菲涅爾式反光鏡組裝置的逐日跟蹤控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利說明】菲涅爾式反光鏡組裝置的逐日跟蹤控制系統(tǒng)及其控制方法
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于菲涅爾式光熱電站的菲涅爾式反光鏡組裝置的逐日跟蹤控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于太陽能光熱利用裝備技術。
【背景技術】
[0003]本發(fā)明所涉及的菲涅爾式反光鏡組裝置，是太陽能光熱鏡場的重要裝置。它通過數(shù)以萬計的菲涅爾式反光鏡，將太陽光聚焦反射至集熱裝置上，加熱存在于集熱管內(nèi)的導熱油，再由導熱油生成蒸汽實施發(fā)電。
[0004]為了有效提高太陽光集熱效率，所述菲涅爾式反光鏡應當直面太陽，而使太陽經(jīng)反光鏡反射到太陽能集熱器。然而由于太陽從日出到日落在不間斷的改變位置，因此就要用一個逐日跟蹤控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)菲涅爾式鏡組裝置的逐日跟蹤旋轉(zhuǎn)，以保證所述反光鏡的太陽光入射角始終與太陽光的發(fā)射角相一致。
[0005]然而，已有技術的菲涅爾式鏡組裝置的逐時跟蹤系統(tǒng)，由于存在著諸多如配置不先進，結(jié)構不合理等不足，以致造成所述反光鏡組裝置對位旋轉(zhuǎn)不靈敏，對位不精準和所述反光鏡組支架的耐用性較差等不足，直接影響著太陽光熱電站的正常運行和發(fā)電效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種反光鏡組裝置對位旋轉(zhuǎn)靈活，對位精準、耐用性好和控制方法簡易正確的一種菲涅爾式反光鏡組裝置的逐日跟蹤控制系統(tǒng)及其控制方法，以克服已有技術的不足。
[0007]本發(fā)明的第一個目的是提供一種菲涅爾式反光鏡組裝置的逐日跟蹤控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括依次電信連接的總控制器、菲涅爾式鏡組控制器和包括驅(qū)動單元在內(nèi)的菲涅爾式鏡組裝置，其中:
a、所述的總控制器用于控制和管理集熱系統(tǒng)中所有的菲涅爾式鏡組裝置；
b、所述的菲涅爾式鏡組控制器為一對一控制，每臺菲涅爾式鏡組控制器根據(jù)所述總控制器所發(fā)出的控制命令，控制一臺所述的菲涅爾式鏡組裝置；
C、所述的總控制器包括跟蹤控制模塊、參數(shù)監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和通訊模塊；其中:
所述的跟蹤控制模塊控制菲涅爾式鏡組裝置的逐日追蹤，通過所述跟蹤控制模塊，命令全鏡場中所有的或者指定的一臺到多臺菲涅爾式鏡組裝置開始定日跟蹤或者結(jié)束定日跟蹤，或者通過所述跟蹤控制模塊對某一臺菲涅爾式鏡組裝置進行手動控制；
所述的參數(shù)監(jiān)控模塊監(jiān)控菲涅爾式鏡組裝置中的各類參數(shù)，包括集熱管內(nèi)流體的溫度、壓力、流量；天氣、時間、地理位置等各類參數(shù)，用于總控制器判斷決定全鏡場所有鏡組的工作模式； 所述的數(shù)據(jù)存儲模塊實施存儲菲涅爾式鏡組裝置中的運行策略參數(shù)、運行歷史數(shù)據(jù)，包括歷史時間的集熱管內(nèi)流體的溫度、壓力、流量、天氣各類數(shù)據(jù)；
