定日镜制造技术

一种由大轮传动及聚光连续可调所构成的定日镜，属于太阳能利用跟踪技术领域。其基本结构为：在立柱支架上，设置Ｔ型轴为水平转轴，Ｔ型轴的水平轴两端，与采光器竖梁支架构成垂直转动联接，在Ｔ型轴的水平轴上安装超大直径水平传动半轮，在采光器支架上安装超大直径垂直传动半轮，在水平驱动装置和垂直驱动装置的控制下，采光器可作水平方位角转动和垂直高度角转动。采光器纵向分布九个横幅采光单元，每个采光单元都有独立的横向聚光曲率调整机构和纵向光斑会聚调整机构，双重聚光调节，构成采光器聚光倍数可调范围为１至６９倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能利用跟踪聚光技术，是太阳能利用关键技术之一。二.
技术介绍
目前定日镜，普遍采用在水平转轴之上叠加垂直转轴，双转轴驱动构成T型定日 镜传动系统。如美国加州、西班牙PSA实验基地等，该结构外观如图24所示。这种定日镜结 构看似简单，但其传动系统存在问题。众所周知，定日镜为远距离转动式跟踪，由于受到以 投射距离为半径的巨大扇形放大作用。导致传动系统角位移跟踪控制尺度，被压縮到很微 小的工作区间；而系统传动误差，却被放大到数千倍之大。由于太阳运行速度十分缓慢，为 了达到超低速精确跟踪，定日镜需要一套高倍数齿轮减速传动系统。由于齿轮传动，存在着 耦合间隙，而耦合间隙会产生传动误差。当传动误差被放大到几百或数千倍之后，就会引起 定日镜跟踪效果严重失常。结果造成定日镜整体聚光效率下降。若要消除传动误差对跟踪 效果的严重影响，就必须做到齿轮无间隙耦合，这就等于要做到齿轮加工绝对精密。然而， 要想做到齿轮无间隙耦合，其精密加工难度之大，是可想而知的。欲求得加工精度的甚微进 展，都得要付出艰难的努力和巨大的代价。目前，定日镜传动系统制作，正面临跟踪精度上 不去，制作成本下不来的两难处境。几十年来，受齿轮配合精度限制，定日镜始终处于跟踪 精度不足，传动效率低，抗风能力差。在风荷载下运行，光斑晃动较为严重。因此，这种定日 镜只能在无风或弱风的环境下才能运行。就目前加工能力而言，采用齿轮传动方式，并不适 合于T型双转轴驱动定日镜传动系统。可是离开了齿轮传动，又别无他法可求。为了摆脱齿 轮传动的尴尬局面，近年来，已经有一些定日镜改用液压传动方式。但液压传动也同样存在 着其自身弱点，这里就不再详述。此外，目前所研制出来的定日镜，都不具备聚光调节能力， 面对太阳每日运动，所引起定日镜反射光斑大小的波动变化，却无能为力，从而导致聚光效 果不理想，造成太阳能流失较为严重，设备利用率下降，发电成本上升。在定日镜场中，分布 着数百甚至上千台定日镜，每台定日镜的位置参数各不相同。在定日镜没有聚光控制的情 况下，塔式太阳能发电的总体设计，将会受到聚光条件的捆绑约束。为了获取高密度太阳 能，定日镜场需要有很高的聚光倍数。如果每台定日镜，都采用平面镜聚光，则需要大量增 加定日镜台数，才能达到聚光倍数要求。但是，随着定日镜数量增多，就会引起定日镜相互 遮挡光线，为避免这种情况发生，就必须要加高加大中心塔的建筑规模。其结果又加重了中 心塔的投资比例。反之，如果每台定日镜都采用曲面镜作固定式聚光，虽然可以减少定日镜 数量。但如此一来，整个定日镜机群，就需要配置数量众多焦距多样的曲面反射镜。由于大 面积曲面反射镜，其模具制作极其困难，所需造价十分昂贵。因此，多开模具，就意味着制镜 成本大幅攀升，造成制作费用难以承受。在定日镜的安装调试过程中，如果没有聚光控制，将会使安装调试工作，变得异常繁琐复杂。每一台定日镜都由二、三十面反射分镜组成，面 对上千台定日镜，若要进行逐台安装调试，就等于要面对数万个反射分镜，在人工高空作业 的情况下，进行安装与调试。可想而知，如此之大的定日镜的安装工程，需要耗费不少的人 力、物力、财力，以及许久的工期。总之，目前定日镜在制作方面，由于各项耗费开支太大，造成单机造价居高不下，导致塔式太阳能发电成本过高，迟迟未能与商业化市场运作接轨。国 情需要和市场期待的是低造价、抗风能力强、跟踪精度高、自动聚光调节、安装维护便捷等 等。显然，现有设计与国情需要，还存在着一定的差距。三.
