[实用新型]一种塔式定日镜聚光偏差传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种塔式定日镜聚光偏差传感器，可在线测量定日镜方位角、高度角偏离大小。

背景技术

塔式光热发电系统包括中心塔和围绕中心塔建造的大量定日镜。在中心塔顶部安放吸热器，每面定日镜将射向自己的光线反射到吸热器。因太阳高度角和方位角随时间变化，每面定日镜在定日镜立柱和定日镜镜面之间均设有高度角转台和方位角转台，分别负责跟踪太阳高度角和方位角变化。定日镜镜面通过镜面安装轴连接在高度角转台上，高度角转台安装在方位角转台上，带动定日镜镜面做垂直方向转动，方位角转台安装在定日镜立柱顶部，带动高度角转台和定日镜镜面做水平方向转动。

为保证定日镜反光精确落在吸热器指定位置，需要定日镜聚光角度偏差小于1mrad。实际塔式光热电站中，吸热器安装高度可达到100m以上，定日镜距中心塔距离可达到1000m以上。在该精度要求下，最远定日镜在吸热器上的聚光光斑偏差还是会超过1m以上。

当前定日镜追踪太阳位置过程为开环控制。定日镜根据自身相对于吸热器的空间位置，和当前时间下的理论太阳位置，计算自身所需的镜面朝向，并驱动转台到达相应角度位置。因为过程中没有实际聚光角度反馈，定日镜聚光角度精度完全由立柱安装精度、转台制造精度和控制器计算精度保证。对定日镜加工制造和安装精度带来极高的工艺要求，也对控制器运行可靠性提出了极大挑战。

定日镜实际运行过程中，随着时间推移各项误差仍会积累，导致开环控制的聚光精度持续劣化。现场定日镜数量巨大，为保证聚光精度稳定，需付出大量人力在夜间对定日镜分批进行校准。

定日镜聚光控制为开环方式。为达到定日镜聚光精度需求，对其制造精度、安装精度提出极高要求，导致制造成本高昂，日常维护复杂。

且开环控制方式无法解决误差累积问题。随着转台机构磨损、气候环境变化、控制器计算误差积累等，其聚光精度逐渐恶化。因此需定期对所有定日镜校准，校准只能在夜间等电站不工作情况下离线进行。两次校准期间电站效率会因聚光偏差积累而逐渐降低。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种塔式定日镜聚光偏差传感器，实现了定日镜聚光角度的闭环反馈，在线测量定日镜聚光误差并不断校正。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种塔式定日镜聚光偏差传感器，其特征在于：包括传感器镜筒和传感器动反射镜，传感器镜筒的进光口位于传感器动反射镜上方，保证传感器动反射镜反射光射入传感器镜筒的进光口；传感器镜筒光轴方向正对中心塔顶的吸热器，不随定日镜镜面转动而改变；

传感器动反射镜通过传感器动反射镜支架连接在镜面安装轴上，安装完成的传感器动反射镜在定日镜立柱轴线上，随着定日镜镜面转动，传感器动反射镜空间角度相对于定日镜镜面不变；传感器动反射镜包括动反射镜镜面，动反射镜镜面与定日镜镜面成45度角；

传感器镜筒包括：镜筒本体、感光面、成像透镜、反射镜、进光口；镜筒本体包括镜筒筒管和镜筒垂直段，镜筒筒管和镜筒垂直段均为筒状，两者轴线互相垂直连接在一起；镜筒本体内，镜筒筒管与镜筒垂直段连接处安装反射镜，反射镜与镜筒筒管轴线成45度角；成像透镜安装在镜筒筒管中，感光面安放在成像透镜焦平面；镜筒垂直段底部设有进光口；

经过传感器动反射镜反射的光线，依次通过传感器镜筒的进光口、反射镜、成像透镜之后落到感光面；感光面安放在成像透镜焦平面，入射太阳光成像为一个光斑；根据光斑偏离感光面中心的距离，判断定日镜镜面空间角度偏离情况。

作为优选方案，所述的塔式定日镜聚光偏差传感器，其特征在于：所述传感器动反射镜还包括动反射镜底座；动反射镜镜面通过动反射镜底座安装在传感器动反射镜支架上。

进一步的，所述的塔式定日镜聚光偏差传感器，其特征在于：所述动反射镜底座为等腰直角三角形，动反射镜镜面安装在三角形斜边上，传感器动反射镜支架安装在三角形底边下。

作为优选方案，所述的塔式定日镜聚光偏差传感器，其特征在于：所述传感器镜筒还包括对焦装置，对焦装置安装在镜筒本体顶部，用于实现人工或者自动的镜筒对准辅助。

作为优选方案，所述的塔式定日镜聚光偏差传感器，其特征在于：所述传感器镜筒通过传感器镜筒支架安装连接到定日镜立柱，通过调节传感器镜筒支架调整传感器镜筒的空间角度；调节完成后，传感器镜筒支架结构固定，传感器镜筒空间角度不随定日镜镜面转动而改变。