CN117450676A - 一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及槽式太阳能领域，用于解决槽式太阳能在使用过程中缺少监测管理，从而导致槽式太阳能无法及时进行调整和故障检测的问题，具体为一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构及控制系统；本发明中，通过在反光槽下方设置齿轮和卡槽，从而使得齿轮和卡槽之间进行驱动时避免平面接触产生滑动而导致反光槽运动幅度不足的问题，有效地提高了反光槽转动的精准性，在槽式太阳能追光运动的过程中，通过实时检测不同方向的光照强度，从而使得槽式太阳能可以根据实际情况实时调整朝向，保证太阳能的利用效率，通过将个体设备和区域整体设备进行结合分析，对槽式太阳能的运行情况进行科学评判，提高了槽式太阳能运行监管过程的准确性。

Description

一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构及控制系统

技术领域

本发明涉及槽式太阳能领域，具体为一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构及控制系统。

背景技术

槽式太阳能是由跟踪太阳运动的抛物面槽式聚光器和位于抛物面焦点处的吸热管组成的太阳能热发电设备，也叫槽式集热器，槽式集热器是一种利用光热转换方式，通过聚焦、反射和吸收等过程实现光能到热能的转化，使换热介质达到一定温度，以满足不同负载的需求的集热装置。槽式集热器属于中高温集热器的范畴，可以使换热工质得到比较高的温度，可被用到热发电、海水淡化处理、供暖工程、吸收式制冷等生活和生产领域；

目前，现有技术中的槽式太阳能仍存在不足之处，现有的槽式太阳能追光换向平衡结构在使用时，只能够自动依照设定好的程序进行换向执行，因此在槽式太阳能追光的过程中，可能会存在太阳能追光误差，从而导致发电效率降低的问题，同时对于槽式太阳能追光过程中，缺少对追光动作的有效监管控制，导致槽式太阳能无法及时地发现故障，从而影响太阳能的吸收；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明中，通过在反光槽下方设置齿轮和卡槽，从而使得齿轮和卡槽之间进行驱动时避免平面接触产生滑动而导致反光槽运动幅度不足的问题，有效的提高了反光槽转动的精准性，在槽式太阳能追光运动的过程中，通过实时检测不同方向的光照强度，从而使得槽式太阳能可以根据实际情况实时调整朝向，保证太阳能的利用效率，在槽式太阳能运行的过程中，通过对区域内的多个槽式太阳能进行综合分析，并将个体设备和区域整体设备进行结合分析，对槽式太阳能的运行情况进行科学评判，提高了槽式太阳能运行监管过程的准确性，解决槽式太阳能在使用过程中缺少监测管理，从而导致槽式太阳能无法及时进行调整和故障检测的问题，而提出一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构及控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构，包括支架，所述支架上表面通过平衡座转动连接有反光槽，所述反光槽上表面固定安装有支撑杆，所述支撑杆顶端固定安装有吸收管，所述吸收管位于反光槽的聚焦点处；

所述支撑杆上表面固定安装有光照传感器，所述平衡座上部开设有凹槽，凹槽内固定安装有安装轴，所述安装轴外壁转动连接有驱动轮，所述安装轴外壁还转动连接有两组平衡轮，两组所述平衡轮分布在驱动轮两侧，所述反光槽下表面开设有驱动卡槽，所述驱动卡槽与驱动轮啮合连接，所述反光槽下表面还固定安装有稳定轨道，所述稳定轨道与平衡轮相接触，所述稳定轨道通过U形截面将平衡轮限制在U形凹槽内。

一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，包括光能检测单元、追光控制单元、追光复核单元、区域自检单元和控制稳定性监测单元，所述光能检测单元能够通过支撑杆对两侧的光照强度进行采集，并对光照强度进行区域分析，根据区域分析生成阳光移动信号，并将阳光移动信号发送至追光控制单元；

