CN212006279U - 碟式太阳能碟架受力监测保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碟式太阳能碟架受力监测保护系统，碟式太阳能的反光镜面安装在碟架上，它包括安装在反光镜面与碟架之间的数个压力传感器，压力传感器与压力信号变送装置相连接，压力信号变送装置与PLC控制器相连接，PLC控制器与电机驱动器相连接，电机驱动器与控制碟架的方位角调节电机M1和高度角调节电机M2相连接。碟架的中心轴两侧对称安装有检测水平方向风压的两个压力传感器，碟架的边缘均匀间隔安装检测竖直方向风压的至少四个压力传感器。本实用新型中压力传感器所检测的风压信号通过传感器信号变送器传输给PLC控制器，PLC控制器经过计算分析后，当系统监测到碟架聚光器风载荷过高时，配合碟架驱动系统调节碟架姿态，从而保护碟架。

Description

碟式太阳能碟架受力监测保护系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能光热发电系统检测设备技术领域，具体的说是一种碟式太阳能碟架受力监测保护系统。

背景技术

碟式太阳能光热发电系统工作在空旷且高日照的露天环境中，其碟架结构具有迎风面积大、透风性差等特点，大风作用导致的碟架聚光器镜面破裂是比较常见的，碟架风载荷直接影响着系统的安全。

为了确保碟架安全稳定运行，在结构设计阶段，需要结合项目当地的历史气象数据，进行风载荷计算和受力仿真分析，按照可能出现的最大风载荷数据验证碟架的结构强度。在发电运行阶段，一般通过设置小型气象站测量风速、风向、气压等气象信息，大风天气时由操作员判断碟架风载荷是否超过安全运行的界限值，是否需要调整碟架姿态以避免损坏。

为了提高碟架安全性，通常会采取提高结构强度、限制单台碟架的功率（即限制聚光器面积）等措施，但这会造成生产成本的增加、单台碟架发电功率的减少。复杂地形下，不同地点的风速风向并不一致，通过气象站采集到的数据并不能准确反映单个碟架的风载荷，因此碟式太阳能发电系统碟架布置受到地形限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种碟式太阳能碟架受力监测保护系统，通过在碟架和聚光器反光镜面之间安装压力传感器，实时监测碟架聚光器的风载荷，将碟架不同部位承受的风压数据传送给PLC控制器进行分析处理，当碟架风载荷超出保护设定值时，PLC控制碟架驱动系统调节姿态，减少聚光器的迎风面积，降低碟架风载荷，从而避免碟架损坏。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种碟式太阳能碟架受力监测保护系统，碟式太阳能的反光镜面安装在碟架上，它包括安装在反光镜面与碟架之间的数个压力传感器，压力传感器与压力信号变送装置相连接，压力信号变送装置与PLC控制器相连接，PLC控制器与电机驱动器相连接，电机驱动器与控制碟架的方位角调节电机M1和高度角调节电机M2相连接。

优选的，所述碟架的中心轴两侧对称安装有检测水平方向风压的1#压力传感器和2#压力传感器。

优选的，所述碟架的边缘均匀间隔安装检测竖直方向风压的3#压力传感器、4#压力传感器、7#压力传感器和8#压力传感器。

优选的，所述8#压力传感器的邻近的反光镜面下方安装有备用的测量竖直方向风压的6#压力传感器。

优选的，所述7#压力传感器的相邻近的反光镜面下方安装有备用的测量竖直方向风压的5#压力传感器。

碟架聚光器是由许多反光镜面阵列组成的圆形凹面镜，会尽可能多地把太阳光热量高效率反射到热接收器中，当风力作用在碟架聚光器上时，单个反光镜面对碟架钢结构上固定支撑点的受力会发生变化，风向不同，风力不同时，聚光器上不同位置的反光镜面受力变化也是不相同的，通过对多个反光镜面受力点数据的分析，可以大致估算当前碟架聚光器风载荷情况，结合碟架和反光镜面结构的强度，确定是否需要调节碟架姿态，如何调整碟架水平角和俯仰角，在减少碟架聚光器风载荷的同时，尽可能降低对系统发电效率的影响。碟式太阳能光热发电系统为了提高发电效率，都具备追踪太阳轨迹的叠加驱动系统，配置有碟架方位角调节电机和高度角调节电机。

本实用新型包括压力传感器、传感器信号变送器、PLC控制器构成，当系统监测到碟架聚光器风载荷过高时，配合碟架驱动系统调节碟架姿态，从而保护碟架。

本实用新型通过压力传感器采集单个反光镜面的受力情况，压力传感器采用上下法兰式设计，方便将反光镜面固定在碟架钢结构上，压力传感器采用不锈钢材质，防护等级可达到IP66，以适用于电厂露天恶劣的气象条件。压力传感器量程需要依据单片反光镜面积、碟架风载荷仿真结果综合确定。

