專(zhuān)利名稱(chēng)：太陽(yáng)能集熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源、電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于太陽(yáng)能電廠中的集熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球的能源危機(jī)日益凸顯，開(kāi)發(fā)新能源成為全人類(lèi)共同的需要。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能的一種新途徑，是解決全球能源危機(jī)的有效途徑之一，而用于收集太陽(yáng)能的集熱裝置是太陽(yáng)能利用過(guò)程中非常重要的部件。其主要是利用液態(tài)吸熱工質(zhì)吸收太陽(yáng)能的熱量到一定溫度后汽化，利用蒸汽的攜帶的熱量發(fā)電，發(fā)電后蒸汽又變?yōu)橐簯B(tài)，如此循環(huán)使用。塔式太陽(yáng)能發(fā)電站是太陽(yáng)能發(fā)電站中的一種，應(yīng)用非常廣泛。在發(fā)電站地面上布置大量的定日鏡形成定日鏡場(chǎng)，在定日鏡場(chǎng)中的適當(dāng)位置處建立一座集熱塔，集熱塔頂端設(shè)置有集熱裝置。各定日鏡均使太陽(yáng)光聚集呈點(diǎn)狀，集中射到集熱裝置上，當(dāng)集熱裝置內(nèi)吸熱工質(zhì)達(dá)到高溫并通過(guò)管道傳導(dǎo)地面上的蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高溫蒸汽，由蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在這一過(guò)程中，集熱裝置的吸熱效率對(duì)于塔式太陽(yáng)能發(fā)電站的發(fā)電效率有很大影響?，F(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開(kāi)了多種形式的太陽(yáng)能集熱裝置，例如US20100M^49公開(kāi)了一種應(yīng)用于塔式太陽(yáng)能電站的集熱器結(jié)構(gòu)，由于其采用整體大面積吸熱臂，存在如下問(wèn)題 (1)由于太陽(yáng)能能量密度的不均勻，且吸熱臂上的能量密度高點(diǎn)位置變化很快，容易造成局部過(guò)熱，影響發(fā)電效率；(2)采用整體大面積吸熱臂，制造、運(yùn)輸及安裝困難，且成本較高； (3)采用整體大面積吸熱臂，維修時(shí)整個(gè)集熱設(shè)備需停止工作，影響發(fā)電效率。另有文獻(xiàn)CN 201852307U公開(kāi)了一種太陽(yáng)能真空管矩陣集熱系統(tǒng)，包括用于工質(zhì)流通的進(jìn)水總管和出水總管；W個(gè)并聯(lián)連接的太陽(yáng)能真空管單元，所述每個(gè)太陽(yáng)能真空管單元分別設(shè)置在所述進(jìn)水總管和所述出水總管之間，包括N個(gè)串聯(lián)連接的太陽(yáng)能真空管組，工質(zhì)輸送泵，以及在每個(gè)太陽(yáng)能真空管單元中，沿工質(zhì)流動(dòng)方向，在所述第N個(gè)太陽(yáng)能真空管管組的出水主管上連接設(shè)置有溫度傳感器，在所述載熱工質(zhì)驅(qū)動(dòng)泵上設(shè)置有與所述溫度傳感器相連接的驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器接收所述溫度傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將所述數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，所述驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器根據(jù)上述數(shù)據(jù)信息控制所述載熱工質(zhì)驅(qū)動(dòng)泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。所述每個(gè)太陽(yáng)能真空管組內(nèi)設(shè)置有M個(gè)內(nèi)部U 形金屬管并聯(lián)連接的太陽(yáng)能真空管，并通過(guò)進(jìn)水主管與出水主管與相鄰的太陽(yáng)能真空管組相連接。采用上述技術(shù)方案所述的太陽(yáng)能真空管矩陣集熱系統(tǒng)可廉價(jià)高效的獲取熱能，適用于工業(yè)生產(chǎn)，城市供熱，熱力發(fā)電等領(lǐng)域。但是其存在以下問(wèn)題上述技術(shù)方案中，每一太陽(yáng)能真空管單元由N個(gè)串聯(lián)的太陽(yáng)能真空管組成，在沿工質(zhì)流動(dòng)方向的第N個(gè)太陽(yáng)能真空管管組的出水主管上設(shè)置有溫度傳感器測(cè)量出水主管處的溫度值后傳輸給驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，所述驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器接收所述溫度傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將所述數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，所述驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器根據(jù)上述數(shù)據(jù)信息控制所述載熱工質(zhì)驅(qū)動(dòng)泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。