所述的通訊模塊實施與菲涅爾式鏡組控制器的通訊，包括總控制器發(fā)給所述菲涅爾式鏡組控制器改變工作模式的控制指令、菲涅爾式鏡組控制器發(fā)給總控制器的運行數(shù)據(jù)信息;
所述的總控制器接收安裝在菲涅爾式集熱系統(tǒng)中的溫度傳感器和壓力傳感器返回的溫度、壓力、流量參數(shù)，根據(jù)所述溫度、壓力信息判斷在跟蹤過程中的所述菲涅爾式鏡組裝置是否處于正常工作狀態(tài)，并對處于非正常工作狀態(tài)的菲涅爾式鏡組裝置進行診斷，并調(diào)整其工作模式；
d、所述的菲涅爾式鏡組控制器包括控制單元、存儲模塊、位置監(jiān)測單元、通訊模塊；其中:
所述的通訊模塊連接到所述的控制單元，所述的通訊模塊從所述的總控制器接收控制指令，并將所接收到的命令發(fā)送給所述的控制單元，通訊模塊還將把記錄的菲涅爾式鏡組裝置運行的各項數(shù)據(jù)發(fā)送到總控制器的數(shù)據(jù)存儲模塊中；
所述的存儲模塊實施存儲所述菲涅爾式鏡組控制器的配置參數(shù)，包括菲涅爾式鏡組裝置的零點位置、運行精度控制參數(shù)、方位偏角修正參數(shù)的各類配置信息；
所述的位置監(jiān)測單元實施計算監(jiān)測菲涅爾式鏡組裝置的實時傾斜角度；
所述的控制單元接收到所述總控制器所發(fā)出的命令后，用自身集成的算法計算出實時角度，并生成控制指令，所述控制指令通過驅(qū)動單元驅(qū)動菲涅爾式鏡組裝置以實現(xiàn)逐日追蹤;
所述的控制單元中會記錄并存儲驅(qū)動單元的電機由手動設置的零點位置，并且所述的控制單元可以通過內(nèi)置集成算法以及所述通訊模塊反饋的由所述總控制器記錄的各類地理、時間參數(shù)計算出目標角度，所述的控制單元接收所述位置監(jiān)測單元反饋的菲涅爾式鏡組裝置的實時傾斜角度，將該實時傾斜角度與目標角度進行比較，根據(jù)比較結(jié)果計算旋轉(zhuǎn)的角度和方向，最后根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)角度與方向驅(qū)動所述菲涅爾式鏡組裝置；
e、所述菲涅爾式鏡組裝置，有若干個菲涅爾式反光鏡，且通過設在其支架左、右兩側(cè)的轉(zhuǎn)動軸同軸串聯(lián)連接成一臺，而其驅(qū)動單元布置在左右兩側(cè)等量的所述菲涅爾式反光鏡的中間部位(在菲涅爾式反光鏡個數(shù)少的狀態(tài)下，也可以單端驅(qū)動)，且其動力輸出軸與所述菲涅爾式反光鏡支架轉(zhuǎn)動軸同軸傳動連接；其中:
所述驅(qū)動單元包括伺服電機，減速器和編碼器；且伺服電機的動力輸出軸與減速器的動力輸入軸傳動連接，減速器的動力輸出軸與所述菲涅爾式反光鏡的支架轉(zhuǎn)動軸傳動連接，編碼器與所述支架傳動軸裝接；且編碼器與所述菲涅爾式鏡組控制器電信連接，伺服電機接收菲涅爾式鏡組控制器控制，從而在總控制器的控制下實現(xiàn)I臺或多臺或全部菲涅爾式反光鏡組裝置的逐日跟蹤。
