CN113390360A - 一种槽式太阳能集热管形变检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种槽式太阳能集热管形变检测方法及装置，主要涉及集热管性能检测技术领域；包括步骤：S1：采用太阳角检测仪测定槽式聚光镜处的实时太阳高度角，并将红外热成像仪的拍摄角度调整至对应角度；S2：将红外热成像仪移动至槽式聚光镜的中心，并且正向拍摄集热管；S3：沿着集热管的长度方向移动红外热成像仪，在移动红外热成像仪的同时，对一根集热管上的多个点进行拍摄检测，对集热管表面不同点的温度分布情况分别表示为N1～Nn；S4：分别对比N1到Nn的值，当N1到Nn都相同时，表明集热管未发生形变；本发明基于太阳光和红外热成像仪来进行检测，精度高，投资小，检测过程方便快捷，可参照性强。

Description

一种槽式太阳能集热管形变检测方法及装置
技术领域
本发明涉及集热管性能检测技术领域，具体是一种槽式太阳能集热管形变检测方法及装置。
背景技术
由于地球变暖问题日渐受到重视，石油、天然气、煤等不可再生资源储藏量越来越少，可再生能源逐渐被人们重视起来，作为清洁能源的太阳能由于分布广，可再生特点而被人类重点研究开发。在太阳能光热转化研究中，槽式太阳能聚光技术在20世纪80年代就已经开始被工业利用，目前是商业化最成熟的光热转化利用技术。
在槽式太阳能热利用中，集热管是进行光热转化的载体，大型槽式太阳能热电厂所使用的集热管都比较长，受重力、热应力、外界风载以及时间因素的影响，使用一定时间后集热管会出现形变，从而对系统光热性能造成较大的影响。
现有的针对槽式太阳能集热管的方法和装置较少，以光源来分主要分为利用太阳光式和利用激光式，以装置安装方法来分主要分为固定式和移动式。中国专利申请号201510439987.1的发明专利“多管串联槽式太阳能集热管偏移检测与调节系统及方法”是一种固定式通过太阳光检测槽式太阳能集热管偏移的方法及装置，其核心原理为利用聚光镜边缘光线将反射到集热管外的太阳能用来标定集热管的偏移。中国专利申请号201611164554.0的发明专利“一种针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置”是一种移动式通过发射激光检测槽式太阳能聚焦精度的方法及装置，通过激光发射器沿多级轨道滑动对聚光镜面发射脉冲激光，利用布置在集热管外表面的无线光敏二极管阵列激光接收器接受反射光信号并传输信号给控制终端处理。但是固定式的槽式太阳能集热管检测装置需要安装在槽式太阳能系统支架上，安装麻烦，物料及人工成本较高，且通过激光发射的方法进行检测对检测装置精度和测试环境的要求较高，激光的稳定性会直接影响结果的精确度。并且目前的检测方法多通过将光信号转变为电信号进行处理分析，该方法需要的转变过程较多，容易产生较多的误差，对检测装置的精度要求较大，受外界环境影响较大。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种槽式太阳能集热管形变检测方法及装置，基于太阳光和红外热成像仪来进行检测，精度高，投资小，检测过程方便快捷，可参照性强。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种槽式太阳能集热管形变检测方法，包括步骤：
S1：采用太阳角检测仪测定槽式聚光镜处的实时太阳高度角，并将红外热成像仪的拍摄角度调整至对应角度；
S2：将红外热成像仪移动至槽式聚光镜的中心，并且正向拍摄集热管；
S3：将红外热成像仪调整至设定位置，对一根集热管上的多个点进行拍摄检测，对集热管表面不同点的温度分布情况分别表示为N1～Nn；
S4：分别对比N1到Nn的值，当N1到Nn都相同时，表明集热管未发生形变；
若N1到Nn不相同，当N1到Nn逐渐增大或逐渐减小，说明集热管安装产生误差；
当集热管中间部分的温度分布情况变化较大，两头几乎相同，说明集热管中间产生形变；
S5、将形变部分的温度分布情况用Ni表示，
此时形变程度ξ可表示为：ξi＝Ni/N1，其中，|1-ξi|的值越大，说明该点的形变越大。