明顯地，在驅(qū)動(dòng)泵調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)速控制信號(hào)時(shí)，在出水主管處的工質(zhì)溫度極有可能已經(jīng)不是驅(qū)動(dòng)泵調(diào)節(jié)器接收到的出水主管處的溫度值了，因此驅(qū)動(dòng)泵調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速也極有可能不符合當(dāng)前狀態(tài)下的出水主管處的溫度值對(duì)應(yīng)的需求了，整個(gè)控制過(guò)程相當(dāng)于利用溫度傳感器發(fā)送的信號(hào)作為反饋調(diào)節(jié)的信號(hào)，存在一定程度上的滯后，如果采用上述技術(shù)方案用在熱力發(fā)電中，會(huì)由于滯后的存在導(dǎo)致熱能的損失，影響發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題為現(xiàn)有技術(shù)中的太陽(yáng)能集熱設(shè)備中，由于照射在集熱設(shè)備上的光強(qiáng)度頻繁劇烈變化而引起集熱裝置受熱不均勻及由于單純依靠設(shè)置于工質(zhì)流出口的溫度傳感器測(cè)得的溫度值作為控制驅(qū)動(dòng)泵轉(zhuǎn)速的依據(jù)，存在控制信號(hào)滯后熱能損失從而引起發(fā)電效率降低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能集熱裝置，包括至少一個(gè)集熱模塊 11，設(shè)置于進(jìn)口主管和出口主管之間，每個(gè)所述集熱模塊11包括具有進(jìn)口和出口的中空容器，多個(gè)所述中空容器間設(shè)有適于吸熱工質(zhì)流動(dòng)的管路，所述中空容器與所述進(jìn)口主管和/ 或出口主管之間設(shè)置有流量控制器；至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵，用于驅(qū)動(dòng)吸熱工質(zhì)流入所述中空容器；還包括控制系統(tǒng)，控制所述流量控制器以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速；每個(gè)所述集熱模塊11還包括至少一個(gè)溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3，用于測(cè)量所述中空容器的溫度和/或受照光強(qiáng)值，所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)包括前饋調(diào)節(jié)單元，所述前饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)每個(gè)所述中空容器的溫度和/或光強(qiáng)值進(jìn)行分析運(yùn)算后，產(chǎn)生控制每個(gè)所述流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。所述控制系統(tǒng)還包括運(yùn)算單元；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)并結(jié)合所述控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的集熱模塊11出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl，產(chǎn)生調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。所述中空容器出口處設(shè)置有出口溫度傳感器和/或壓力傳感器，用于測(cè)量所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值，所述出口溫度傳感器和/或壓力傳感器與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)還包括主反饋調(diào)節(jié)單元，根據(jù)所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值進(jìn)行分析運(yùn)算形成主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述主反饋調(diào)節(jié)單元輸出的主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)及控制系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Po，分析得到調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)。
所述閥門(mén)處設(shè)置有流量傳感器，測(cè)量所述閥門(mén)處的工質(zhì)流量，所述流量傳感器與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)還包括副反饋調(diào)節(jié)單元，所述副反饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述閥門(mén)處的工質(zhì)流量分析處理獲得副反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述主反饋調(diào)節(jié)單元輸出的主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述副反饋調(diào)節(jié)單元輸出的副反饋調(diào)節(jié)信號(hào)及控制系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl，分析得到調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)。