所述追光控制单元获取到阳光移动信号后，根据阳光移动信号控制驱动轮转动，带动反光槽转动，同时生成复核信号发送至追光复核单元；

所述追光复核单元获取到复核信号后，获取到吸收管所承受的到的光照并将其与获取到复核信号之前吸收管所承受的光照进行对比，生成追光正常信号或追光异常信号；

所述控制稳定性监测单元获取到反光槽的运动信息，并对运动信息进行分析，根据运动信息生成稳定信号或不稳定信号；

所述区域自检单元对区域内的多组吸收管进行组别划分，并根据组别划分的结果对吸收管所吸收的光照进行统计，并根据统计结果生成太阳能异常信号或太阳能正常信号。

作为本发明的一种优选实施方式，所述光能检测单元在对支撑杆两侧的光照强度进行采集时，将两侧的光照强度分别记录为左光照强度和右光照强度，所述光能检测单元将左光照强度和右光照强度进行差值计算，并将差值计算的结果与预设的误差范围进行计算，若差值计算的结果位于预设的误差范围内，则不作出反应，若差值计算的结果不位于预设的误差范围内，则生成阳光移动信号，且阳光移动信号的移动方向为左光照强度和右光照强度中光照强度较高的一组。

作为本发明的一种优选实施方式，所述追光控制单元在通过阳光移动信号控制驱动轮转动时，通过步进式的调节方式带动反光槽转动；

所述追光复核单元在追光控制单元控制反光槽进行一次移动后，将移动后吸收管所承受的光照与移动前吸收管所承受的光照进行对比，若移动后吸收管所承受的光照大于移动前吸收管所承受的光照，则生成追光正常信号，若移动后吸收管所承受的光照小于移动前吸收管所承受的光照，则生成追光异常信号。

作为本发明的一种优选实施方式，所述追光复核单元在生成追光正常信号后，向光能检测单元发送二次复核信号，所述光能检测单元获取到二次复核信号后，再次对支撑杆两侧的光照强度进行分析，并再次生成阳光移动信号或不作出反应，若光能检测单元再次生成阳光移动信号后，追光控制单元再次带动反光槽转动，追光复核单元再次进行吸收管的光照对比，并生成追光正常信号或追光异常信号。

作为本发明的一种优选实施方式，所述控制稳定性监测单元获取到反光槽的运行信息后，和光能检测单元所生成的阳光移动信号进行对比；

所述控制稳定性监测单元获取到的运行信息为反光槽的转动方向和反光槽的转动次数；

所述控制稳定性监测单元将运行信息依次与阳光移动信号进行对比，若运行信息中的转动方向和阳光移动信号中的转动方向相同且运行信息中的转动次数和阳光移动信号中的转动次数相同，则生成稳定信号，若运行信息中的反光槽转动次数和阳光移动信号的获取次数不同，则生成不稳定信号，若运行信息中的反光槽转动方向和阳光移动信号中的移动方向不同，则生成不稳定信号。

作为本发明的一种优选实施方式，所述区域自检单元将区域内的多组吸收管所吸收的光照进行平均值计算，并记录为平均光照，将区域内的每组吸收管所吸收的光照记录为个体光照，所述区域自检单元分别将所有个体光照依次和平均光照进行差值计算，并记录为光照差异，所述区域自检单元将光照差异除以平均光照，获得差异比例，所述区域自检单元将差异比例和预设的比例阈值进行对比，将差异比例大于预设的比例阈值的吸收管记录为低光照太阳能；

所述区域自检单元将所有低光照太阳能的位置进行分析，若低光照太阳能相邻，则生成太阳能异常信号，将低光照太阳能相邻的位置记录为遮光区域，若低光照太阳能未与其他的低光照太阳能相连，则生成太阳能异常信号，并将低光照太阳能记录为异常太阳能；

若不存在低光照太阳能，则生成太阳能正常信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，通过在反光槽下方设置齿轮和卡槽，从而使得齿轮和卡槽之间进行驱动时避免平面接触产生滑动而导致反光槽运动幅度不足的问题，有效地提高了反光槽转动的精准性，同时在反光槽下设置平衡轮，提高了反光槽运动时的流畅性。

本发明中，在槽式太阳能追光运动的过程中，通过实时检测不同方向的光照强度，从而使得槽式太阳能可以根据实际情况实时调整朝向，保证太阳能的利用效率，同时对槽式太阳能的运动和槽式太阳能的驱动次数进行统计，能够及时的发现槽式太阳能在未驱动的情况下所发生的运动，从而对槽式太阳能的震动、滑动和错位情况进行监测。