一种槽式太阳能集热管形变检测装置，包括：
检测台，所述检测台上设有红外热成像仪、用于调整红外热成像仪的位置的第一直线运动机构；
移动控制平台，所述移动控制平台用于调整检测台的位置；
检测台位置检测装置，所述检测台位置检测装置用于确定红外热成像仪的位置，所述检测台位置检测装置上设有激光发射器；
太阳角检测仪；
控制处理中心，所述红外热成像仪、第一直线运动机构、移动控制平台、检测台位置检测装置、太阳角检测仪均与控制处理中心信号连接。
优选的，所述移动控制平台包括移动车，所述太阳角检测仪、控制处理中心均安装在移动车上，所述移动车的后端设有升降装置，所述升降装置的顶部设有水平推拉装置，所述水平推拉装置远离升降装置的一端设有调角连接杆，所述调角连接杆与水平推拉装置铰接，所述调角连接杆的一端与检测台连接，另一端与检测台位置检测装置连接，所述调角连接杆的中部设有角度调节伸缩装置，所述角度调节伸缩装置的一端与调角连接杆铰接，另一端与水平推拉装置铰接。
优选的，所述水平推拉装置与升降装置转动连接，所述升降装置上设有用于带动水平推拉装置转动的驱动装置。
优选的，所述红外热成像仪的数量为多个，每个所述红外热成像仪均对应有一个第一直线运动机构。
优选的，所述所述检测台的左右两侧均设有若干个安装座，所述安装座上设有压力传感器。
优选的，每个所述压力传感器的底端均设有活动螺栓，所述活动螺栓的底部设有橡胶垫。
优选的，所述第一直线运动机构、升降装置、水平推拉装置、角度调节伸缩装置均为电动伸缩杆。
优选的，所述移动车上设有辐照仪。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明基于太阳光在槽式太阳能系统运行中进行检测，得到的结果参考意义更强，通过红外热成像仪对集热管表面直接拍摄，可得到表面温度分布情况，并通过对比法进行计算得到集热管形变量，减少误差，并且对检测仪器精度要求不高；
2、本发明在槽式太阳能系统工作时进行检测，不需要系统停机并使聚光镜摆放至一定角度，更加便捷；
3、本发明通过红外热成像仪同时进行多点检测，使用温度进行表征，可观察到槽式集热管表面真实的温度分布；通过对比法进行计算，可得到槽式集热管具体的形变量，有助于后期针对具体问题的优化或解决方案的设计和实施；
4、本发明移动方便，检测快捷，无需安装在槽式太阳能系统上，可减少物料、人工和时间成本。
附图说明
附图1是本发明的检测方法原理图；
附图2是本发明的方法示意图；
附图3是本发明的架构示意框图；
附图4是本发明的检测装置的整体示意图；
附图5本发明的检测装置的检测台位置检测装置的结构示意图；
附图6是本发明的检测装置的检测系统示意图；
附图7是本发明的检测装置的检测台的示意图；
附图8是本发明的检测装置的稳定系统示意图。
附图中标号：1、检测台；11、红外热成像仪；12、第一直线运动机构；13、安装座；14、压力传感器；15、活动螺栓；16、橡胶垫；21、移动车；22、升降装置；23、水平推拉装置；24、调角连接杆；25、角度调节伸缩装置；26、辐照仪；3、检测台位置检测装置；31、激光发射器；41、太阳角检测仪；5、控制处理中心；6、槽式聚光镜；61、集热管；62、槽式聚光镜支撑架；
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例1：如附图1-3所示，本发明所述是一种槽式太阳能集热管形变检测方法，包括步骤：
S1：采用太阳角检测仪测定槽式聚光镜处的实时太阳高度角，并将红外热成像仪的拍摄角度调整至对应角度；
S2：将红外热成像仪移动至槽式聚光镜的中心，并且正向拍摄集热管；
S3：将红外热成像仪调整至设定位置，对一根集热管上的多个点进行拍摄检测，对集热管表面不同点的温度分布情况分别表示为N1～Nn；
S4：分别对比N1到Nn的值，当N1到Nn都相同时，表明集热管未发生形变；
若N1到Nn不相同，当N1到Nn逐渐增大或逐渐减小，说明集热管安装产生误差；
当集热管中间部分的温度分布情况变化较大，两头几乎相同，说明集热管中间产生形变；
S5、将形变部分的温度分布情况用Ni表示，
