本发明专利技术公开了一种双轴跟踪定日镜方位角标定和检测方法，通过GPS技术，在定日镜场正南方吸热塔的北方位置设定一条由东向西的线段；在定日镜上安设低频输出激光器；在东西向线段与定日镜相对应的位置处安设一个光电感应半导体平面装置以使定日镜正确“找北”；检测时，定日镜的高度角为0，设被检测定日镜在镜场中的方向角相对于镜场坐标零点为θ，在该定日镜准确“找北”以后，驱动定日镜方位角转动θ角，摄像装置也朝向该定日镜转动θ角；若定日镜所发出的激光光斑对准摄像装置内部图像处理中心坐标，则所检测的定日镜跟踪角度准确。本发明专利技术简化了定日镜方位角检测，降低镜场成本；解决定日镜“找北”和方位角检测的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
在光热塔式电站的建立中，利用光的直线传播原理将激光光束汇聚在定日镜前方的光电感应装置上，利用光电感应技术将光信号转化成电信号，将上述直线传播原理和光电感应技术作用到定日镜上，用以解决定日镜的归零和方位角的测量。定日镜是针对塔式太阳能光热发电电站中，用于将太阳光束反射至吸热器腔体内部的平面镜或者球面镜，其作用是将太阳的光能转化为热能以供加热吸热器内部的工质，产生蒸汽对汽轮机做功发电。目前，普遍认为定日镜的零点即是定日镜在不工作的情况下，其镜面法线垂直向上，对于单边镜场，其定日镜前边缘垂直朝向正南方。当零点状态标定准确时，定日镜按照程序设定的角度旋转，将太阳光斑准确的反射到吸热器上，而在定日镜按照程序设定的规律准确运动时，且理想情况下，光斑在吸热器上不发生偏转或者移动。另外，定日镜的方位角都是以正南方为零位，向东为正，向西为负，要准确检测定日方位角，必须精确的确定定日镜的零位，即准确的给定日镜“找北”。定日镜在现场安装的过程中，使定日镜面向正南方向而无偏差是十分关键且必要的，这关系到镜子从起始零点按照程序计算出的旋转角度转动时，能否将太阳的反射光斑准确的照射在吸热器上；在定日镜运行的期间，定日镜在归位零点时也容易出现误差，当定日镜的零点位置不准确或其跟踪误差较大时，若仍然将其按照程序指令运动反射太阳光，那么，定日镜的反射光斑将偏离其照射目标点甚至完全照射到吸热器之外，造成的后果一是使吸热器内部能流梯度的分布发生异常，影响吸热器的安全运行，二是由于光斑偏出吸热器后降低了电站的效率，并对吸热器周边设施造成危害。因此，定日镜“找北”也成为了问题，这涉及到定日镜的调试和检测，为解决这一问题，目前国内还没有完善的方法，大多只是通过目测和反复校准来粗略的实现，大大浪费了时间和人力；因此，“找北”问题成了定日镜安装和调试过程中的难点。目前还没有找出一种简易可行而又价格便宜的方法来给定日镜“找北”。除此之外，由于太阳能密度低，需要大量的聚光面积才能收集到一定功率的热量用于发电，而单个定日镜的最大面积因各种原因受到限制，使得镜场中的定日镜数量众多，这就需要数量众多的定日镜按照一定的规律排列来收集太阳光。为了保证定日镜的反射光能准确的汇聚到吸热器上，还需要对其高度角和方位角进行检测，目前在测量定日镜方位角问题上，普遍用到的方法是利用光栅编码器之类的元件来测量，而一个高精度的编码器价格达几千元，在一个数量众多的定日镜场中，每面定日镜都需要安装一个高精度编码器，由于大批量的安装，造成镜场成本大幅增加；并且，用编码器进行角度检测属于接触式，编码器寿命有限，在电站运行年限内需要定期更换，这将使定日镜场的建设和运行成本大大增加
