專利名稱：一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，涉及太陽(yáng)能塔式熱發(fā)電中定日鏡的曲面調(diào)整校正，具體地說(shuō)是一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的太陽(yáng)能塔式光熱發(fā)電領(lǐng)域，多組定日鏡將光線會(huì)聚到塔頂?shù)募療崞魃?，集熱器進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，將熱量傳輸?shù)胶蠖诉M(jìn)行發(fā)電。定日鏡與集熱器的距離根據(jù)電廠的規(guī)模不同而不同，通常距離在幾十米至幾百米不等。以北京延慶的IMW電站為例，定日鏡距集熱器的理論距離在120-300米之間。由于定日鏡距離集熱器較遠(yuǎn)，為了保證鏡場(chǎng)的集光效率，對(duì)定日鏡本身的反射鏡質(zhì)量、組裝調(diào)整及跟蹤都有非常高的要求。為了保證聚焦光斑的會(huì)聚精度，要求定日鏡的反射鏡面是曲率為固定半徑R的曲面，R通常大于100米。由于定日鏡面積巨大，通常由若干個(gè)子鏡構(gòu)成，每個(gè)子鏡都為曲率為1/R的曲面，這些子鏡又組成一個(gè)半徑為R的球面。如何將各個(gè)子鏡調(diào)整到半徑為R的球面上組成定日鏡的曲面即為定日鏡面型調(diào)整。目前通用的定日鏡面型調(diào)整辦法為:通過(guò)太陽(yáng)光線將定日鏡各個(gè)子鏡的反射光斑聚焦在焦平面附近的接收區(qū)，通過(guò)CCD或肉眼觀測(cè)聚焦光斑的形狀，將每個(gè)子鏡的聚焦光斑都調(diào)整到接收區(qū)的中心位置。使用該方法主要存在的問(wèn)題如下:1、球面鏡只有在光線沿著球面頂點(diǎn)法線的照射時(shí)反射光線的光斑比較規(guī)則，當(dāng)入射角度偏大時(shí)，反射光斑是不規(guī)則的形狀，無(wú)法確定其中心位置，這種情況下調(diào)整會(huì)造成更大的調(diào)整誤差。2、該方法在調(diào)整過(guò)程中，由于太陽(yáng)光線一直在改變，改了使定日鏡聚焦光斑始終在指定位置，其定日鏡角度也跟著改變，人員在定日鏡上進(jìn)行調(diào)整，存在安全隱患。3、在調(diào)整過(guò)程中，C⑶和肉眼觀測(cè)都只能觀察光斑的光強(qiáng)度，而不是光斑的熱量分布。實(shí)際中由于會(huì)聚的光斑強(qiáng)度非常高，會(huì)看到一個(gè)比較大的亮斑，無(wú)法辨識(shí)該光斑的熱量中心，在調(diào)整時(shí)會(huì)造成調(diào)整偏差，導(dǎo)致調(diào)整精度低，會(huì)聚光斑變大，系統(tǒng)效率降低。4、通常塔式的吸熱器要求入射的光強(qiáng)度要盡量平均，在理論設(shè)計(jì)時(shí)都要將會(huì)聚光斑盡量均勻，由于實(shí)際的調(diào)整誤差導(dǎo)致無(wú)法確定光斑是否與理論設(shè)計(jì)相符，可能存在個(gè)別區(qū)域光線過(guò)于集中，造成吸熱器燒毀的嚴(yán)重后果。5、該方法在沒(méi)有太陽(yáng)的情況下無(wú)法進(jìn)行調(diào)整，效率低。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下:一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置，其特征在于:包括像靶、與顯示設(shè)備相連的視頻采集器和固定在定日鏡立柱上的由多塊子鏡構(gòu)成的定日鏡；所述像靶置于所述定日鏡的前端預(yù)定的位置，距所述定日鏡水平距離為D，0m < D< 50m ；所述視頻采集器的鏡頭正對(duì)調(diào)整的所述定日鏡，所述視頻采集器用于觀測(cè)通過(guò)所述定日鏡表面反射的所述像靶的虛像。優(yōu)選地，所述像靶是由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的。