所述控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述中空容器出口處的壓力閾值，工質(zhì)溫度閾值，所述閾值均包括上限閾值和下限閾值；所述中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值 P0 ；各傳感器的測(cè)量結(jié)果；各傳感器與集熱模塊11之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；數(shù)據(jù)通訊單元與各個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；數(shù)據(jù)比較單元將所述數(shù)據(jù)通訊單元獲得的信息與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的相應(yīng)閾值進(jìn)行比較；調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述數(shù)據(jù)比較單元的比較結(jié)果及各個(gè)傳感器與集熱模塊(11)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)生調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。所述流量調(diào)節(jié)器為閥門(mén)和/或流量驅(qū)動(dòng)泵；所述流量調(diào)節(jié)器為閥門(mén)時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制所述閥門(mén)的開(kāi)度以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速；所述流量調(diào)節(jié)器為流量驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制所述流量驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。所述控制系統(tǒng)根據(jù)流入所有中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速值調(diào)整所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速。所述集熱模塊11還包括一固定板1，所述中空容器和所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3固定設(shè)置于所述固定板1上。所述固定板1上設(shè)置有至少兩個(gè)緊固件，所述緊固件用于將所述中空容器固定設(shè)置于太陽(yáng)能集熱塔上。所述緊固件具有至少一個(gè)自由度。所述集熱模塊11通過(guò)所述固定板1固定設(shè)置于所述太陽(yáng)能集熱塔上時(shí)，所述中空容器接收定日鏡場(chǎng)反射的太陽(yáng)光且相鄰的兩個(gè)所述集熱模塊11部分重疊。所述中空容器為固定設(shè)置于所述固定板1表面的盤(pán)管2，所述盤(pán)管2的出口和入口設(shè)置在所述集熱模塊11的同一側(cè)。所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3設(shè)置于所述固定板1上與所述盤(pán)管2相同一側(cè)的表面上。所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3設(shè)置于所述盤(pán)管2的間隙處。所述集熱模塊11包括溫度傳感器4時(shí)，所述溫度傳感器4設(shè)置于所述固定板1上與所述盤(pán)管2相對(duì)一側(cè)的表面上。
所述集熱模塊11包括光強(qiáng)傳感器3時(shí)，所述光強(qiáng)傳感器3設(shè)置于所述固定板1上與所述盤(pán)管2相對(duì)一側(cè)的表面上，所述固定板1上與所述光強(qiáng)傳感器3相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)設(shè)有通光孔。所述盤(pán)管2內(nèi)壁設(shè)置有螺紋或波紋。 所述中空容器內(nèi)部填充有用于傳導(dǎo)熱量的絲狀物。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)來(lái)說(shuō)具有以下有益效果(1)本發(fā)明采用的集熱裝置，包括多個(gè)集熱模塊，每個(gè)集熱模塊均設(shè)置有流量控制器，并且為每個(gè)集熱模塊設(shè)置溫度傳感器和/或光強(qiáng)傳感器，用于測(cè)量吸熱工質(zhì)的溫度和/ 或受照光強(qiáng)值，本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)包括前饋調(diào)節(jié)單元，前饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)每個(gè)中空容器的溫度和/或光強(qiáng)值進(jìn)行分析運(yùn)算后，產(chǎn)生控制每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速，可以保證每個(gè)集熱模塊出口處吸熱工質(zhì)的溫度、 壓力值都接近預(yù)設(shè)值，從而有效地解決了由于光強(qiáng)頻繁劇烈變化造成的集熱器受熱不均的問(wèn)題。(2)本發(fā)明采用設(shè)置于集熱模塊上的溫度傳感器和/或光強(qiáng)傳感器測(cè)量集熱模塊本身的溫度和/或受照光強(qiáng)值，并由前饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)每個(gè)中空容器的溫度和/或光強(qiáng)值進(jìn)行分析運(yùn)算后，產(chǎn)生控制每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速，很好的克服了現(xiàn)有技術(shù)中采用反饋調(diào)節(jié)造成的控制信號(hào)滯后、降低發(fā)電效率的問(wèn)題，消除了控制信號(hào)的滯后，提高了發(fā)電效率。