[0008]而其還包括油壓阻尼組件，所述油壓阻尼組件所包括的油壓阻尼缸的一端與固定物件相鉸接，而油壓阻尼缸組件的活塞桿與阻尼桿一端相鉸接，而阻尼桿的另一端與菲涅爾式反光鏡的支架轉(zhuǎn)動軸固定連接。
[0009]本發(fā)明第二個目的是提供一種采用以上所述的控制系統(tǒng)實現(xiàn)菲涅爾式反光鏡組裝置逐日跟蹤控制的方法，而該方法在打開所述逐日跟蹤控制系統(tǒng)后，依次包括以下步驟:
步驟a、總控制器接收參數(shù)監(jiān)控模塊發(fā)送的天氣、時間參數(shù)判斷此時菲涅爾式鏡組裝置進入何種工作模式，并同時向菲涅爾式鏡組裝置發(fā)送所述工作模式指令，使之進入該工作模式，所示總控制器向控制所述菲涅爾式鏡組裝置的菲涅爾式鏡組控制器發(fā)送工作指令:步驟b、所示菲涅爾式鏡組控制模塊中的通訊器接收到總控制器通訊模塊傳輸過來的工作指令后，根據(jù)其所述的控制單元所存儲的跟蹤算法、所述總控制器發(fā)送的當前所述鏡菲涅爾式組裝置的地理參數(shù)和時間參數(shù)，計算得到當前所述菲涅爾式鏡組裝置跟蹤太陽所需要旋轉(zhuǎn)的目標角度；
步驟c、所述菲涅爾式鏡組控制器的位置監(jiān)測單元從編碼器獲取所述菲涅爾式鏡組裝置的實時角度，計算出所述菲涅爾式鏡組裝置所需要旋轉(zhuǎn)的方向和角度；
步驟d、所述菲涅爾式鏡組控制器的控制單元，將計算得出的方向和角度命令通過的單元的伺服電機轉(zhuǎn)動，并帶動所述菲涅爾式鏡組裝置進行旋轉(zhuǎn)，直到所述鏡組裝置的當前角度到達目標角度的規(guī)定偏差范圍內(nèi)。
[0010]本發(fā)明第三個目的是提供一種采用以上所述控制系統(tǒng)實現(xiàn)菲涅爾式反光鏡組裝置逐日跟蹤控制的方法，用于實現(xiàn)無人值守的智能控制，而其在所述控制系統(tǒng)打開后，該方法依次包括:
步驟a、總控制器的參數(shù)監(jiān)控模塊實時采集當前菲涅爾式鏡組裝置的天氣、時間參數(shù)，并判斷此時菲涅爾式鏡組裝置進入何種工作模式，并同時向菲涅爾式鏡組裝置發(fā)送所述工作模式指令，進入該工作模式；
步驟b、總控制器的參數(shù)監(jiān)控模塊實時采集菲涅爾式發(fā)熱集熱系統(tǒng)中的溫度傳感器、壓力傳感器和導熱介質(zhì)流量各類工作狀態(tài)參數(shù)，并通過設定各類閥值來判斷菲涅爾式鏡組裝置是否處于逐日跟蹤的工作狀態(tài)；
步驟C、根據(jù)步驟a得到的各類工作狀態(tài)參數(shù)，判斷菲涅爾式鏡組裝置是否處于逐日跟蹤的工作狀態(tài)，如果菲涅爾式鏡組裝置處于逐日跟蹤狀態(tài)并且溫度等工作狀態(tài)高于給定的閥值，則處于非正常工作狀態(tài)，執(zhí)行下一步驟；否則，繼續(xù)處于監(jiān)控各類參數(shù)狀態(tài)；
步驟d、判斷所述菲涅爾鏡組控制器是否處于自動診斷狀態(tài)，如為自動診斷狀態(tài)，所述菲涅爾式鏡組控制器發(fā)出控制指令，驅(qū)動驅(qū)動單元使所述菲涅爾式鏡組裝置的集熱管偏離原聚焦點，同時發(fā)送報警和處理信息到所述總控制器；如為手動處理狀態(tài)，則暫停菲涅爾式鏡組裝置的逐日追蹤，并向所述總控制器報警，等待運行維護人員進行手動操作。
[0011]上述技術方案得以實施后，本發(fā)明所具有的所述控制系統(tǒng)配置先進，機械構件