技术实现思路
为克服上述定日镜传动系统的技术缺陷，本专利技术提供一种设计思路，具体办法是 采用超大直径传动轮，通过放大齿轮单位角度所对应的弧长之办法，从而突破齿轮传动的 空间限制，达到提高跟踪精度和縮小系统误差目的。其基本结构如下在定日镜立柱支架顶 端，设置可水平转动的T型轴。T型轴的垂直轴，与立柱支架构成水平转动联接。T型轴的 水平轴，与采光器的主梁构成垂直转动联接。采光器由反射镜及反射镜支撑系统组成。为 了获得水平转动控制，在T型轴的水平轴后侧，安装超大直径水平传动半轮，水平传动半轮 受水平驱动装置控制，可使采光器作水平《180°范围内转动。为了获得垂直转动控制，在 采光器上，安装超大直径垂直传动半轮，垂直传动半轮受垂直驱动装置控制，可使采光器进 行15°至90°范围内垂直转动。由此，采光器在水平驱动和垂直驱动的双重控制下，可以 同时进行水平方位角和垂直高度角的二维球面跟踪运动。 采用超大直径双传动轮驱动的定日镜传动系统，以下简称大轮传动系统，与原有 T型转轴驱动定日镜传动系统相对比，在驱动方面，前者是通过大轮驱动采光器，传动效率 高，扭力杠杆作用合理，负载能力强；而后者是通过转轴驱动面积庞大的采光器，传动效率 低，扭力杠杆作用倒挂，负载能力差。在动态与静态支撑方面，前者为周边驱动、周边支撑， 所构成的是面驱动、面支撑；而后者为双转轴驱动、双转轴支撑，所构成的是中心驱动、中心 支撑。这样，在驱动性能及抗风性能方面，两者优劣截然分明。采用大轮传动系统，具有如 下优势l.大轮传动，单级变速比高，所需变速比低。因此，可以提高传动效率，节省驱动能 耗。2.采用大轮传动，所构成的是周边驱动和平面支撑。这种传动结构，驱动扭力杠杆作用 大，抗风能力强。3.由于大轮传动，从圆周到圆心，受伞形收縮作用，可使系统固有的传动误 差，比原有的传动系统，要縮小十数倍；反之，从圆心到圆周，受伞形扩大作用，可使大轮角 位移调节度，比原有的要放大十数倍。因此，风载荷光斑晃动影响减小，而跟踪精度却得到 提高。4.大轮传动系统，结构简单，制作容易，常规制作，即可满足使用要求。从而降低传动 系统制作成本，提高产能产量。总之，采用大轮驱动定日镜传动系统，克服了原有定日镜传 动系统，受齿轮加工精度限制，导致跟踪精度难以提高，以及制作费用高和制作难度大的根 本问题。 为了克服目前定日镜没有聚光调节系统的缺陷，本专利技术提供一种定日镜反射聚光 调节系统设计思路，具体办法是采用多单元横向聚光幅度调节加纵向光斑会聚调节的办 法，来实现采光器可变聚光的目的。其基本结构如下根据聚光倍数需要，将整个矩形采光 镜面，横向分隔成若干横幅矩形采光单元镜面。把横幅矩形反射镜，固定安装在同等宽幅的 矩形弹性框架上。而后，通过三种衔接组件，将弹性框架，动态悬挂安装在反射镜转动支架 上。反射镜转动支架转轴，与竖梁支架构成垂直转动联接。在弹性框架的中点，与反射镜 转动支架转轴中点，通过曲率调整伸縮组件相互衔接。曲率调整伸縮组件，由丝杆伸縮机组 成。在丝杆伸縮运动牵引下，弹性框架被迫发生弧形弯曲，同时，也迫使固定在弹性框架上 的反射镜发生弧形弯曲。通过对曲率调整伸縮组件的驱动控制，可以实现采光单元反射聚光幅度连续可调。为了获得采光单元反射光斑纵向会聚的调节控制，在反射镜转动支架转 轴与竖梁支架之间，设置纵向转动微调机构，纵向转动微调机构，由丝杆伸縮机组成。将丝 杆伸縮机固定安装在竖梁支架上，再将微调传动臂的一端，固定安装在反射镜转动支架转 轴上，另一端与丝杆构成转动联接。在丝杆伸縮运动牵引下，微调传动臂带动反射镜转动支 架及反射镜作来回转动。在对丝杆伸縮机的驱动控制下，实现单元反射光斑纵向会聚调节 控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由超大直径传动轮驱动的水平方位角转动叠加垂直高度角转动，所构成的定日镜跟踪传动系统装置，其特征结构为：在立柱支架（１）上，安装可水平转动的Ｔ型轴（２），Ｔ型轴（２）的垂直轴，与立柱支架（１）构成水平转动联接，Ｔ型轴（２）的水平轴，通过垂直转动轴承（１６），与竖梁支架（１４）构成转动联接，在Ｔ型轴（２）的水平轴后侧中线上，水平安装水平传动半轮（３），在立柱支架（１）上，固定安装水平驱动装置支架（１２），在水平驱动装置支架（１２）上，固定安装水平驱动装置（９），在水平驱动装置（９）的驱动控制下，采光器可作水平方位角转动，在横梁支架（１５）上，固定安装垂直传动半轮支架（１９），在垂直传动半轮支架（１９）上，垂直安装垂直传动半轮（４），在Ｔ型轴（２）的水平轴后侧，固定安装垂直驱动装置支架（１１），在垂直驱动装置支架（１１）上，固定安装垂直驱动装置（１０），在垂直驱动装置（１０）控制下，采光器可作垂直高度角转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奇灵，
申请(专利权)人：刘奇灵，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]