本发明中，在槽式太阳能运行的过程中，通过对区域内的多个槽式太阳能进行综合分析，并将个体设备和区域整体设备进行结合分析，对槽式太阳能的运行情况进行科学评判，提高了槽式太阳能运行监管过程的准确性。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的结构主视示意图；

图3为本发明的仰视结构示意图；

图4为本发明图3中A处放大结构示意图。

图中：1、反光槽；2、支撑杆；21、光照传感器；3、吸收管；4、支架；5、平衡座；6、驱动轮；7、平衡轮；8、安装轴；9、驱动卡槽；10、稳定轨道。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1－图4所示，一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构，包括支架4，支架4固定安装于地面，从而固定槽式太阳能整体设备，支架4上表面通过平衡座5转动连接有反光槽1，反光槽1上表面固定安装有支撑杆2，支撑杆2顶端固定安装有吸收管3，吸收管3位于反光槽1的聚焦点处；

支撑杆2上表面固定安装有光照传感器21，平衡座5上部开设有凹槽，凹槽内固定安装有安装轴8，安装轴8外壁转动连接有驱动轮6，安装轴8外壁还转动连接有两组平衡轮7，两组平衡轮7分布在驱动轮6两侧，反光槽1下表面开设有驱动卡槽9，驱动卡槽9与驱动轮6啮合连接，驱动轮6转动，从而通过驱动卡槽9带动反光槽1转动，实现对太阳角度的追踪，反光槽1下表面还固定安装有稳定轨道10，稳定轨道10与平衡轮7相接触，稳定轨道10通过U形截面将平衡轮7限制在U形凹槽内，从而通过平衡轮7使得反光槽1运行更加平稳。

实施例二

请参阅图1－图4所示，一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，包括光能检测单元、追光控制单元、追光复核单元、区域自检单元和控制稳定性监测单元，光能检测单元能够通过支撑杆2对两侧的光照强度进行采集，光能检测单元在对支撑杆2两侧的光照强度进行采集时，将两侧的光照强度分别记录为左光照强度和右光照强度，并对光照强度进行区域分析，光能检测单元将左光照强度和右光照强度进行差值计算，并将差值计算的结果与预设的误差范围进行计算，若差值计算的结果位于预设的误差范围内，则不作出反应，若差值计算的结果不位于预设的误差范围内，则生成阳光移动信号，且阳光移动信号的移动方向为左光照强度和右光照强度中光照强度较高的一组，并将阳光移动信号发送至追光控制单元；

追光控制单元获取到阳光移动信号后，根据阳光移动信号控制驱动轮6转动，追光控制单元在通过阳光移动信号控制驱动轮6转动时，通过步进式的调节方式带动反光槽1转动，同时生成复核信号发送至追光复核单元，追光复核单元获取到复核信号后，获取到吸收管3所承受的到的光照并将其与获取到复核信号之前吸收管3所承受的光照进行对比，生成追光正常信号或追光异常信号，追光复核单元在追光控制单元控制反光槽1进行一次移动后，将移动后吸收管3所承受的光照与移动前吸收管3所承受的光照进行对比，若移动后吸收管3所承受的光照大于移动前吸收管3所承受的光照，则生成追光正常信号，若移动后吸收管3所承受的光照小于移动前吸收管3所承受的光照，则生成追光异常信号；

追光复核单元在生成追光正常信号后，向光能检测单元发送二次复核信号，光能检测单元获取到二次复核信号后，再次对支撑杆2两侧的光照强度进行分析，并再次生成阳光移动信号或不作出反应，若光能检测单元再次生成阳光移动信号后，追光控制单元再次带动反光槽1转动，追光复核单元再次进行吸收管3的光照对比，并生成追光正常信号或追光异常信号，追光复核单元通过网络将追光正常信号或追光异常信号发送至显示输出设备，管理人员通过显示输出设备能够查看到追光异常信号，并对产生追光异常信号的设备进行查看，对存在故障的槽式太阳能设备进行维护检修。

