CN110108536B - 一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于定日镜镜面积灰度检测比对的标准板制作方法。准备多块尺寸相同的标准裸板;将制备粉尘和有机溶剂的混合液放入液体喷笔的储液腔;将标准裸板的镜面以倾斜角度进行固定,标准裸板底部安装有压力传感器,液体喷笔的喷嘴倾斜向上喷涂到标准裸板的镜面上;用电子秤再次称量每块标准裸板质量;通过每块标准裸板喷灰前后的质量差,计算标准裸板的单位面积积灰质量;针对每个级别的标准裸板,计算粉尘量计量值,取误差范围。本发明实现了镜面积灰度的定义及积灰度标准板的制作,为巡检定日镜场镜面积灰度,提高塔式太阳能发电站清洗及发电效率奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及制作标准板领域,特别是涉及一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法。
背景技术
目前,太阳能热发电在实际中的应用越来越广泛,以聚光式为主,主要包括:塔式、槽式和碟式等。塔式太阳能热发电系统一般由吸热塔、定日镜阵列、发电机组和储热罐四个主要部分组成。
定日镜阵列是核心系统,属于其中的聚光集热子系统。塔式定日镜场是由多台定日镜组成用于聚集太阳辐射的聚光系统。每台定日镜通过各自独立的跟踪控制装置连续跟踪太阳,把太阳光聚集到位于塔顶的吸热器上。目前塔式定日镜场的布置方式一般分为环形交错布置、环形非交错布置,扇形交错布置,扇形非交错布置,平行交错布置和平行非交错布置等方式。
定日镜场主要由反射镜单元、传动装置、支撑结构和控制系统等组成。其中,反射镜单元和传动装置在镜场成本中所占比例较大,约占整个定日镜成本的50%~60%(反射镜单元占镜场成本的25%~30%、传动装置占30%~35%)、控制系统约占5%~10%、支撑结构约占15%~20%[19]。定日镜反射镜单元主要由平面反射镜和背面的驳接爪组成,通过在低铁浮法玻璃基板上沉积金属银镀层、金属铜镀层和保护漆制成。每面反射镜通过硅胶粘到一个由纵横交错的钢结构横梁组成的底盘结构上,几十面反射镜组装成定日镜的反射面;吸热塔属于发电系统中的集热子系统,它将定日镜所捕捉、反射、聚焦的太阳能直接转化为可利用的高温热能,为发电机组提供动力源,最终实现热发电。
大多数塔式太阳能电站建在太阳能资源丰富且风沙较大的荒漠地区,热电站发电效率的影响因素有:定日镜的跟踪精度、定日镜镜面的清洁度、储热罐的保温能力和导热介质的选择,而定日镜作为重要影响因素之一,影响定日镜反射率的因素有太阳光照强度,风速,天气情况等,灰尘是其中的决定性影响因素之一,镜面积尘导致镜面反射光线及聚光倍数减少且发生散射现象,最终影响发电机组的运行效率。
目前,大多数电站采用定期清洗定日镜的方式清除镜面的灰尘,但是存在无法发现积沉过多而不能及时清洗或者积沉较少而浪费水资源等现象。现有的测量定日镜面反射率值的方法通常在白天,其中一种方法为利用两块辐射表用来测量太阳散射和水平总辐射,通过直射表及主射表的值得到镜面反射率;一种是以LED灯为光源,单反相机作为光强接收器,加装套筒避免环境光影响从而作为镜面定点清洁度检测装置;一种为积分球反射法,将待测物品放置于积分球中央,通过光源将一束光照射在待测物品上,其反射光通过积分球内壁的漫反射均匀分布在积分球内部,通过光电探测器可以测量积分球某一个角度的能量。
接着,用已知反射率的标准板替换样品放在同一个位置,使用相同的测量方法,可以测出反射光的能量值。通过比较两个漫射光的能量值,可以计算出样品的反射率;还有很多便携式的测量反射率的仪器。但是这些方法用于白天会影响发电站正常的发电效率,且测量反射率的仪器以及积分球法会存在较大的测量和仪器误差,精度不高。虽然可以满足大部分的材料测量要求得到测试结果,但是对于环境的要求很高,不方便在户外进行使用。因此,现有技术中缺少了一种定日镜镜面积灰度的标定以及有效的测量方法。
发明内容
基于此,为了解决背景技术中提出的问题,本发明的目的在于针对现有的定日镜积灰度的问题,配合在太阳能发电站镜场中的巡检小车,提供一种制作积灰度标准板的方法,以便有效地测量定日镜场镜面积灰度,太阳能发电站的工作人员能够及时得知镜面积灰度清理镜面,提高太阳能发电站的发电效率。
为解决上述问题,本发明所采用的技术方案包括如下具体步骤:
