一種近圓形可倒扣式定日鏡的制作方法

本發明涉及一種塔式太陽能熱發電站用定日鏡裝置。

背景技術：

定日鏡是一種用于塔式太陽能熱發電站中的聚光器裝置，它將太陽光反射后聚焦到固定于塔上某一高度處的吸熱裝置中。定日鏡一般由反射鏡、支撐結構、傳動裝置和控制系統組成。定日鏡成本約占塔式太陽能熱發電系統總成本的40％以上，因此，為了降低系統發電成本，促進塔式太陽能發電系統的商業化進程，需要提高定日鏡場聚光效率，降低定日鏡材料成本、加工成本、運輸成本、組裝調試成本，以及維護成本等。為了達到降低成本的目的，國內外定日鏡主要從支撐結構的材料成本和加工成本方面進行了大力度研究并取得了一定成果，但在維護成本、組裝調試成本和提高鏡場聚光效率方面還有待研究。目前，得到廣泛應用的定日鏡是方位俯仰跟蹤模式的T型定日鏡，比如專利CN101017033。另一種是自旋俯仰跟蹤模式的定日鏡，比如專利WO2015193523(A1)。這兩種類型的定日鏡存在的共同問題就是：當定日鏡不需要工作或在大風環境時常處于保護姿態，即定日鏡反射面水平向上，這樣灰塵極易堆積在反射鏡表面，使反射率大幅度降低影響聚光效率，或者需要增加反射鏡清洗頻率，從而增加了定日鏡維護成本；另外，反射鏡型面為長方形，在鏡場布置時，相鄰的前后排定日鏡很容易在長方形四個角的位置處發生擋光和陰影，從而降低鏡場聚光效率。在反射鏡組裝和整體光斑調試方面，目前多數的反射鏡結構要求在有陽光的天氣進行組裝和調試，使光斑調試時間大大增加，同時增加了人力成本。

技術實現要素：

本發明的目的是克服上述現有技術的缺陷，提供一種近圓形可倒扣式定日鏡裝置，從而降低定日鏡的組裝和光斑調試成本、維護成本，提高定日鏡場聚光效率。

為達到上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明定日鏡由反射鏡、反射鏡支架、U形立柱和驅動傳動裝置構成。驅動傳動裝置安裝在U形立柱上，并與反射鏡支架連接，反射鏡安裝在反射鏡支架上。所述的反射鏡整體面型由多個反射鏡單元拼接而成，反射鏡整體輪廓形狀為圓形或近圓形，反射鏡單元輪廓形狀可為長方形、圓形或正多邊形，反射鏡單元面型可為曲面或平面。

反射鏡安裝在反射鏡支架上，反射鏡和反射鏡支架構成組合體。反射鏡和反射鏡支架組合體由U形立柱在兩端對稱支撐，能保證反射鏡及反射鏡支架在高度角方向旋轉至少180度，使反射鏡及反射鏡支架可呈倒扣姿態，即反射鏡的反射面一側朝向地面。

所述的驅動傳動裝置包括方位角傳動裝置和高度角傳動裝置，采用分體布置。方位角傳動裝置位于U形立柱底部中間，高度角傳動裝置位于U形立柱一側的頂部，高度角傳動裝置還與反射鏡支架連接，可驅動反射鏡支架及反射鏡在高度角方向旋轉。

所述的反射鏡支架由橫梁、多個支架模塊、多個水平軸線方向旋轉調節機構和多個豎直軸線方向旋轉調節機構構成；橫梁為矩形管、工字鋼或其它型鋼，豎直軸線方向旋轉調節機構通過螺栓安裝在橫梁上。支架模塊與豎直軸線方向旋轉調節機構固定連接形成組合體，組合體可繞豎直軸線轉動一定角度；水平軸線方向旋轉調節機構通過螺栓連接方式安裝在支架模塊上，并可繞水平軸線旋轉；反射鏡單元通過水平軸線方向旋轉調節機構連接在支架模塊上，能實現快速準確的角度調整。

當定日鏡尺寸較大時，在U形立柱中部設有中心立柱，構成三點對稱式支撐，反射鏡在與中心立柱對應的位置處設有開口，使反射鏡及反射鏡支架可旋轉至倒扣姿態。

本發明具有如下特點：

第一，定日鏡反射鏡整體面型為圓形或近圓形，可避免傳統的現有長方形布局四角造成的鏡場擋光或陰影問題，提高鏡場效率。第二，定日鏡在非工作狀態時反射鏡停放在倒扣姿態，減少灰塵在反射面上的堆積，降低清洗頻率，從而減少定日鏡維護成本。第三，分體式傳動裝置有利于降低傳動裝置成本。第四，反射鏡單元可實現方位角和高度角的快速調整，縮短安裝和光斑調試周期，降低定日鏡安裝和調試成本。

