过热。
在手动模式下,可调整集热器旋转到-120°~120°之间的任意位置,以便调试或进行维修。
液压系统7的工作原理如图所示,液压小泵是柱塞泵25,排量为0.1ml/r,出油依次经泵出口油路分配阀组17、Y型机能换向阀26、平衡阀27进入油缸工作腔,柱塞泵25出口油流量由电机转速调节,实时满足进入第一油缸、第二油缸大小腔的进油量,推动旋转轴带动集热器负载运行,实现太阳角度的高精度复现,满足集热器实时聚焦需要。根据转动角度的不同两条油缸作用的方式可分为同推、同拉、一推一拉等三种作用方式,油缸大小腔设回油换向阀(二位二通换向阀29),保证油缸在死点位置时的受力不发生干涉。油缸进出口油口均设置平衡阀30,保证集热器稳定动作的需要同时满足在停止时位置精度的保持。油缸回油经背压阀、回油过滤器31流回油箱。使回油管路时刻充满油液并满足过滤精度需要。同时设置大泵(齿轮泵28),排量为3.5ml/r,实现驱动系统的快速定位和紧急情况下的快速动作。泵出口分别设置溢流阀32进行压力设置和保护。为满足驱动系统在断电情况下的散焦动作需要,在油路中设置了蓄能器22,和压力继电器33,继电器实时检测蓄能器出口压力。一旦压力低于设定值,H机能换向阀34开始换向动作,齿轮泵28开始向蓄能器供油,使蓄能器总能保持一定的压力值。蓄能器出口设置常开二位二通电磁换向阀35,在正常工作时此阀关闭,一旦断电油液从蓄能器排出推动油缸动作,满足紧急散焦等动作需要。同时此液压系统设置液位、油温、过滤器阻塞等状态报警,实现安全保护。
下表为液压系统的逻辑动作表:
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:包括反射镜、集热管、集热管支架、倾角传感器、镜托、液压系统、驱动塔架、现场就地控制柜和扭矩管;
任一镜托的弧面上装有反射镜,多个镜托依次串联构成集热器的托架结构,托架结构由扭矩管带动旋转,扭矩管由驱动塔架上的液压系统驱动旋转;
集热管通过集热管支架设置在扭矩管上,集热管支架上设有倾角传感器,倾角传感器与现场就地控制柜电连接;
所述液压系统包括液压油箱、电机、泵出口油路分配阀组、换向阀组、平衡阀组、第一油缸、第二油缸、蓄能器和蓄能器出口阀组,第一油缸、第二油缸末端的连接件用于驱动旋转轴,液压油箱上设置有电机和泵出口油路分配阀组,在液压油箱一侧设置有蓄能器,蓄能器的下方设置有蓄能器出口阀组,所述蓄能器出口阀组与泵出口油路分配阀组相连,泵出口油路分配阀组与换向阀组相连,换向阀组与第一油缸、第二油缸分别相连,在液压油箱内设置有双泵系统,一为用于实现油缸的慢速伸缩的柱塞泵,一为用于实现油缸的快速伸缩的齿轮泵,在第一油缸和第二油缸的出口处设置回油阀;
所述集热器的控制方法:现场就地控制柜做为集热器动作的控制中枢,液压系统为集热器提供动力,倾角传感器为集热器转动角度提供校准依据;
现场就地控制柜内PLC接收DCS控制系统追日角度指令,PLC内程序根据逻辑控制液压泵的转速,并开、关相应阀门使液压缸伸缩动作,带动集热器转动,根据倾角传感器反馈回来的角度调整液压系统出力,最终使集热器达到DCS给出的追日角度;当处于追日状态时,发生断电情况,PLC发出散焦指令,液压系统中由蓄能器提供动力,将集热器向追日旋转方向相反方向转动1-3°,使得集热器不在聚焦,避免传热介质过热。
2.根据权利要求1所述的一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:镜托的底端左右两侧设有固定塔架,托架结构的底端中间部位设有驱动塔架,驱动塔架上设有液压系统、现场就地控制柜。
3.根据权利要求2所述的一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:所述倾角传感器装配在驱动塔架正上方的集热管支架上。
4.根据权利要求2所述的一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:任一镜托的中心位置设有带动其旋转的扭矩管,相邻的扭矩管通过法兰盘固定连接,扭矩管可旋转的设置在固定塔架或驱动塔架上,液压系统与驱动扭矩管传动连接。
5.根据权利要求2所述的一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:所述驱动塔架的顶端设有驱动部件,所述驱动部件上设有第一法兰盘和第二法兰盘,所述第一法兰盘用于装配扭矩管,所述第二法兰盘装配在旋转轴上。
6.根据权利要求1所述的一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:所述的蓄能器出口阀组与泵出口油路分配阀组之间、泵出口油路分配阀组与换向阀组之间、换向阀组与第一油缸、第二油缸之间均通过液压胶管连接。
7.根据权利要求1所述的一种槽式熔盐光热发电的集热器,其特征在于:还包括手动模式,可调整集热器旋转到-120°~120°之间的任意位置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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