此时形变程度ξ可表示为：ξi＝Ni/N1，其中，|1-ξi|的值越大，说明该点的形变越大。
本发明主要通过对比法计算得到槽式太阳能集热管的形变程度，由附图2 可知，当槽式太阳能集热管发生形变时，集热管形变部位实际焦距与设计焦距会产生误差h，此时集热管形变部位与聚光镜之间的距离会产生偏离，因此集热管表面的能流密度分布会发生改变，从而导致集热管表面的温度发生改变，本发明基于该机理提出使用红外热成像仪进行集热管形变检测的方法。
优选的，在步骤S3中，同时对一根集热管多个点进行拍摄检测，能够避免由于时间导致的误差。
实施例2：如附图4-8所示，本发明所述是一种槽式太阳能集热管形变检测装置，包括：
检测台1，所述检测台1上设有红外热成像仪11、用于调整红外热成像仪 11的位置的第一直线运动机构12；优选的，为了避免由于时间导致的误差，所述红外热成像仪11的数量为多个，每个所述红外热成像仪11均对应有一个第一直线运动机构12，多个红外热成像仪11同时对一根集热管多个点进行拍摄检测，能够避免由于时间导致的误差。
移动控制平台，所述移动控制平台用于调整检测台1的位置；
检测台位置检测装置3，所述检测台位置检测装置3用于确定检测台1的位置，所述检测台位置检测装置3上设有激光发射器31；
太阳角检测仪41；
控制处理中心5，所述红外热成像仪11、第一直线运动机构12、移动控制平台、检测台位置检测装置3、太阳角检测仪41均与控制处理中心5信号连接。
移动控制平台可采用车载机械臂或其他车载台架，优选的，所述移动控制平台包括移动车21，所述太阳角检测仪41、控制处理中心5均安装在移动车21 上，所述移动车21上设有辐照仪26，移动车21的后端设有升降装置22，所述升降装置22的顶部设有水平推拉装置23，所述水平推拉装置23远离升降装置 22的一端设有调角连接杆24，所述调角连接杆24与水平推拉装置23铰接，所述调角连接杆24的一端与检测台1连接，另一端与检测台位置检测装置3连接，所述调角连接杆24的中部设有角度调节伸缩装置25，所述角度调节伸缩装置25的一端与调角连接杆24铰接，另一端与水平推拉装置23铰接，能够将红外热成像仪调整至与太阳角检测仪测定出实时太阳高度角对应的角度。
优选的，为了便于移动控制平台的移动，所述水平推拉装置23与升降装置 22转动连接，所述升降装置22上设有用于带动水平推拉装置23转动的驱动装置，能够将检测台1收至移动车21上，便于移动。
优选的，为了保证检测台降落的稳定性，所述检测台1的左右两侧均设有若干个安装座13，所述安装座13上设有压力传感器14，压力传感器14用于检测检测台1与槽式聚光镜6之间的压力，保证检测台1降落到位。
进一步的，每个所述压力传感器14的底端均设有活动螺栓15，所述活动螺栓15的底部设有橡胶垫16，能够降低对槽式聚光镜6的损伤。
优选的，为了提高检测台检测时的稳定性，所述检测台1的一端设有电磁铁。
优选的，为了便于控制，所述第一直线运动机构12、升降装置22、水平推拉装置23、角度调节伸缩装置25均为电动伸缩杆。
检测台位置检测装置3用于检测红外热成像仪11是否移动到槽式聚光镜6 的中心，当红外热成像仪11到达槽式聚光镜6的中心，并且正向拍摄集热管61 时，控制检测台1下移，使得橡胶垫16安稳停放在槽式聚光镜6上，通过压力传感器14控制检测台1对槽式聚光镜6的压力；当检测台1安稳停放在槽式聚光镜6上时，控制第一直线运动机构12移动红外热成像仪11至设定位置，并使得电磁铁与集热管支架接触，接触时控制电磁铁产生磁力，从而进一步稳定检测台。
检测台1稳定后，开始红外热成像仪11拍摄工作，拍摄照片传输到控制处理中心5，通过设定图像识别系统进行处理，当检测出集热管未发生形变时，结束检测，收回检测台1，然后移动至另一根集热管进行检测；当检测出集热管发生形变，根据检测结果控制第一直线运动机构12移动红外热成像仪11，对形变区域进行进一步检测，然后计算形变量，并保存相关检测数据及处理结果至终端，以便工作人员处理。

Claims (10)

1.一种槽式太阳能集热管形变检测方法，其特征在于，包括步骤：