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于直线传播原理和光电感应原理的，使定日镜在安装和调试时都能够准确的朝向正南正北，达到当镜子法线垂直于地面时，镜子的前边缘准确的面向正南方向；并且简化了定日镜方位角检测，降低镜场成本；解决定日镜“找北”和方位角检测的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。本专利技术目的通过下述技术方案来实现一种，将定日镜设置成镜场，并规定定日镜的零点是其准确的朝向正南方时，以地面坐标系为标准，设吸热塔底部中心坐标为原点(0，0，0)，定日镜坐标为(X，y, z),采用如下方法进行定日镜零点的标定 第一步，通过GPS技术，在定日镜场正南方吸热塔的北方位置设定一条由东向西的线段，线段两端点通过标定经纬度来实现，该线段垂直于镜场的X轴，并与X轴相交于M点；第二步，在定日镜的支架上安设低频输出激光器，激光器光束与定日镜的前边缘相垂 直，激光器高出镜面中心的距离为S，激光发射口离地面高度为z+s ;采用重力加速度传感器检测激光器和定日镜的高度角，当两者的高度角相同时表示定日镜反射面与激光器发出的光束平行； 第三步，在东西向线段坐标为(M，y, z+s)处安设一个能接收激光器发出平行汇聚光束的光电感应半导体平面装置，其接收面的大小满足目测定日镜面向正南方位时，光斑能打入该平面内；当光斑远距离打在该平面上时，给出第一个电信号，此时表示镜子粗略归零，在该平面的中心放置第二道、直径为O. 45-0. 65cm的光电感应半导体平面，当光斑远距离打在该区域内时，输出第二个电信号，此时说明定日镜已经“找北”； 待上述定日镜零点标定后，采用如下方法进行检测 首先，在吸热塔的底部、与定日镜激光器口高度相同的位置安设一能绕吸热塔的原点(0，0，O)转动的摄像装置或者图像捕获装置； 然后，通过高度角检测装置保持定日镜的反射面与地面平行，即定日镜的高度角为0，设被检测定日镜在镜场中的方位角相对于镜场坐标零点为Θ，在该定日镜准确“找北”以后，驱动定日镜方位角转动Θ角，摄像装置也朝向该定日镜转动Θ角；若定日镜所发出的激光光斑对准摄像装置内部图像处理中心坐标，则所检测的定日镜跟踪角度准确，反之，若光斑偏移中心位置的横向距离为m，镜子和塔的距离为n，则定日镜的偏移角度 , mA.为Θ =tars~*^ ；θη 最后，根据所测量出的角度误差，调整吸热器的起始位置或旋转角度θ -θ>,修正定日镜的旋转角度。作为一种优选方式，所述定日镜采用单边镜场排布，单边镜场排布包括平行排布和圆弧排布；零点朝向正南方。作为一种优选方式，所述定日镜采用以吸热塔为中心的环形排布方式，所述光电感应装置围成一个以吸热塔中心为圆心的圆弧或圆圈；环形排布的时候，零点朝向塔中心。更进一步地，所述定日镜的传动方式为双轴跟踪定日镜。更进一步地，在摄像装置的云台上安装高精度高度角检测装置。更进一步地，驱动定日镜方位角转动采用外接步进电机。本专利技术的工作过程为本专利技术利用光线的直线传播以及光电感应原理准确表示定日镜的零点位置，以北半球单边镜场为例，使定日镜能够正确的朝向地球的正南方，并间接的标定了定日镜旋转方位角，不用编码器的方式使镜子精确反射太阳光。定日镜上面安装一个平行于镜面的激光装置，使其发出的聚焦光束平行镜面且垂直定日镜的前方边缘；在定日镜的正南方向且激光装置的同等高度处，安装一个光电感应装置，使得当定日镜正对正南方的时候，其上的聚焦光束正好打中光电感应装置的中心位置，实现“找北”。在定日镜正确朝向正南方向以后，为了测量定日镜的精度，首先假设当定日镜正对塔时定日镜偏离正南方向的角度为Θ，则控制定日镜的程序给定一个使定日镜旋转Θ角的指令，若定日镜精度准确，则定日镜会按照指令旋转一个Θ角，此时定日镜上的激光装置发出的聚焦光束会准确的照射在吸热塔下的摄像装置或者图像捕获装置光电感应装 置的中心处；若定日镜精度有误差，则实际上定日镜旋转了 θ-r的角度；再根据其旋转的角度误差，调整吸热器的起始位置或旋转角度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果本专利技术，利用该法检测定日镜方位角将检测变的简易，并大大降低镜场成本；具体来说，具备以下优点 