優(yōu)選地，所述視頻采集器為CXD圖像傳感器或攝像頭。本實(shí)用新型所述的像靶上的圖像為具有規(guī)律的圖片或曲線，對(duì)應(yīng)的每個(gè)區(qū)域的顏色均不相同且邊界清晰；所述的視頻采集器為CCD圖像傳感器、攝像頭，不局限于上述的兩種，還可為其他視頻采集設(shè)備。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):1、調(diào)整精度可根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整。由于像靶的加工基本沒(méi)有誤差，將像靶與定日鏡距離適當(dāng)拉長(zhǎng)，則可以提高到需要的精度，通常該距離在10米左右即可以調(diào)整精度滿足要求；2、定日鏡角度固定，不存在跟蹤時(shí)潛在的風(fēng)險(xiǎn):由于視頻采集和像靶位置固定，定日鏡作為反射裝置，也必然固定不動(dòng)；3、由于調(diào)整精度的提高，吸熱器表面的熱量分布更接近于理論設(shè)計(jì)情況，有利于延長(zhǎng)吸熱器壽命；4、由于不使用太陽(yáng)光線，所以沒(méi)有太陽(yáng)情況下也可調(diào)整，即使在夜間，只要把像靶照亮，也可以進(jìn)行調(diào)整，不受時(shí)間限制。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型調(diào)整校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型定日鏡表面結(jié)構(gòu)示意圖，以3*3組子鏡組成為例。圖3是本實(shí)用新型像靶的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型定日鏡子a不存在角度偏差時(shí)的觀測(cè)情況示意圖。圖5是本實(shí)用新型定日子鏡a存在角度偏差時(shí)的觀測(cè)對(duì)比情況示意圖。圖中:1、像靶2、視頻采集器3、定日鏡立柱4、定日鏡D為像靶到定日鏡的距離；a、b、C、d、e、f、g為定日鏡各子鏡；a’、b’、c’、d’、e’、f’、g’為像靶上的各子鏡對(duì)應(yīng)圖像；11、12、11’、12’、11”、12” 為觀測(cè)視線；Z A為定日鏡子鏡的角度偏差；Z B為反射觀測(cè)視線的角度偏差j為角度偏差造成的觀測(cè)像位置偏差。
具體實(shí)施方式
如
圖1至圖3所示，一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置，包括像靶1、與顯示設(shè)備相連的視頻采集器2和固定在定日鏡立柱3上的由多塊子鏡構(gòu)成的定日鏡4。所述像靶I是由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的，所述像靶I的圖像為具有規(guī)律的圖片或曲線；所述視頻采集器2為攝像頭或CCD圖像傳感器或其他視頻采集設(shè)備，視頻采集器2放置位置可以在鏡場(chǎng)的接收塔上，也可以在其他位置，所述視頻采集器2的采集鏡頭始終正對(duì)著在調(diào)整的定日鏡4，在調(diào)整校正子鏡角度時(shí)通過(guò)觀測(cè)視頻顯示設(shè)備上該子鏡上的成像進(jìn)行判斷并調(diào)整。本實(shí)施例中，如
圖1所示，將視頻采集器2放置在接收塔上，可以放置在接收塔集熱器的下方，也可以放在其他位置。視頻采集器2像靶I放置在定日鏡表面4的前端，調(diào)整定日鏡整體角度，使視頻采集器2通過(guò)定日鏡4可以看到像靶I反射的像。像靶I和定日鏡4之間的距離根據(jù)檢測(cè)精度布置。如圖2所示，定日鏡4表面結(jié)構(gòu)采用3*3組子鏡，如圖3所示的像靶1，對(duì)應(yīng)的每個(gè)區(qū)域的顏色均不相同且邊界清晰。像靶I是根據(jù)定日鏡理想表面曲率和視頻采集器2的放置位置，利用光線反向追跡的方法制作，可以為有規(guī)律的圖片或曲線，目的是通過(guò)定日鏡4看像靶I成像時(shí)更有規(guī)律，便于判斷子鏡的角度是否調(diào)整到位。