步骤S101,准备多块尺寸相同的标准裸板;
标准裸板的一侧表面为镜面,按照以定日镜镜面积灰度将标准裸板分为五个积灰级别,每个级别的标准裸板均准备5块,每块标准裸板的尺寸相同,五个积灰级别分别为:
Ⅴ级代表重度积灰,即镜面表面的灰尘量达到饱和状态,灰尘无法再落至镜面;
Ⅳ级表示中度积灰,即镜面表面单位面积的灰尘质量为Ⅴ级的二分之一;
Ⅲ级表示一般积灰,即镜面表面单位面的灰尘量为Ⅳ级的二分之一;
Ⅱ级表示轻度积灰,即镜面表面单位面的灰尘量为Ⅲ级的二分之一;
Ⅰ级代表洁净镜面,即镜面表面单位面的灰尘量为零;
步骤S102,用电子秤分别称量每块标准裸板质量;
步骤S103,将粉尘及有机溶剂比例混合,充分搅拌获得混合液;
步骤S104,用带有刻度的滴管取混合液,将混合液放入液体喷笔的储液腔;
步骤S105,将标准裸板的镜面以倾斜角度进行固定,标准裸板底部安装有压力传感器,液体喷笔的喷嘴倾斜向上喷出,混合液以抛物线喷涂到标准裸板的镜面上,混合液在喷射路径中有机溶剂不断挥发,使得到达并保留在标准裸板的镜面上仅为粉尘实现粉尘附着;这样喷洒混合液至镜面,镜面可进一步静置至少量有机溶剂完全挥发,仅留有灰尘于镜面表面,且经测量,有机溶剂的挥发对于镜面的温度和反射率无影响。
步骤S106,用电子秤再次称量每块标准裸板质量;
步骤S107,通过每块标准裸板喷灰前后的质量差,计算标准裸板的单位面积积灰质量;
步骤S108,针对每个级别的标准裸板,由五块标准裸板的单位面积积灰质量计算取平均值作为该级别的标准裸板的粉尘量计量值,取粉尘量计量值+-误差阈值作为误差范围。
步骤S109,最终以所有级别的标准裸板及其误差范围用作用于定日镜面积灰度检测比对的标准板。
所述步骤S101中,标准裸板采用范围为25cm2至400cm2内的超白浮法玻璃镀银镜面。
所述的粉尘为从塔式太阳能电站定日镜场的定日镜中刮取采集的粉尘或者滑石粉。
所述的有机溶剂为酒精。
所述的有机溶剂与粉尘体积比要大于3:1小于8:1。这样使得混合物浓度不会太大,不会导致喷笔的喷头堵塞;同时浓度不会太小,不会导致粉尘不能吸附至镜面且造成原材料浪费。
所述的步骤S105中,标准裸板的镜面和液体喷笔的喷嘴之间的距离范围是30cm至60cm,标准裸板的镜面倾斜角度范围是0度至75度之间,液体喷笔的喷嘴与镜面保持垂直,喷出流量范围是1.87×10-6升/秒至1.1×10-4升/秒。
所述的步骤S105中,液体喷笔移动过程中不断喷出混合液进行喷涂,对标准裸板镜面的每一处进行粉尘附着,使得每块标准裸板的镜面表面均匀覆盖粉尘。
所述的步骤S105中,分别对不同级别的标准裸板,标准裸板镜面表面附着的粉尘量不同,具体实施处理如下:
首先针对Ⅴ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数不变时,记录作为最高示数,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅳ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的一半时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅲ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的1/4时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅱ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的1/8时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
针对Ⅰ级的标准裸板,液体喷笔不进行喷涂,直接进行下一步。
本发明的有益效果是:
相较于原有的测量方法,本发明的方法用于在夜晚的户外与巡检小车相结合的方法测量定日镜镜面积灰程度,不会影响发电站的正常工作效率。
附图说明
图1为本发明的制作用于定日镜镜面积灰度检测比对的标准板的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明的具体实施例及其实施过程如下:
步骤S101,准备多块尺寸相同的标准裸板;
