專利名稱：一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置及其校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能利用領(lǐng)域，涉及太陽能塔式熱發(fā)電中定日鏡的曲面調(diào)整校正，具體地說是一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置及其校正方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的太陽能塔式光熱發(fā)電領(lǐng)域，多組定日鏡將光線會聚到塔頂?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)，為了保證鏡場的集光效率，對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，通常由若干個子鏡構(gòu)成，每個子鏡都為曲率為1/R的曲面，這些子鏡又組成一個半徑為R的球面。如何將各個子鏡調(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)整辦法為通過太陽光線將定日鏡各個子鏡的反射光斑聚焦在焦平面附近的接收區(qū)，通過CCD或肉眼觀測聚焦光斑的形狀，將每個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題如下1、球面鏡只有在光線沿著球面頂點法線的照射時反射光線的光斑比較規(guī)則，當(dāng)入射角度偏大時，反射光斑是不規(guī)則的形狀，無法確定其中心位置，這種情況下調(diào)整會造成更大的調(diào)整誤差。2、該方法在調(diào)整過程中，由于太陽光線一直在改變，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)整過程中，C⑶和肉眼觀測都只能觀察光斑的光強(qiáng)度，而不是光斑的熱量分布。實際中由于會聚的光斑強(qiáng)度非常高，會看到一個比較大的亮斑，無法辨識該光斑的熱量中心，在調(diào)整時會造成調(diào)整偏差，導(dǎo)致調(diào)整精度低，會聚光斑變大，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)計時都要將會聚光斑盡量均勻，由于實際的調(diào)整誤差導(dǎo)致無法確定光斑是否與理論設(shè)計相符，可能存在個別區(qū)域光線過于集中，造成吸熱器燒毀的嚴(yán)重后果。5、該方法在沒有太陽的情況下無法進(jìn)行調(diào)整，效率低。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置及其校正方法。本發(fā)明采用的技術(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調(diào)整的所述定日鏡，所述視頻采集器用于觀測通過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。本發(fā)明還公開了一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置的校正方法，其特征在于包括如下步驟I)將由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的像靶置于固定有定日鏡的定日鏡立柱的前端，所述像靶距離所述定日鏡的水平距離為D，0m < D < 50m ；2)設(shè)置視頻采集器，通過觀測所述定日鏡表面反射所述像靶的虛像，從而判斷所述定日鏡上各子鏡的角度偏差；3)調(diào)整所述定日鏡上的子鏡直至所述像靶上的虛像和所述定日鏡上的子鏡一一對應(yīng)。本發(fā)明所述的像靶上的圖像為具有規(guī)律的圖片或曲線，對應(yīng)的每個區(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，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、調(diào)整精度可根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計調(diào)整。由于像靶的加工基本沒有誤差，將像靶與定日鏡距離適當(dāng)拉長，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，不存在跟蹤時潛在的風(fēng)險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；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)計情況，有利于延長吸熱器壽命；4、由于不使用太陽光線，所以沒有太陽情況下也可調(diào)整，即使在夜間，只要把像靶照亮，也可以進(jìn)行調(diào)整，不受時間限制。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明調(diào)整校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明定日鏡表面結(jié)構(gòu)示意圖，以3*3組子鏡組成為例。圖3是本發(fā)明像靶的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明定日鏡子a不存在角度偏差時的觀測情況示意圖。圖5是本發(fā)明定日子鏡a存在角度偏差時的觀測對比情況示意圖。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應(yīng)圖像；11、12、11’、12’、11”、12” 為觀測視線；Z A為定日鏡子鏡的角度偏差；Z B為反射觀測視線的角度偏差j為角度偏差造成的觀測像位置偏差。
具體實施例方式如圖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著在調(diào)整的定日鏡4，在調(diào)整校正子鏡角度時通過觀測視頻顯示設(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，對應(yīng)的每個區(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，目的是通過定日鏡4看像靶I成像時更有規(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)計并制作。在定日鏡4子鏡沒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，通過視頻顯示設(shè)備觀測時，會沿邊緣11、12和反射觀測線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)域也只顯示對應(yīng)的像靶顏色，此時鏡片調(diào)整完成。如圖5所示，當(dāng)子鏡a存在偏差情況下，觀測的視線通過子鏡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，該角度偏差導(dǎo)致的觀測像的偏差為j = D*tan ( Z B)即實際觀測位置偏差已經(jīng)達(dá)到了 j的距離，所觀測的圖像必然會出現(xiàn)除像靶a’的顏色以外的顏色。根據(jù)顏色分布，對該子鏡進(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)整的難度也會越來越高，可能會存在調(diào)整的角度很小，而像的變化過大，難以把握變化規(guī)律的問題，所以D要根據(jù)實際的精度要求及調(diào)整的難易度，折中選擇。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(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 )的鏡頭正對調(diào)整的所述定日鏡(4 )，所述視頻采集器(2 )用于觀測通過所述定日鏡(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。
4.一種如權(quán)利要求1所述的用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置的校正方法，其特征在于包括如下步驟 1)將由定日鏡理想表面曲率利用光線反向追蹤的方法制作的像靶(I)置于固定有定日鏡(4)的定日鏡立柱(3)的前端，所述像靶(I)距離所述定日鏡(4)的水平距離為D，0m< D< 50m ； 2)設(shè)置視頻采集器(2)，通過觀測所述定日鏡(4)表面反射所述像靶(I)的虛像，從而判斷所述定日鏡(4)上各子鏡的角度偏差； 3)調(diào)整所述定日鏡(4)上的子鏡直至所述像靶(I)上的虛像和所述定日鏡(4)上的子鏡--對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于塔式系統(tǒng)定日鏡反射面型調(diào)整校正裝置及其校正方法，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調(diào)整的所述定日鏡，所述視頻采集器用于觀測通過所述定日鏡表面反射的所述像靶的虛像。本發(fā)明通過對顯示設(shè)備上的像靶的虛像進(jìn)行觀測隨時調(diào)整定日鏡子鏡的角度，具有方法簡單實用，高精度調(diào)整，夜間也可操作等優(yōu)點。
文檔編號F24J2/40GK103032974SQ201210563028
公開日2013年4月10日 申請日期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 申請人:大連宏海新能源發(fā)展有限公司