一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法技术方案

本发明专利技术提供了一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法，该检测系统包括可调支撑结构、聚光光斑接收装置和辐照能流摄影装置，可调支撑结构包括滑轨、垂直悬臂、夹具内环、夹具外环和夹具角度固定件，夹具外环通过多个支撑片实现旋转自由度；夹具角度固定件通过支撑片上多个定位槽将夹具外环固定在所需旋转角度上；垂直悬臂设置有两个且其上端分别固定在两个夹具外环上；辐照能流摄影装置包括滑动云台、相机和滤光片模组，聚光光斑接收装置包括弧形朗伯靶。本发明专利技术适用于大规模应用场景，拍摄图像后处理过程依据数字图像处理技术和反向蒙特卡洛法，与槽式太阳能电站管理系统易于进行信息交互。易于进行信息交互。易于进行信息交互。

【技术实现步骤摘要】
一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法


[0001]本专利技术涉及槽式集热场镜面故障诊断领域，尤其涉及一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统和求解方法。

技术介绍

[0002]在抛物槽式太阳能集热场运行过程中，由于重力和风荷载的长期作用，以及镜面和钢支架热胀冷缩会导致反射镜面发生形变。而镜面形变会致使吸热器上会聚的聚光光斑发生畸变，直接影响集热器的能量效率。同时，集热管上能流分布相对于设计工况的偏离，会导致集热管壁面热应力分布发生畸变，威胁到设备稳定运行，严重的甚至会导致吸热管破裂，造成工质泄露事故。因此需要对反射镜的形变进行定量诊断，及时调教甚至更换形变的反射镜。
[0003]目前针对太阳能聚光器的多种光学误差诊断方法包括能流映射法、哈特曼类型方法、数字近景摄影测量法等，这些技术依赖于在数米宽数百米长的反射镜面上固定标志点，且标志点需要足够密集以保证误差诊断的分辨率，因此不适用于实际工程中大规模镜场形变诊断。此外，专利CN201910743553.9、CN202110330561.8提出的一种激光干涉测量系统的反射镜面形变化检测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，包括可调支撑结构(1)、聚光光斑接收装置(2)和辐照能流摄影装置(3)，其特征在于，所述可调支撑结构(1)包括滑轨(4)、垂直悬臂(5)、夹具内环(6)、夹具外环(7)和夹具角度固定件(10)，其中，所述夹具内环(6)设置有两个且分别套接在集热管(8)上；所述夹具外环(7)通过多个支撑片(11)实现旋转自由度；多个所述支撑片(11)均与夹具内环(6)相对固定；所述夹具角度固定件(10)通过支撑片(11)上多个定位槽(9)将夹具外环(7)固定在所需旋转角度上；所述垂直悬臂(5)设置有两个且其上端分别固定在两个夹具外环(7)上；所述滑轨(4)两端分别固定在两个垂直悬臂(5)的下端；所述辐照能流摄影装置(3)包括滑动云台(12)、相机(13)和滤光片模组(14)，其中，所述滑动云台(12)通过滑槽(15)与滑轨(4)接驳，具有线性自由度；所述相机(13)与滑动云台(12)相对固定；所述滤光片模组(14)与相机(13)的镜头相对固定；所述聚光光斑接收装置(2)包括弧形朗伯靶(16)，所述弧形朗伯靶(16)的两端分别与夹具内环(6)的侧壁相对固定并绕着集热管(8)设置，所述弧形朗伯靶(16)转动和平动自由度与所述夹具内环(6)一致；所述弧形朗伯靶(16)的形状为壳状圆柱侧壁。2.根据权利要求1所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，所述夹具外环(7)旋转角度范围为
±
60
°
；所述夹具内环(6)与集热管(8)之间的紧固方式为管扣式或顶丝式。3.根据权利要求1所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，所述支撑片(11)沿夹具内环(6)周向均匀分布，位于同一个所述夹具内环(6)上的所述支撑片(11)的数量为3个或4个或5个或8个。4.根据权利要求1所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，位于同一个所述夹具内环(6)上的定位槽(9)的数量能够为3个或5个。5.根据权利要求1所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，所述滑轨(4)与垂直悬臂(5)轴向垂直，所述滑轨(4)的长度长于所述弧形朗伯靶(16)的长度。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，所述相机(13)为CCD相机或CMOS相机。7.根据权利要求1
‑
5任一所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，所述滤光片模组(14)为干涉式滤光片模组或吸收式滤光片模组。8.根据权利要求1
‑
5任一所述的抛物槽式太阳能聚光镜形变检测系统，其特征在于，所述朗伯靶(13)为具有漫反射特性的碳酸盐涂层或纳米金属氧化物涂层。9.一种抛物槽式太阳能聚光镜形变求解方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将可调支撑结构(1)置于集热管(8)一端，同时将垂直悬臂(5)置于0
°
档，通过调整滤光片模组(14)和曝光时间，保证所测量范围内拍摄像素值对光斑强度的完全响应；将滑动云台(12)调整至滑轨(4)上视野覆盖最佳的位置，并拍摄照片b1；步骤2，旋转夹具外环(7)使其置于
‑
60
°
档，利用夹具角度固定件(10)通过定位槽(9)将
夹具外环(7)固定，并拍摄照片a1；步骤3，旋转夹具外环(7)使其置于+60
°
档，利用夹具角度固定件(10)通过定位槽(9)将夹具外环(7)固定，并拍摄照片c1；步骤4，沿集热管(8)滑动整个检测系统，使其拍摄视野脱离前一测量过程中相机(13)拍摄的视野，重复步骤1
‑
3拍摄聚光光斑照片b2,a2和c2；步骤5，重复步骤4，最终实现整个集热管壁聚光光斑的测量；步骤6，根据图像分布相似性，将上述拍摄完成的光斑照片进行图像融合整定，得到整个集热单元的在朗伯靶上的光斑灰度分布，结合辐照强度换算将光斑灰度分布换算为相对辐照能流强度，对于朗伯靶反射上的光斑灰度值，根据Debevec
‑
Malik公式拟合具有映射关系，通过矫正可得朗伯靶上的辐照强度分布。10.根据权利要求9所述的抛物槽式太阳能聚光反射镜面形变求解方法，其特征在于，步骤6中，Debevec...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙长平，王海宇，王乾，佟锴，程海峰，牛一森，苏营，邹良林，邹祖冰，宋记锋，向欣，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：