附圖說明

圖1是U形立柱對稱支撐式定日鏡結構示意圖，圖中：1反射鏡、2U形立柱、3方位角傳動裝置、4高度角傳動裝置、10轉動支承、11反射鏡單元；

圖2是U形立柱對稱支撐式定日鏡背部結構示意圖，圖中：5反射鏡支架、51橫梁；

圖3是反射鏡支架整體結構示意圖，圖中：51橫梁、52支架模塊、53水平軸線方向旋轉調節機構、54豎直軸線方向旋轉調節機構；

圖4是三點對稱立柱支撐式定日鏡結構示意圖，圖中：1反射鏡、3方位角傳動裝置、4高度角傳動裝置、10轉動支承、20轉動支承、21中心立柱、51橫梁。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

實施例一

本發明實施例一是U形立柱對稱支撐式近圓形定日鏡。

本發明的整體結構如圖1和圖2所示。圖1為該定日鏡結構示意圖的主視圖，圖2為該結構的后視圖。該定日鏡包括反射鏡1、U形立柱2、方位角傳動裝置3、高度角傳動裝置4和反射鏡支架5。反射鏡1由若干反射鏡單元11通過線性陣列或圓周陣列方式拼接而成，拼接成的反射鏡1的輪廓形狀為圓形或近圓形，即反射鏡1的四角處不布置反射鏡單元。當若干排所述的定日鏡構成定日鏡場時，相鄰的前后兩排定日鏡之間可以減少太陽光遮擋和陰影現象，使定日鏡行間距減小，提高鏡場的聚光效率，并減少鏡場占地面積。根據定日鏡聚光特性和結構力學性能分析，定日鏡四角處如果有反射鏡單元，則四角處的反射鏡單元在載荷作用下位移量較大，聚光效果較差，增加了不必要的成本。本發明的定日鏡不在四角處布置反射鏡單元，可提高性價比。反射鏡單元11的面型可以為平面，也可以是曲面。反射鏡1由反射鏡支架5支撐，反射鏡支架5通過橫梁51的兩端與轉動支承10和高度角傳動裝置4連接。高度角傳動裝置4的輸出軸和轉動支承10的回轉中心重合，構成高度角旋轉軸線。反射鏡1和反射鏡支架5構成的組合體為一個整體，在高度角傳動裝置4的驅動力作用下，可繞高度角旋轉軸線轉動，實現高度角方向對日跟蹤。本發明定日鏡高度角轉動角度大于180度，可實現反射鏡1的反射面朝向地面，即倒扣姿態，有效防止灰塵在反射面上的堆積。高度角傳動裝置4和轉動支承10分別固連在U形立柱2的兩側頂部，在U形立柱2的底部中間處布置方位角傳動裝置3，方位角傳動裝置3的輸出軸線為方位角旋轉軸線，該軸線垂直于地面，并與高度角旋轉軸線相交。反射鏡1、反射鏡支架5、高度角傳動裝置4、轉動支承10和U形立柱2作為一個整體，在方位角傳動裝置3的驅動力作用下，繞方位角旋轉軸線轉動，實現方位角方向對日跟蹤。

圖3所示為反射鏡支架5的結構示意圖。如圖3所示，反射鏡支架5由橫梁51、多個支架模塊52、多個水平軸線方向旋轉調節機構53和多個豎直軸線方向旋轉調節機構54構成。橫梁51為矩形管，豎直軸線方向旋轉調節機構54通過螺栓安裝在橫梁51矩形管的上下兩個表面上，多個豎直軸線方向旋轉調節機構54沿橫梁51軸線方向間隔布置。每個支架模塊52底部與每個豎直軸線方向旋轉調節機構54固定連接形成組合體，組合體可繞豎直軸線轉動一定角度。水平軸線方向旋轉調節機構53可繞水平軸線旋轉，通過螺栓連接方式安裝在支架模塊52上，多個水平軸線方向旋轉調節機構53根據結構需要在支架模塊52上均勻或不均勻間隔布置。反射鏡單元11通過水平軸線方向旋轉調節機構53連接在支架模塊52上，由此，水平軸線方向旋轉調節機構53和豎直軸線方向旋轉調節機構54可完成反射鏡單元11的快速和準確地光斑調試，極大提高定日鏡的調試效率，降低調試成本。

實施例二

本發明實施例二是三點對稱支撐式定日鏡，如圖4所示。當定日鏡尺寸較大，水平方向跨度較大時，可采用三點對稱支撐式定日鏡。即在U形立柱2的中間增加中心立柱21，中心立柱21的軸線與方位角傳動裝置3的輸出軸線重合，即為方位角旋轉軸線。高度角傳動裝置4固定在中心立柱21的頂部，高度角傳動裝置4為水平雙輸出軸，水平雙輸出軸線即為定日鏡高度角旋轉軸線，雙輸出軸與橫梁51軸線重合。轉動支承10和20作為輔助支承，固定在U形立柱2的兩側頂部，可減少橫梁51的變形，使反射鏡1的反射面型控制在所需的精度范圍內。反射鏡1為豁口式，即在中心立柱21位置處不設置反射鏡單元，以便使反射鏡1可以呈倒扣姿態。