(3)本發(fā)明還在集熱模塊出口處設(shè)置有壓力傳感器或者工質(zhì)溫度傳感器，并且集熱模塊出口處的壓力值和工質(zhì)溫度值經(jīng)反饋調(diào)整單元調(diào)節(jié)后形成反饋控制信號(hào)，與前饋控制信號(hào)相結(jié)合，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，采用前饋調(diào)節(jié)和反饋控制結(jié)合的手段可以使發(fā)電效率更高。(4)本發(fā)明中所述的集熱裝置由多個(gè)集熱模塊組成，由于每個(gè)集熱模塊的體積較小，因此每個(gè)集熱模塊上的能量密度均勻，并且通過(guò)對(duì)每個(gè)集熱模塊的流量控制器分別控制使得每個(gè)集熱模塊輸出工質(zhì)的溫度和壓力值均能達(dá)到預(yù)先設(shè)定值，設(shè)備輕巧靈活容易制造、安裝和運(yùn)輸，而且在某個(gè)模塊發(fā)生平破損時(shí)，只需要更換破損的模塊即可，不需要整個(gè)集熱設(shè)備停止工作，提高了發(fā)電效率。(5)本發(fā)明中采用固定板固定集熱模塊，固定板上采用至少兩個(gè)緊固件將集熱模塊設(shè)置在太陽(yáng)能集熱塔上，為了防止集熱模塊因熱脹冷縮發(fā)生形變，選擇具有至少一個(gè)自由度的緊固件對(duì)集熱模塊進(jìn)行固定。(6)本發(fā)明中集熱模塊固定于太陽(yáng)能集熱塔上時(shí)，相鄰的集熱模塊部分重疊，由此可以有效地避免光線沒(méi)有照射在中空容器上這一情況的出現(xiàn)，進(jìn)一步提高發(fā)電效率。


圖1為本發(fā)明所述集熱模塊外表面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述集熱模塊內(nèi)表面示意圖；圖3為本發(fā)明所述集熱裝置的一種結(jié)構(gòu)示意8
圖4為本發(fā)明所述集熱裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明部分所述集熱模塊部分重疊示意圖；圖6為本發(fā)明所述控制流程示意框圖；其中附圖標(biāo)記為1-固定板，2-盤(pán)管，3-光強(qiáng)傳感器，4-溫度傳感器，5a_緊固件一，釙-緊固件二，6-進(jìn)口閥門(mén)，7-出口閥門(mén)，8-工質(zhì)進(jìn)口，9-工質(zhì)出口，10-通信電纜， 11-集熱模塊，12-出口傳感器。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例提供一種太陽(yáng)能集熱裝置，包括至少一個(gè)集熱模塊(11)，設(shè)置于進(jìn)口主管和出口主管之間，每個(gè)所述集熱模塊 (11)包括具有進(jìn)口和出口的中空容器，多個(gè)所述中空容器間設(shè)有適于吸熱工質(zhì)流動(dòng)的管路，所述中空容器與所述進(jìn)口主管和/或出口主管之間設(shè)置有流量控制器；至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵，用于驅(qū)動(dòng)吸熱工質(zhì)流入所述中空容器；還包括控制系統(tǒng)，控制所述流量控制器以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速；如圖3所示，至少一個(gè)集熱模塊11組裝后形成多面體結(jié)構(gòu)，該多面體結(jié)構(gòu)設(shè)置于太陽(yáng)能集熱塔頂部，定日鏡場(chǎng)反射的太陽(yáng)光從該多面體底部入射到集熱裝置中的中空容器上，中空容器內(nèi)的吸熱工質(zhì)吸收太陽(yáng)光的熱量；圖4給出了集熱模塊組裝時(shí)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為一立方體，立方體底部設(shè)置有適于光線入射的開(kāi)口，并且為了防止夜晚時(shí)或者溫度過(guò)低光照強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，集熱裝置中的熱量會(huì)有損失，可設(shè)置一擋板，利用該擋板可以擋住立方體底部設(shè)置的光線入射的開(kāi)口。由此，當(dāng)溫度適合、且光照強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，打開(kāi)擋板，集熱裝置吸收太陽(yáng)光的熱量，當(dāng)溫度過(guò)低， 太陽(yáng)光光照強(qiáng)度過(guò)低時(shí)，關(guān)閉擋板防止集熱裝置內(nèi)熱量的損失；每個(gè)所述集熱模塊11還包括至少一個(gè)溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3，用于測(cè)量所述中空容器的溫度和/或受照光強(qiáng)值，所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)包括前饋調(diào)節(jié)單元，所述前饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)每個(gè)所述中空容器的溫度和/或光強(qiáng)值進(jìn)行分析運(yùn)算后，產(chǎn)生控制每個(gè)所述流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。利用前饋調(diào)節(jié)單元測(cè)量影響出口壓力和溫度的光照強(qiáng)度和中空容器外界溫度，按使流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速調(diào)整到合適值的控制運(yùn)算過(guò)程獲得調(diào)節(jié)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制系統(tǒng)按照前饋調(diào)節(jié)信號(hào)控制流量控制器，從而調(diào)整流入中空容器內(nèi)吸熱工質(zhì)的流量和/或流速，使得集熱模塊出口處溫度或/和壓力維持在優(yōu)選值上。