太阳能热发电槽式集热器同步跟踪液压系统的设计

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1、第35卷第9期华电技术V0l_35No．92013年9月HuadianTechnologySep．2013太阳能热发电槽式集热器同步跟踪液压系统的设计宋广(华电郑州机械设计研究院有限公司，河南郑州450015)摘要：根据太阳能热发电槽式集热器同步跟踪太阳转动的高精度要求，给出了同步跟踪液压系统的设计方案。经试验验证，该系统跟踪精度达到±0．1。，完全可满足槽式太阳能热发电的要求。关键词：槽式太阳能热发电；同步跟踪液压系统；日踪传感器；跟踪精度中图分类号：TK513．4文献标志码：B文章编号：1674—1951(2013

2、)09—0073—03的安全位置。抛物面朝向东并向上倾斜22．5。(该0引言角度可随时间不同而设定)为集热器装置的工作初槽式太阳能热发电系统的设计和许多学科领域始位置。集热器装置在启动过程中快速转动到工作技术的发展息息相关，其中，聚光器和吸收器技术、高初始位置。效换热系统技术、热能储存技术以及太阳同步跟踪技(2)太阳角为22．5。～157．5。时，系统同步跟踪术等技术的发展都至关重要。鉴于同步跟踪技术对太阳转动，如图2所示。集热器从启动位置开始运保证整个发电系统安全、高效、运行的重要性，本文主行，到停止位置停止。停止位

3、置可随时间不同而要对槽式太阳能热发电系统同步跟踪技术进行研究。设定。1设计要求：o：在槽式太阳能热发电系统中，槽式集热器同步跟踪太阳的转动，跟踪精度要求比较高，且要适合今后：o：启r位／／＼＼＼＼停止J沙漠工作的需要，因此，采用液压传动方式来实现。、蠢一、{{＼_一1．1要求系统完成的动作过程J、、．＼，J，，，东(1)集热器装置从安全位置(停用位置)起，每天上午快速转动到工作初始位置(启动位置)开始／＼＼运行跟踪，如图1所示。~／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／,图2工作区I司(3)一天的工作结束以后，快速回

4、到停用位置，停用位置的方向由当天的天气预报而定。突遇恶劣天气时，要求集热器根据风向快速回到顺风的停机位嚣(如图3所示)。无论集热器在何种运行状态下，一旦遇到恶劣天气，集热器可根据风向以较快的转速运行到停用位置。(4)事故停机。当导热系统出现问题(如导热管泄漏、导热油泵故障、换热器或螺杆动力机出现故图1启动区间障)时，若处于启动阶段，集热器装置可以在任意位集热器装置向东、向下转动l5。为集热器装置置停止并锁死；若处于运行阶段，集热器装置朝太阳运行轨迹的反方向以较快速度旋转30。停止并收稿日期：2013—04一O1锁死。·

5、74·华电技术第35卷图3安全停用位置1．2系统设计技术参数及其他要求系统设计技术参数见表1。表1系统设计技术参数系统设计的其他要求：(1)跟踪精度为±0．1。。(2)集热器可在任意位置停止锁死。(3)系统能实现半自动、全自动控制。(4)系统各部分信息能在控制室读出。(5)自耗电尽可能小。图4集热器传动机构表2液压系统基本技术参数2系统设计2．1设计思路如图4所示，槽式太阳能集热器装置中间位置安装一个法兰，集热器通过该法兰固定在支架的曲柄上，从而能使集热器整体绕着传动轴转动。日踪传感器或DPU控制器与液压控制装置配合，

6、控制2个伸缩液压缸推动或拉动曲柄绕转动轴旋转，调整工作状态下的最大理论推力槽式太阳能集热器的位置。表2为该液压系统的设计参数，图5为该液压系统的控制方案。工作状态下的拉力540kN2．2液压系统设计依据上述槽式太阳能集热器对驱动机构和液压系统提出的技术要求，笔者进行了液压系统的设计，油缸平均工作速度其工作原理如图6所示。图6中电磁阀的逻辑关系制器设定的最小值时电机启动，为蓄能器充油；当压见表3。在22．5。一157．5。的太阳角范围内，蓄能器为力传感器4—3中压力信号大于控制器设定的最大系统供油。当压力传感器4—3中压

7、力信号小于控值时蓄能器充油完成，电机断电。第9期宋广：太阳能热发电槽式集热器同步跟踪液压系统的设计·75·3设计特点该设计方案已于2009年5月通过试验，在试验过程中，该设计方案体现出以下性能优势和特点：图5控制系统方块图(1)系统采用闭环控制，外置角度传感器，响应速度快、控制精度高。(2)系统中电磁换向阀中位机能选用Y形。假如中位机能选用O形，由于阀芯本身结构存在问题，高压腔的压力油会通过阀芯泄漏到油缸的上、下腔，使油缸动作时互相干扰。而选用中位机能为Y形的电磁换向阀，油缸的上、下腔与油箱接通，可以消除相互干扰。(3

8、)电磁球阀的作用。在机构需要停止在某个位置时，电磁球阀能使机构长时间可靠锁死，以防被风或外力推动，保证系统的安全。(4)蓄能器的作用。因为该系统工作时绝大部分时间需要的油流量很小，蓄能器即可提供13常工作时的用油，油泵不用持续工作，从而提高了系统工作效率，大大减少了自耗电，提高了油泵及电机的使用寿命。(5)驱动机构上角位移传感器的