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 |
|||||||
| 申请号 | CN201611164554.0 | 申请日 | 2016-12-15 | 公开(公告)号 | CN106706270A | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 中国科学院工程热物理研究所; | 发明人 | 孙杰; 王瑞林; 刘启斌; 洪慧; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种针对抛物槽式 太阳能 集热器的移动式聚焦 精度 检测装置，用于现场测量抛物槽式 太阳能集热器 的光学聚焦精度，包括移动平台(1)、液压 水 平 支撑 架(2)、控制终端(3)、多级液压传动机构(4)、多级轨道(5)、激光发射器(6)及无线光敏 二极管 阵列激 光接收器 (7)。测试时，激光发射器沿多级轨道滑动并在滑动中对抛物 槽式集热器 聚光镜面发射脉冲激光。激光光线经聚光镜面聚光后汇聚于布置在集 热管 外表面的无线光敏二极管阵列激光接收器。激光光线照射 位置 的光敏二极管产生的 信号 通过无线传输协议传输给控制终端进行处理后获得光学聚焦精度数据。本发明解决了现场测量抛物槽式太阳能集热器聚焦精度难以获得的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一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，包括移动平台(1)、多级液压传动机构(4)、多级轨道(5)、激光发射器(6)、无线光敏二极管阵列激光接收器(7)，其特征在于， |
||||||
| 说明书全文 | 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技术领域背景技术[0002] 目前，抛物槽式太阳能热发电是太阳能热发电技术中发展最为成熟，商业化程度最高的技术形式。它是指利用抛物槽式太阳能集热器将太阳辐射能收集起来，加热水或者通过其他传热工质加热水产生蒸汽，进而驱动热动力发电机组发电的太阳能热利用技术。抛物槽式集热器的主要损失依次为余弦损失、光学损失及散热损失。余弦损失仅与集热器布置位置与方位有关，而散热损失仅与集热管的真空度及管路保温状况有关。上述两种损失通常在理论计算与现场安装过程中不会出现较大变化。然而，光学损失由于涉及入射、反射、折射及投射等环节较多，极易受到现场安装精度的影响，进而影响整体集热效率。目前虽然针对反光镜、集热管等单一部件的光学测试具备较为完善的测量手段，但是测试大多在室内特殊条件(洁净、无风、温湿度恒定等)下进行且测试结果仅针对特定部件，因而仍然无法避免现场安装条件引入的聚焦误差。 发明内容[0003] (一)要解决的技术问题 [0004] 有鉴于此，本发明提供了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，以解决现场测量抛物槽式集热器聚焦精度难于获得的问题。 [0005] (二)技术方案 [0006] 本发明针对上述抛物槽式太阳能集热器现场聚焦精度问题，提出了一种解决方案，利用移动平台搭载无线激光发射与接收系统、信号分析与传输系统以及数据处理与存储终端系统，对现场条件下的抛物槽式太阳能集热器聚焦精度进行测量与分析，为保证集热效率提供最为可靠的实时现场数据。 [0007] 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，包括移动平台1、多级液压传动机构4、多级轨道5、激光发射器6、无线光敏二极管阵列激光接收器7，其中，[0008] 移动平台1，通过移动该移动平台的位置而改变该检测装置的位置； [0009] 多级液压传动机构4，固定于移动平台1上，控制多级轨道5的伸缩； [0010] 多级轨道5，在所述多级液压传动机构4控制下，沿垂直于水平面方向伸缩； [0011] 激光发射器6，沿多级轨道5滑动，并在滑动中对抛物槽式集热器聚光镜面发射脉冲激光； [0012] 无线光敏二极管阵列激光接收器7，布置于抛物槽式太阳能集热器的集热管外表面，用于接收经聚光镜面聚光后的激光光线。 [0013] 其中，针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置还包括控制终端3，接收无线光敏二极管阵列激光接收器7发出的信号，对信号进行计算处理后获得光学聚焦精度数据，存储及输出该光学聚焦精度数据，并显示焦点偏离距离。 [0014] 其中，无线光敏二极管阵列激光接收器7发出的信号，通过无线传输协议传输给控制终端3。 [0015] 其中，针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置还包括液压水平支撑架2，其一端固定于地面，另一端连接于所述移动平台1，用于对移动平台1提供稳定支撑并调节水平。 [0016] (三)有益效果 [0017] 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果： [0018] 1、本发明提供的针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置，可用于现场定量测试光学聚焦精度，及时反馈由于现场安装所引入的精度误差，为保证集热器安装精度及实际运行效率提供可靠数据支持。 [0019] 2、本发明提供的针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置，其光敏二极管阵列激光接收器具备无线数据传输，通过无线通讯协议将接收数据传输给终端进行处理与储存，从而简化了装置复杂性。 [0021] 图1为本发明一实施例的针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置示意图； [0022] 图中各部件及相应标记为：1-移动平台；2-液压水平支撑架；3-控制终端；4-多级液压传动机构；5-多级轨道；6-激光发射器；7-无线光敏二极管阵列激光接收器； [0023] 图2为本发明一实施例的针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置的检测结果数据； [0024] 图3为本发明一实施例的激光光线经聚光镜反射后未经过集热器焦点的光路图。 具体实施方式[0025] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。 [0026] 图1为本发明一实施例的针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置示意图，用于现场测量抛物槽式太阳能集热器的光学聚焦精度。该针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置，包括移动平台1、多级液压传动机构4、多级轨道5、激光发射器6、无线光敏二极管阵列激光接收器7，其中，移动平台1，通过移动该移动平台的位置而改变该检测装置的位置；多级液压传动机构4，固定于移动平台1上，控制多级轨道5的伸缩；多级轨道5，在多级液压传动机构4控制下，沿垂直于水平面方向伸缩；激光发射器6，沿多级轨道5滑动，并在滑动中对抛物槽式集热器聚光镜面发射脉冲激光；无线光敏二极管阵列激光接收器7，布置于抛物槽式太阳能集热器的集热管外表面，用于接收经聚光镜面聚光后的激光光线。 [0027] 如图1所示，该针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置，还包括控制终端3，接收无线光敏二极管阵列激光接收器7发出的信号，对信号进行计算处理后获得光学聚焦精度数据，存储及输出该光学聚焦精度数据，并显示焦点偏离距离。 [0028] 该针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置，还包括液压水平支撑架2，其一端固定于地面，另一端连接于所述移动平台1，用于对移动平台1提供稳定支撑并调节水平。 [0029] 测试前，待测试抛物槽式集热器开口朝向检测装置且保持开口法线与水平面平行；测试时，多级液压传动机构4将多级轨道5沿垂直于水平面方向伸出，激光发射器6沿多级轨道5滑动并在滑动中对抛物槽式集热器聚光镜面发射脉冲激光，激光光线经聚光镜面聚光后汇聚于无线光敏二极管阵列激光接收器7表面。无线光敏二极管阵列激光接收器7由光敏二极管单元阵列布置构成，光敏二极管单元中心间距约3mm。光敏二极管单元对激光发射器6发出的特定波长激光敏感，被其照射后两级产生电压信号。 [0030] 图2为本发明一实施例的针对抛物槽式太阳能集热器的移动式聚焦精度检测装置的检测结果数据。若集热管轴线与抛物槽式太阳能集热器的焦线完全重合，则10条典型入射激光在无线光敏二极管阵列激光接收器7表面的接收信号位置呈现以周向角0°对称分布，如图2最后一行数据所示。若以集热管沿水平方向δx与垂直方向δy偏离焦线30mm为例，则10条典型入射激光在无线光敏二极管阵列激光接收器7表面的接收信号位置呈现非对称或间距变化特征，如图2前四行数据所示。因而根据现场所测得数据点即可定量检测装置聚焦精度。图2中10号光线为例，光线由激光发射器6发出后经由聚光镜反射，由布置于集热管上的无限光敏二极管阵列激光接收器7接收。若集热管处于焦线位置，即δx和δy皆为0mm，则接收器7接收10号光线的方位角θtube等于70°。集热管实际位置相对于集热管焦线位置会发生偏移，δx仍为0mm但δy为30mm，则接收器7接收10号光线的方位角θtube等于60°。 [0031] 图3为本发明一实施例的激光光线经聚光镜反射后未经过集热器焦点的光路图。通过进一步对现场数据进行后处理，可获得焦点偏离距离，焦点偏离距离的大小可作为衡量聚焦精度是否达到标准的判据。如图3所示，由于精度误差存在，激光光线的光路分别经历抛物槽式聚光镜的a点(xa，ya)与集热管实际位置表面的b点(xb，yb)，并未通过集热管焦线位置的焦点o点(0，0)，其中各点坐标均为已知。若令经过a点与b点的直线方程为Ax+By+C＝0，由几何光学可知A＝ya-yb，B＝-(xa-xb)，C＝xayb-xbya，且焦点o点(0，0)到直线Ax+By+C＝0的距离d计算式为 进而可以计算得到焦点偏离距离 控制终端3接收激光光线照射位置的光敏二极管发出的信号，即位置b点(xb，yb)的信息，位置b点(xb，yb)的信息通过无线传输协议传输给控制终端3，控制终端3对光敏二极管产生的信号按上述计算方法进行处理后，获得光学聚焦精度数据进行存储，并显示焦点偏离距离。 [0032] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