本實(shí)施例采用設(shè)置于集熱模塊上的溫度傳感器和/或光強(qiáng)傳感器測(cè)量集熱模塊本身的溫度和/或受照光強(qiáng)值，并由前饋調(diào)節(jié)單元進(jìn)行分析運(yùn)算獲得控制流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)前饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)整流量控制器，很好的克服了現(xiàn)有技術(shù)中采用反饋調(diào)節(jié)造成的控制信號(hào)滯后、降低發(fā)電效率的問(wèn)題，消除了控制信號(hào)的滯后，提高了發(fā)電效率。實(shí)施例2本實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)還包括運(yùn)算單元；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)并結(jié)合所述控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的集熱模塊11出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl，產(chǎn)生調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。所述中空容器出口處設(shè)置有出口溫度傳感器和/或壓力傳感器，用于測(cè)量所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值，所述出口溫度傳感器和/或壓力傳感器與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)還包括主反饋調(diào)節(jié)單元，根據(jù)所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值進(jìn)行分析運(yùn)算形成主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述主反饋調(diào)節(jié)單元輸出的主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)及控制系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl,分析得到調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)。所述閥門(mén)處設(shè)置有流量傳感器，測(cè)量所述閥門(mén)處的工質(zhì)流量，所述流量傳感器與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)還包括副反饋調(diào)節(jié)單元，所述副反饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述閥門(mén)處的工質(zhì)流量分析處理獲得副反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述主反饋調(diào)節(jié)單元輸出的主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述副反饋調(diào)節(jié)單元輸出的副反饋調(diào)節(jié)信號(hào)及控制系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl，分析得到調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)。所述控制系統(tǒng)根據(jù)流入所有中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速值調(diào)整所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速。圖6給出了本實(shí)施例所述控制閥門(mén)開(kāi)度時(shí)的控制流程示意框圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1相比，附加了利用反饋調(diào)節(jié)單元測(cè)量影響出口壓力和溫度的所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值及出口處的工質(zhì)流量，按使流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和 /或流速調(diào)整到合適值的控制運(yùn)算過(guò)程獲得調(diào)節(jié)流量控制器的反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制系統(tǒng)按照前饋調(diào)節(jié)信號(hào)結(jié)合反饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)流量控制器，改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速，從而調(diào)整流入中空容器內(nèi)吸熱工質(zhì)的流量大小，使得閥門(mén)出口溫度或/和壓力維持在優(yōu)選值上。實(shí)施例3本實(shí)施例在實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，選擇所述流量調(diào)節(jié)器為閥門(mén)和/或流