控制稳定性监测单元获取到反光槽1的运动信息，控制稳定性监测单元获取到的运行信息为反光槽1的转动方向和反光槽1的转动次数，控制稳定性监测单元获取到反光槽1的运行信息后，和光能检测单元所生成的阳光移动信号进行对比，控制稳定性监测单元将运行信息依次与阳光移动信号进行对比，若运行信息中的转动方向和阳光移动信号中的转动方向相同且运行信息中的转动次数和阳光移动信号中的转动次数相同，则生成稳定信号，若运行信息中的反光槽转动次数和阳光移动信号的获取次数不同，则生成不稳定信号，若运行信息中的反光槽转动方向和阳光移动信号中的移动方向不同，则生成不稳定信号。

区域自检单元对区域内的多组吸收管3进行组别划分，并根据组别划分的结果对吸收管3所吸收的光照进行统计，区域自检单元将区域内的多组吸收管3所吸收的光照进行平均值计算，并记录为平均光照，将区域内的每组吸收管3所吸收的光照记录为个体光照，区域自检单元分别将所有个体光照依次和平均光照进行差值计算，并记录为光照差异，区域自检单元将光照差异除以平均光照，获得差异比例，区域自检单元将差异比例和预设的比例阈值进行对比，将差异比例大于预设的比例阈值的吸收管3记录为低光照太阳能；

区域自检单元将所有低光照太阳能的位置进行分析，若低光照太阳能相邻，则生成太阳能异常信号，将低光照太阳能相邻的位置记录为遮光区域，若低光照太阳能未与其他的低光照太阳能相连，则生成太阳能异常信号，并将低光照太阳能记录为异常太阳能；

若不存在低光照太阳能，则生成太阳能正常信号，区域自检单元接收太阳能正常信号或太阳能异常信号通过网络发送至显示输出设备，显示输出设备在获取到太阳能异常信号后进行警报提醒，管理人员能够通过显示输出设备查看异常太阳能，并及时的对异常太阳能进行维护检修。

本发明中，通过在反光槽1下方设置齿轮和卡槽，从而使得齿轮和卡槽之间进行驱动时避免平面接触产生滑动而导致反光槽1运动幅度不足的问题，有效的提高了反光槽1转动的精准性，在槽式太阳能追光运动的过程中，通过实时检测不同方向的光照强度，从而使得槽式太阳能可以根据实际情况实时调整朝向，保证太阳能的利用效率，在槽式太阳能运行的过程中，通过对区域内的多个槽式太阳能进行综合分析，并将个体设备和区域整体设备进行结合分析，对槽式太阳能的运行情况进行科学评判，提高了槽式太阳能运行监管过程的准确性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构，其特征在于，包括支架（4），所述支架（4）上表面通过平衡座（5）转动连接有反光槽（1），所述反光槽（1）上表面固定安装有支撑杆（2），所述支撑杆（2）顶端固定安装有吸收管（3），所述吸收管（3）位于反光槽（1）的聚焦点处；

所述支撑杆（2）上表面固定安装有光照传感器（21），所述平衡座（5）上部开设有凹槽，凹槽内固定安装有安装轴（8），所述安装轴（8）外壁转动连接有驱动轮（6），所述安装轴（8）外壁还转动连接有两组平衡轮（7），两组所述平衡轮（7）分布在驱动轮（6）两侧，所述反光槽（1）下表面开设有驱动卡槽（9），所述驱动卡槽（9）与驱动轮（6）啮合连接，所述反光槽（1）下表面还固定安装有稳定轨道（10），所述稳定轨道（10）与平衡轮（7）相接触，所述稳定轨道（10）通过U形截面将平衡轮（7）限制在U形凹槽内。

2.一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，适用于权利要求1所述的一种用于槽式太阳能的追光换向平衡结构，其特征在于，包括光能检测单元、追光控制单元、追光复核单元、区域自检单元和控制稳定性监测单元，所述光能检测单元能够通过支撑杆（2）对两侧的光照强度进行采集，并对光照强度进行区域分析，根据区域分析生成阳光移动信号，并将阳光移动信号发送至追光控制单元；