标准裸板的一侧表面为镜面,按照以定日镜镜面积灰度将标准裸板分为五个积灰级别,每个级别的标准裸板均准备5块,每块标准裸板的尺寸相同,五个积灰级别分别为:
Ⅴ级代表重度积灰,即镜面表面的灰尘量达到饱和状态,灰尘无法再落至镜面;
Ⅳ级表示中度积灰,即镜面表面单位面积的灰尘质量为Ⅴ级的二分之一;
Ⅲ级表示一般积灰,即镜面表面单位面的灰尘量为Ⅳ级的二分之一;
Ⅱ级表示轻度积灰,即镜面表面单位面的灰尘量为Ⅲ级的二分之一;
Ⅰ级代表洁净镜面,即镜面表面单位面的灰尘量为零。
以定日镜镜面积灰度表示镜面的积灰程度,定义为根据定日镜面单位面积的灰尘质量。实际塔式太阳能光热发电站的定日镜有20m2,取等比例缩小的镜面。具体从25cm2至400cm2范围内的与电站现场用定日镜材质相同的镜面,每个级别的标准裸板均准备5块。
所述步骤S101中,标准裸板采用范围为25cm2至400cm2内的超白浮法玻璃镀银镜面。
步骤S102,用电子秤分别称量每块标准裸板质量;
步骤S103,将粉尘及有机溶剂比例混合,充分搅拌获得混合液;
具体实施的粉尘采用滑石粉,滑石粉的所需细目数为325,有机溶剂为酒精。
有机溶剂与粉尘体积比为5:1。具体实施中,将粉尘置于试管中称量获得体积。
步骤S104,用带有刻度的滴管取混合液,将混合液放入液体喷笔的储液腔;
步骤S105,将标准裸板的镜面以倾斜角度进行固定,标准裸板底部安装有压力传感器,液体喷笔的喷嘴倾斜向上喷出,混合液以抛物线喷涂到标准裸板的镜面上,混合液在喷射路径中有机溶剂不断挥发,使得到达并保留在标准裸板的镜面上仅为粉尘实现粉尘附着;
步骤S105中,标准裸板的镜面和液体喷笔的喷嘴之间的距离是45cm,标准裸板的镜面倾斜角度是69度,液体喷笔的喷嘴喷出角度是21度,喷出流量为1.1×10-4升/秒。
液体喷笔移动过程中不断喷出混合液进行喷涂,对标准裸板镜面的每一处进行粉尘附着,使得每块标准裸板的镜面表面均匀覆盖粉尘。并且分别对不同级别的标准裸板,标准裸板镜面表面附着的粉尘量不同,具体实施处理如下:
首先针对Ⅴ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数不变时,记录作为最高示数,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅳ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的一半时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅲ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的1/4时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅱ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的1/8时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
针对Ⅰ级的标准裸板,液体喷笔不进行喷涂,直接进行下一步。
步骤S106,用电子秤再次称量每块标准裸板质量;
步骤S107,通过每块标准裸板喷灰前后的质量差,计算标准裸板的单位面积积灰质量;
步骤S108,针对每个级别的标准裸板,由五块标准裸板的单位面积积灰质量计算取平均值作为该级别的标准裸板的粉尘量计量值,取粉尘量计量值+-误差阈值作为误差范围。
步骤S109,最终以所有级别的标准裸板及其误差范围用作用于定日镜面积灰度检测比对的标准板。
具体实施中,进一步地,对于现场的定日镜面积灰度的检测采用以下方式:将标准板运送到现场的待检测定日镜旁,利用可见光相机或者红外热像仪对待检测定日镜的镜面和标准板的镜面采用相同拍摄方式的正对拍摄,根据获得的图像处理得到镜面灰度值或者温度值,通过灰度值或者温度值判断找到距离待检测定日镜的灰度值或者温度值最接近的标准板中的标准裸板,以该标准裸板对应的级别作为待检测定日镜上面积灰度的级别,由此实现定日镜面积灰度检测比对。
Claims (6)
1.一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法,其特征在于:包括如下内容:
步骤S101,准备多块尺寸相同的标准裸板;