量驅(qū)動(dòng)泵；所述流量調(diào)節(jié)器為閥門(mén)時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制所述閥門(mén)的開(kāi)度以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速；
所述流量調(diào)節(jié)器為流量驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制所述流量驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。作為本實(shí)施例的可變實(shí)施方式，每個(gè)集熱模塊可分別設(shè)置有進(jìn)口閥門(mén)6和出口閥門(mén)7，當(dāng)某一集熱模塊出口閥門(mén)的吸熱工質(zhì)溫度、壓力值升高時(shí)，控制系統(tǒng)控制進(jìn)口閥門(mén)、出口閥門(mén)增大開(kāi)度，加快吸收熱量的速度，使集熱模塊中的工質(zhì)溫度接近設(shè)定值，且集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度接近設(shè)定值。當(dāng)某一集熱模塊上所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3讀數(shù)升高時(shí)，控制系統(tǒng)控制進(jìn)口閥門(mén)、出口閥門(mén)增大開(kāi)度，加快吸收熱量的速度，使集熱模塊中的吸熱工質(zhì)溫度接近設(shè)定值，且集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度接近設(shè)定值。當(dāng)某一集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度降低時(shí)，控制系統(tǒng)控制進(jìn)口閥門(mén)、出口閥門(mén)減小開(kāi)度，減慢吸收熱量的速度，使集熱模塊中的吸熱工質(zhì)溫度接近設(shè)定值，且集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度接近設(shè)定值。當(dāng)某一集熱模塊上所述溫度和/或受照光強(qiáng)值降低時(shí)，控制系統(tǒng)控制進(jìn)口閥門(mén)、 出口閥門(mén)減小開(kāi)度，減慢吸收熱量的速度，使吸熱模塊中的吸熱工質(zhì)溫度接近設(shè)定值，且集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度接近設(shè)定值。當(dāng)某一集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度低于某一個(gè)下限閾值時(shí)，關(guān)閉出口進(jìn)口閥門(mén)； 當(dāng)某一集熱模塊出口閥門(mén)壓力、溫度高于上限閾值時(shí)，開(kāi)啟出口安全閥門(mén)，關(guān)閉進(jìn)口閥門(mén)。所述吸熱介質(zhì)為水時(shí)的溫度上限閾值為350°C ；溫度下限閾值為680°C ；所述吸熱介質(zhì)為空氣時(shí)的溫度上限閾值為350°C ；溫度下限閾值為1100°C ；所述吸熱介質(zhì)為熔鹽時(shí)的溫度上限閾值為250°C ；溫度下限閾值為800°C。實(shí)施例4本實(shí)施例在實(shí)施例1至實(shí)施例3任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，如圖1所示，所述集熱模塊 11還包括一固定板1，所述中空容器和所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3固定設(shè)置于所述固定板1上。如圖2所示，所述固定板1上設(shè)置有至少兩個(gè)緊固件，所述緊固件用于將所述中空容器固定設(shè)置于太陽(yáng)能集熱塔上。所述緊固件具有至少一個(gè)自由度。如2所示的緊固件中， 緊固件一 5a的自由度為零，緊固件二的自由度大于等于一，所述集熱模塊11通過(guò)所述固定板1固定設(shè)置于所述太陽(yáng)能集熱塔上時(shí)，形成圖3 或圖4所示的集熱裝置的結(jié)構(gòu)圖，為了防止有光線沒(méi)有照射在中空容器上的情況的出現(xiàn)， 如圖5所示，所述中空容器接收定日鏡場(chǎng)反射的太陽(yáng)光且相鄰的兩個(gè)所述集熱模塊11部分重疊。實(shí)施例4本實(shí)施例在實(shí)施例1或?qū)嵤├?或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，選擇所述中空容器為固定設(shè)置于所述固定板1表面的盤(pán)管2，如圖2所示，所述盤(pán)管2的出口和入口設(shè)置在所述集熱模塊11的同一側(cè)。所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3設(shè)置于所述固定板1上與所述盤(pán)管2相同一側(cè)的表面上。所述溫度傳感器4和/或光強(qiáng)傳感器3設(shè)置于所述盤(pán)管2的間隙處。所述集熱模塊11包括溫度傳感器4時(shí)，所述溫度傳感器4設(shè)置于所述固定板1上與所述盤(pán)管2相對(duì)一側(cè)的表面上。所述集熱模塊11包括光強(qiáng)傳感器3時(shí)，所述光強(qiáng)傳感器3 設(shè)置于所述固定板1上與所述盤(pán)管2相對(duì)一側(cè)的表面上，而為了保證所述光強(qiáng)傳感器3可以檢測(cè)到光強(qiáng)值，所述固定板1上與所述光強(qiáng)傳感器3相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)設(shè)有通光孔。為了增加能夠吸熱的表面積，所述盤(pán)管2內(nèi)壁設(shè)置有螺紋或波紋。還可以在所述中空容器內(nèi)部填充有用于傳導(dǎo)熱量的絲狀物。