用于采集反光镜面受力的压力传感器数量越多，碟架聚光器风载荷估算越准确，但同时带来了成本的增加。本实用新型根据聚光器受风压强分布情况，选取合适的特征点进行数据采样，合理布置压力传感器的安装位置和数量。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型中压力传感器的安装位置示意图；

图3是碟架姿态调整程序；

图4是碟架方位角α的示意图；

图5是高度角β的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1、图2所示的一种碟式太阳能碟架受力监测保护系统，碟式太阳能的反光镜面安装在碟架上，它包括安装在反光镜面与碟架之间的数个压力传感器，压力传感器与压力信号变送装置相连接，压力信号变送装置与PLC控制器相连接，PLC控制器与电机驱动器相连接，电机驱动器与控制碟架的方位角调节电机M1和高度角调节电机M2相连接。

碟架的中心轴两侧对称安装有检测水平方向风压的1#压力传感器和2#压力传感器。碟架的边缘均匀间隔安装检测竖直方向风压的3#压力传感器、4#压力传感器、7#压力传感器和8#压力传感器。8#压力传感器的邻近的反光镜面下方安装有备用的测量竖直方向风压的6#压力传感器。7#压力传感器的相邻近的反光镜面下方安装有备用的测量竖直方向风压的5#压力传感器。

本实用新型根据聚光器受风压强分布情况，选取合适的特征点进行数据采样，合理布置压力传感器的安装位置和数量。

聚光器风载荷特性依据碟架所处的方位角α和高度角β不同而有所差别。一般来说，假定方位角α=0°和高度角β=0°时，风向完全垂直于碟架聚光器圆面，此时风载荷会向聚光器中心聚集，中心区域压强较大，边缘区域压强逐渐减少。方位角α=0°保持不变，改变高度角β，当0°＜高度角β≤60°时，聚光器最大压强随着高度角β的增加而逐渐增大，在β＝60°时，聚光器最大压强达到最大值；继续逐渐增加碟架高度角β，当60°＜高度角β≤90°时，聚光器最大压强逐渐减小，并在高度角β=90°时达到最小值。高度角β=0°保持不变，改变方位角α，当α=45°时，聚光器最大压强最大，当α=135°时，聚光器最大压强最小。总体上来说，聚光器最大压强随着高度角的增加先增大后减小，随着方位角的变化规律并不明显，聚光器在迎风面中心或者迎风边缘受到的压强最大，在靠近来风方向的位置压强较大，远离来风方向的位置压强较小。因此在聚光器中心区域和水平方向、竖直方向的边缘区域布置压力传感器较为合理，同时根据近地面风向，确定了适宜的压力传感器安装位置。

碟架姿态调整程序如图3所示。当本实用新型监测到任意一个压力传感器受力数据超过极限值，则立刻将碟架高度角调整为90°，系统保护停机；如果未超过极限值，但超过警戒值时，根据不同位置的压力传感器受力情况，调整方位角或者高度角，以降低风载荷。如果中心区域传感器数值高于边缘区域传感器数值，则优先增加碟架方位角，避免碟架正面迎风；如果中心区域传感器数值低于边缘区域传感器数值，若碟架高度角β大于等于60°，则增加碟架高度角β，反之则减少碟架高度角β，当调整碟架高度角至90°时，系统保护停机。

Claims (5)

1.一种碟式太阳能碟架受力监测保护系统，碟式太阳能的反光镜面安装在碟架上，其特征在于：它包括安装在反光镜面与碟架之间的数个压力传感器，压力传感器与压力信号变送装置相连接，压力信号变送装置与PLC控制器相连接，PLC控制器与电机驱动器相连接，电机驱动器与控制碟架的方位角调节电机M1和高度角调节电机M2相连接。

2.根据权利要求1所述的碟式太阳能碟架受力监测保护系统，其特征在于：所述碟架的中心轴两侧对称安装有检测水平方向风压的1#压力传感器和2#压力传感器。

3.根据权利要求1或2所述的碟式太阳能碟架受力监测保护系统，其特征在于：所述碟架的边缘均匀间隔安装检测竖直方向风压的3#压力传感器、4#压力传感器、7#压力传感器和8#压力传感器。

4.根据权利要求3所述的碟式太阳能碟架受力监测保护系统，其特征在于：所述8#压力传感器的邻近的反光镜面下方安装有备用的测量竖直方向风压的6#压力传感器。

5.根据权利要求4所述的碟式太阳能碟架受力监测保护系统，其特征在于：所述7#压力传感器的相邻近的反光镜面下方安装有备用的测量竖直方向风压的5#压力传感器。

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