标准裸板的一侧表面为镜面,按照以定日镜镜面积灰度将标准裸板分为五个积灰级别,每个级别的标准裸板均准备5块,每块标准裸板的尺寸相同,五个积灰级别分别为:
Ⅴ级代表重度积灰,即镜面表面的灰尘量达到饱和状态,灰尘无法再落至镜面;
Ⅳ级表示中度积灰,即镜面表面单位面积的灰尘质量为Ⅴ级的二分之一;
Ⅲ级表示一般积灰,即镜面表面单位面的灰尘量为Ⅳ级的二分之一;
Ⅱ级表示轻度积灰,即镜面表面单位面的灰尘量为Ⅲ级的二分之一;
Ⅰ级代表洁净镜面,即镜面表面单位面的灰尘量为零;
步骤S102,用电子秤分别称量每块标准裸板质量;
步骤S103,将粉尘及有机溶剂比例混合,充分搅拌获得混合液;
所述的有机溶剂与粉尘体积比要大于3:1小于8:1;
步骤S104,用带有刻度的滴管取混合液,将混合液放入液体喷笔的储液腔;
步骤S105,将标准裸板的镜面以倾斜角度进行固定,标准裸板底部安装有压力传感器,液体喷笔的喷嘴倾斜向上喷出,混合液以抛物线喷涂到标准裸板的镜面上,混合液在喷射路径中有机溶剂不断挥发,使得到达并保留在标准裸板的镜面上仅为粉尘实现粉尘附着;
所述的步骤S105中,分别对不同级别的标准裸板,标准裸板镜面表面附着的粉尘量不同,具体实施处理如下:
首先针对Ⅴ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数不变时,记录作为最高示数,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅳ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的一半时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅲ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的1/4时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
其次针对Ⅱ级的标准裸板,液体喷笔不断喷涂,根据标准裸板底部的压力传感器示数判断,在压力传感器示数达到Ⅴ级的标准裸板的最高示数的1/8时,停止液体喷笔喷涂,进行下一步;
针对Ⅰ级的标准裸板,液体喷笔不进行喷涂,直接进行下一步;
步骤S106,用电子秤再次称量每块标准裸板质量;
步骤S107,通过每块标准裸板喷灰前后的质量差,计算标准裸板的单位面积积灰质量;
步骤S108,针对每个级别的标准裸板,由五块标准裸板的单位面积积灰质量计算取平均值作为该级别的标准裸板的粉尘量计量值,取粉尘量计量值+-误差阈值作为误差范围;
步骤S109,最终以所有级别的标准裸板及其误差范围用作用于定日镜面积灰度检测比对的标准板。
2.根据权利要求1所述的一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法,其特征在于:所述步骤S101中,标准裸板采用范围为25cm2至400cm2内的超白浮法玻璃镀银镜面。
3.根据权利要求1所述的一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法,其特征在于:所述的粉尘为从塔式太阳能电站定日镜场的定日镜中刮取采集的粉尘或者滑石粉。
4.根据权利要求1所述的一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法,其特征在于:所述的有机溶剂为酒精。
5.根据权利要求1所述的一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法,其特征在于:
所述的步骤S105中,标准裸板的镜面和液体喷笔的喷嘴之间的距离范围是30cm至60cm,标准裸板的镜面倾斜角度范围是0度至75度之间,液体喷笔的喷嘴与镜面保持垂直,喷出流量范围是1.87×10-6升/秒至1.1×10-4升/秒。
6.根据权利要求1所述的一种用于定日镜面积灰度检测比对的标准板制作方法,其特征在于:所述的步骤S105中,液体喷笔移动过程中不断喷出混合液进行喷涂,对标准裸板镜面的每一处进行粉尘附着,使得每块标准裸板的镜面表面均匀覆盖粉尘。
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