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能集熱裝置，包括至少一個(gè)集熱模塊(11)，設(shè)置于進(jìn)口主管和出口主管之間，每個(gè)所述集熱模塊(11)包括具有進(jìn)口和出口的中空容器，多個(gè)所述中空容器間設(shè)有適于吸熱工質(zhì)流動(dòng)的管路，所述中空容器與所述進(jìn)口主管和/或出口主管之間設(shè)置有流量控制器； 至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵，用于驅(qū)動(dòng)吸熱工質(zhì)流入所述中空容器；還包括控制系統(tǒng)，控制所述流量控制器以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和 /或流速；其特征在于每個(gè)所述集熱模塊(11)還包括至少一個(gè)溫度傳感器(4)和/或光強(qiáng)傳感器(3)，用于測(cè)量所述中空容器的溫度和/或受照光強(qiáng)值，所述溫度傳感器(4)和/或光強(qiáng)傳感器(3) 與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)包括前饋調(diào)節(jié)單元，所述前饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)每個(gè)所述中空容器的溫度和 /或光強(qiáng)值進(jìn)行分析運(yùn)算后，產(chǎn)生控制每個(gè)所述流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于 所述控制系統(tǒng)還包括運(yùn)算單元；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)并結(jié)合所述控制單元內(nèi)存儲(chǔ)的集熱模塊(11)出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl，產(chǎn)生調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)；所述控制系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述中空容器出口處設(shè)置有出口溫度傳感器和/或壓力傳感器，用于測(cè)量所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值，所述出口溫度傳感器和/或壓力傳感器與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)還包括主反饋調(diào)節(jié)單元，根據(jù)所述中空容器出口處的溫度和/或壓力值進(jìn)行分析運(yùn)算形成主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述主反饋調(diào)節(jié)單元輸出的主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)及控制系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl,分析得到調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述閥門(mén)處設(shè)置有流量傳感器，測(cè)量所述閥門(mén)處的工質(zhì)流量，所述流量傳感器與所述控制系統(tǒng)之間通訊連接；所述控制系統(tǒng)還包括副反饋調(diào)節(jié)單元，所述副反饋調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述閥門(mén)處的工質(zhì)流量分析處理獲得副反饋調(diào)節(jié)信號(hào)；所述運(yùn)算單元根據(jù)所述前饋調(diào)節(jié)單元輸出的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述主反饋調(diào)節(jié)單元輸出的主反饋調(diào)節(jié)信號(hào)、所述副反饋調(diào)節(jié)單元輸出的副反饋調(diào)節(jié)信號(hào)及控制系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl,分析得到調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述中空容器出口處的壓力閾值，工質(zhì)溫度閾值，所述閾值均包括上限閾值和下限閾值；所述中空容器出口處的預(yù)設(shè)溫度值Ttl或/和預(yù)設(shè)壓力值Ptl ；各傳感器的測(cè)量結(jié)果；各傳感器與集熱模塊(11)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；數(shù)據(jù)通訊單元與各個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；數(shù)據(jù)比較單元將所述數(shù)據(jù)通訊單元獲得的信息與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)的相應(yīng)閾值進(jìn)行比較；調(diào)節(jié)單元根據(jù)所述數(shù)據(jù)比較單元的比較結(jié)果及各個(gè)傳感器與集熱模塊(11)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)生調(diào)節(jié)所述流量控制器的調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的流量控制器，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述流量調(diào)節(jié)器為閥門(mén)和/或流量驅(qū)動(dòng