所述追光控制单元获取到阳光移动信号后，根据阳光移动信号控制驱动轮（6）转动，带动反光槽（1）转动，同时生成复核信号发送至追光复核单元；

所述追光复核单元获取到复核信号后，获取到吸收管（3）所承受的到的光照并将其与获取到复核信号之前吸收管（3）所承受的光照进行对比，生成追光正常信号或追光异常信号；

所述控制稳定性监测单元获取到反光槽（1）的运动信息，并对运动信息进行分析，根据运动信息生成稳定信号或不稳定信号；

所述区域自检单元对区域内的多组吸收管（3）进行组别划分，并根据组别划分的结果对吸收管（3）所吸收的光照进行统计，并根据统计结果生成太阳能异常信号或太阳能正常信号。

3.根据权利要求2所述的一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，其特征在于，所述光能检测单元在对支撑杆（2）两侧的光照强度进行采集时，将两侧的光照强度分别记录为左光照强度和右光照强度，所述光能检测单元将左光照强度和右光照强度进行差值计算，并将差值计算的结果与预设的误差范围进行计算，若差值计算的结果位于预设的误差范围内，则不作出反应，若差值计算的结果不位于预设的误差范围内，则生成阳光移动信号，且阳光移动信号的移动方向为左光照强度和右光照强度中光照强度较高的一组。

4.根据权利要求3所述的一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，其特征在于，所述追光控制单元在通过阳光移动信号控制驱动轮（6）转动时，通过步进式的调节方式带动反光槽（1）转动；

所述追光复核单元在追光控制单元控制反光槽（1）进行一次移动后，将移动后吸收管（3）所承受的光照与移动前吸收管（3）所承受的光照进行对比，若移动后吸收管（3）所承受的光照大于移动前吸收管（3）所承受的光照，则生成追光正常信号，若移动后吸收管（3）所承受的光照小于移动前吸收管（3）所承受的光照，则生成追光异常信号。

5.根据权利要求4所述的一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，其特征在于，所述追光复核单元在生成追光正常信号后，向光能检测单元发送二次复核信号，所述光能检测单元获取到二次复核信号后，再次对支撑杆（2）两侧的光照强度进行分析，并再次生成阳光移动信号或不作出反应，若光能检测单元再次生成阳光移动信号后，追光控制单元再次带动反光槽（1）转动，追光复核单元再次进行吸收管（3）的光照对比，并生成追光正常信号或追光异常信号。

6.根据权利要求2所述的一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，其特征在于，所述控制稳定性监测单元获取到反光槽（1）的运行信息后，和光能检测单元所生成的阳光移动信号进行对比；

所述控制稳定性监测单元获取到的运行信息为反光槽（1）的转动方向和反光槽（1）的转动次数；

所述控制稳定性监测单元将运行信息依次与阳光移动信号进行对比，若运行信息中的转动方向和阳光移动信号中的转动方向相同且运行信息中的转动次数和阳光移动信号中的转动次数相同，则生成稳定信号，若运行信息中的反光槽转动次数和阳光移动信号的获取次数不同，则生成不稳定信号，若运行信息中的反光槽转动方向和阳光移动信号中的移动方向不同，则生成不稳定信号。

7.根据权利要求2所述的一种用于槽式太阳能的追光换向平衡控制系统，其特征在于，所述区域自检单元将区域内的多组吸收管（3）所吸收的光照进行平均值计算，并记录为平均光照，将区域内的每组吸收管（3）所吸收的光照记录为个体光照，所述区域自检单元分别将所有个体光照依次和平均光照进行差值计算，并记录为光照差异，所述区域自检单元将光照差异除以平均光照，获得差异比例，所述区域自检单元将差异比例和预设的比例阈值进行对比，将差异比例大于预设的比例阈值的吸收管（3）记录为低光照太阳能；

所述区域自检单元将所有低光照太阳能的位置进行分析，若低光照太阳能相邻，则生成太阳能异常信号，将低光照太阳能相邻的位置记录为遮光区域，若低光照太阳能未与其他的低光照太阳能相连，则生成太阳能异常信号，并将低光照太阳能记录为异常太阳能；

若不存在低光照太阳能，则生成太阳能正常信号。