如圖4所示，由于像靶I是根據(jù)定日鏡4的面型、從視頻采集器2處逆向追跡而設(shè)計(jì)并制作。在定日鏡4子鏡沒(méi)有任何偏差的情況下，以子鏡a為例，在使用不同顏色的像靶I的情況下，通過(guò)視頻顯示設(shè)備觀測(cè)時(shí)，會(huì)沿邊緣11、12和反射觀測(cè)線11’、12’至像靶I上的a’區(qū)域，所以子鏡a上只顯示a’區(qū)域的顏色。同理，其他各區(qū)域也只顯示對(duì)應(yīng)的像靶顏色，此時(shí)鏡片調(diào)整完成。如圖5所示，當(dāng)子鏡a存在偏差情況下，觀測(cè)的視線通過(guò)子鏡a反射后，11”、12”出現(xiàn)了角度的偏差。令子鏡a的偏差角度為Z A，觀測(cè)線反射后偏差角度為Z B,根據(jù)反射定律:Z B=2* Z A當(dāng)像靶與定日鏡在同一水平面內(nèi)時(shí)，該角度偏差導(dǎo)致的觀測(cè)像的偏差為:j = D*tan ( Z B)即實(shí)際觀測(cè)位置偏差已經(jīng)達(dá)到了 j的距離，所觀測(cè)的圖像必然會(huì)出現(xiàn)除像靶a’的顏色以外的顏色。根據(jù)顏色分布，對(duì)該子鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至a’的顏色充滿子鏡為止。在同樣大小的角度偏差情況下，像的位置偏差j越大，越容易分辨，即精度越高。根據(jù)公式，如果需要提高調(diào)整精度，則可以采取增加像靶I與定日鏡4的距離D的方法。隨著D的增加，調(diào)整的難度也會(huì)越來(lái)越高，可能會(huì)存在調(diào)整的角度很小，而像的變化過(guò)大，難以把握變化規(guī)律的問(wèn)題，所以D要根據(jù)實(shí)際的精度要求及調(diào)整的難易度，折中選擇。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置，其特征在于: 包括像靶(I)、與顯示設(shè)備相連的視頻采集器(2)和固定在定日鏡立柱(3)上的由多塊子鏡構(gòu)成的定日鏡(4); 所述像靶(I)置于所述定日鏡(4)的前端預(yù)定的位置，距所述定日鏡(4)水平距離為D，Om < D < 50m ； 所述視頻采集器(2 )的鏡頭正對(duì)調(diào)整的所述定日鏡(4 )，所述視頻采集器(2 )用于觀測(cè)通過(guò)所述定日鏡(4)表面反射的所述像靶(I)的虛像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置，其特征在于:所述像靶(I)是由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置，其特征在于:所述視頻采集器(2)為CCD圖像傳感器或攝像頭。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置，其特征在于包括像靶、與顯示設(shè)備相連的視頻采集器和固定在定日鏡立柱上的由多塊子鏡構(gòu)成的定日鏡；所述像靶置于所述定日鏡的前端預(yù)定的位置，距所述定日鏡水平距離為D；所述視頻采集器的鏡頭正對(duì)調(diào)整的所述定日鏡，所述視頻采集器用于觀測(cè)通過(guò)所述定日鏡表面反射的所述像靶的虛像。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)顯示設(shè)備上的像靶的虛像進(jìn)行觀測(cè)隨時(shí)調(diào)整定日鏡子鏡的角度，具有簡(jiǎn)單實(shí)用，高精度調(diào)整，夜間也可操作等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/40GK202993613SQ20122071678
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者郭右利, 王振聲 申請(qǐng)人:大連宏海新能源發(fā)展有限公司