)泵；所述流量調(diào)節(jié)器為閥門(mén)時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制所述閥門(mén)的開(kāi)度以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速；所述流量調(diào)節(jié)器為流量驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制所述流量驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速以改變流入所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)根據(jù)流入所有中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速值調(diào)整所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的轉(zhuǎn)速。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述集熱模塊(11)還包括一固定板(1)，所述中空容器和所述溫度傳感器(4)和/或光強(qiáng)傳感器(3)固定設(shè)置于所述固定板(1)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述固定板(1)上設(shè)置有至少兩個(gè)緊固件，所述緊固件用于將所述中空容器固定設(shè)置于太陽(yáng)能集熱塔上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述緊固件具有至少一個(gè)自由度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述集熱模塊(11)通過(guò)所述固定板(1)固定設(shè)置于所述太陽(yáng)能集熱塔上時(shí)，所述中空容器接收定日鏡場(chǎng)反射的太陽(yáng)光且相鄰的兩個(gè)所述集熱模塊(11)部分重疊。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述中空容器為固定設(shè)置于所述固定板(1)表面的盤(pán)管O)，所述盤(pán)管( 的出口和入口設(shè)置在所述集熱模塊(11)的同一側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述溫度傳感器(4)和/或光強(qiáng)傳感器C3)設(shè)置于所述固定板(1)上與所述盤(pán)管(2) 相同一側(cè)的表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述溫度傳感器(4)和/或光強(qiáng)傳感器C3)設(shè)置于所述盤(pán)管O)的間隙處。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述集熱模塊(11)包括溫度傳感器(4)時(shí)，所述溫度傳感器(4)設(shè)置于所述固定板 (1)上與所述盤(pán)管( 相對(duì)一側(cè)的表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于所述集熱模塊(11)包括光強(qiáng)傳感器(3)時(shí)，所述光強(qiáng)傳感器C3)設(shè)置于所述固定板 (1)上與所述盤(pán)管( 相對(duì)一側(cè)的表面上，所述固定板(1)上與所述光強(qiáng)傳感器C3)相對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)設(shè)有通光孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16任一所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于 所述盤(pán)管O)內(nèi)壁設(shè)置有螺紋或波紋。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的太陽(yáng)能集熱裝置，其特征在于 所述中空容器內(nèi)部填充有用于傳導(dǎo)熱量的絲狀物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種太陽(yáng)能集熱裝置，包括至少一個(gè)集熱模塊，每個(gè)集熱模塊包括具有進(jìn)口和出口的中空容器，中空容器與進(jìn)口主管和/或出口主管之間設(shè)置有流量控制器；每個(gè)集熱模塊還包括至少一個(gè)溫度傳感器和/或光強(qiáng)傳感器且與控制系統(tǒng)之間通訊連接，測(cè)量中空容器的溫度和/或受照光強(qiáng)值；控制系統(tǒng)包括前饋調(diào)節(jié)單元，根據(jù)每個(gè)中空容器的溫度和/或光強(qiáng)值進(jìn)行分析運(yùn)算后，產(chǎn)生調(diào)節(jié)每個(gè)流量控制器的前饋調(diào)節(jié)信號(hào)，以改變流入相應(yīng)的所述中空容器的吸熱工質(zhì)的流量和/或流速，使每一集熱模塊出口處吸熱工質(zhì)均能達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值和溫度值。本發(fā)明所述太陽(yáng)能集熱裝置保證每一集熱模塊出口處的吸熱工質(zhì)壓力和溫度均勻，且消除了控制信號(hào)的滯后，提高了發(fā)電效率。
文檔編號(hào)F24J2/40GK102425865SQ20111034786
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者劉泉, 孫海翔, 朱亮, 王威, 竇新國(guó), 許迪, 鐘強(qiáng) 申請(qǐng)人:深圳市聯(lián)訊創(chuàng)新工場(chǎng)科技開(kāi)發(fā)有限公司