S1：采用太阳角检测仪测定槽式聚光镜处的实时太阳高度角，并将红外热成像仪的拍摄角度调整至对应角度；
S2：将红外热成像仪移动至槽式聚光镜的中心，并且正向拍摄集热管；
S3：将红外热成像仪调整至设定位置，对一根集热管上的多个点进行拍摄检测，对集热管表面不同点的温度分布情况分别表示为N1～Nn；
S4：分别对比N1到Nn的值，当N1到Nn都相同时，表明集热管未发生形变；
若N1到Nn不相同，当N1到Nn逐渐增大或逐渐减小，说明集热管安装产生误差；
当集热管中间部分的温度分布情况变化较大，两头几乎相同，说明集热管中间产生形变；
S5、将形变部分的温度分布情况用Ni表示，
此时形变程度ξ可表示为：ξi＝Ni/N1，其中，|1-ξi|的值越大，说明该点的形变越大。
2.一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于，包括：
检测台(1)，所述检测台(1)上设有红外热成像仪(11)、用于调整红外热成像仪(11)的位置的第一直线运动机构(12)；
移动控制平台，所述移动控制平台用于调整检测台(1)的位置；
检测台位置检测装置(3)，所述检测台位置检测装置(3)用于确定红外热成像仪(11)的位置，所述检测台位置检测装置(3)上设有激光发射器(31)；
太阳角检测仪(41)；
控制处理中心(5)，所述红外热成像仪(11)、第一直线运动机构(12)、移动控制平台、检测台位置检测装置(3)、太阳角检测仪(41)均与控制处理中心(5)信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述移动控制平台包括移动车(21)，所述太阳角检测仪(41)、控制处理中心(5)均安装在移动车(21)上，所述移动车(21)的后端设有升降装置(22)，所述升降装置(22)的顶部设有水平推拉装置(23)，所述水平推拉装置(23)远离升降装置(22)的一端设有调角连接杆(24)，所述调角连接杆(24)与水平推拉装置(23)铰接，所述调角连接杆(24)的一端与检测台(1)连接，另一端与检测台位置检测装置(3)连接，所述调角连接杆(24)的中部设有角度调节伸缩装置(25)，所述角度调节伸缩装置(25)的一端与调角连接杆(24)铰接，另一端与水平推拉装置(23)铰接。
4.根据权利要求3所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述水平推拉装置(23)与升降装置(22)转动连接，所述升降装置(22)上设有用于带动水平推拉装置(23)转动的驱动装置。
5.根据权利要求2所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述红外热成像仪(11)的数量为多个，每个所述红外热成像仪(11)均对应有一个第一直线运动机构(12)。
6.根据权利要求2所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述检测台(1)的左右两侧均设有若干个安装座(13)，所述安装座(13)上设有压力传感器(14)。
7.根据权利要求6所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：每个所述压力传感器(14)的底端均设有活动螺栓(15)，所述活动螺栓(15)的底部设有橡胶垫(16)。
8.根据权利要求3所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述第一直线运动机构(12)、升降装置(22)、水平推拉装置(23)、角度调节伸缩装置(25)均为电动伸缩杆。
9.根据权利要求3所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述移动车(21)上设有辐照仪(26)。
10.根据权利要求2所述的一种槽式太阳能集热管形变检测装置，其特征在于：所述检测台(1)的一端设有电磁铁。
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