1)、通过直线传播原理，用标定经纬度的方法确定一条与定日镜相对应的准确的点，通过远距离标定光斑的方法，能够精准的确定定日镜的零点位置； 2)、当在建设镜场的定日镜安装过程中，可以对定日镜的准确安装进行标定； 3)、当在镜场使用过程中，对定日镜组进行大范围调试和检测，可以通过该装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双轴跟踪定日镜方位角标定和检测方法，其特征在于：将定日镜设置成镜场，并规定定日镜的零点为其准确的朝向正南方时，以地面坐标系为标准，设吸热塔底部中心坐标为原点（0,0,0），定日镜坐标为（x,y,z），采用如下方法进行定日镜零点的标定：第一步，通过GPS技术，在定日镜场正南方吸热塔的北方位置设定一条由东向西的线段，线段两端点通过标定经纬度来实现，该线段垂直于镜场的X轴，并与X轴相交于M点；第二步，在定日镜的支架上安设低频输出激光器，激光器光束与定日镜的前边缘相垂直，激光器高出镜面中心的距离为s，激光发射口离地面高度为z+s；采用重力加速度传感器检测激光器和定日镜的高度角，当两者的高度角相同时表示定日镜反射面与激光器发出的光束平行；第三步，在东西向线段坐标为（M，y，z+s）处安设一个能接收激光器发出平行汇聚光束的光电感应半导体平面装置，其接收面的大小满足目测定日镜面向正南方位时，光斑能打入该平面内；当光斑远距离打在该平面上时，给出第一个电信号，此时表示镜子粗略归零，在该平面的中心放置第二道、直径为0.45?0.65cm的光电感应半导体平面，当光斑远距离打在该区域内时，输出第二个电信号，此时说明定日镜已经“找北”；待上述定日镜零点标定后，采用如下方法进行检测：首先，在吸热塔的底部、与定日镜激光器口高度相同的位置安设一能绕吸热塔的原点（0,0,0）转动的摄像装置或者图像捕获装置?；然后，通过高度角检测装置保持定日镜的反射面与地面平行，即定日镜的高度角为0，设被检测定日镜在镜场中的方位角相对于镜场坐标零点为θ，在该定日镜准确“找北”以后，驱动定日镜方位角转动θ角，摄像装置也朝向该定日镜转动θ角；若定日镜所发出的激光光斑对准摄像装置内部图像处理中心坐标，则所检测的定日镜跟踪角度准确，反之，若光斑偏移中心位置的横向距离为m，镜子和塔的距离为n，则定日镜的偏移角度???????????????????????????????????????????????为：； ?最后，根据所测量出的角度误差，调整定日镜的起始位置或旋转角度，修正定日镜的旋转角度。2012105760331100001dest_path_image002.jpg,2012105760331100001dest_path_image003.jpg,2012105760331100001dest_path_image004.jpg...
【技术特征摘要】
1.一种双轴跟踪定日镜方位角标定和检测方法，其特征在于将定日镜设置成镜场，并规定定日镜的零点为其准确的朝向正南方时，以地面坐标系为标准，设吸热塔底部中心坐标为原点(O，O, 0)，定日镜坐标为(X，y, Z)，采用如下方法进行定日镜零点的标定 第一步，通过GPS技术，在定日镜场正南方吸热塔的北方位置设定一条由东向西的线段，线段两端点通过标定经纬度来实现，该线段垂直于镜场的X轴，并与X轴相交于M点； 第二步，在定日镜的支架上安设低频输出激光器，激光器光束与定日镜的前边缘相垂直，激光器高出镜面中心的距离为s，激光发射口离地面高度为z+s ;采用重力加速度传感器检测激光器和定日镜的高度角，当两者的高度角相同时表示定日镜反射面与激光器发出的光束平行； 第三步，在东西向线段坐标为(M，y, z+s)处安设一个能接收激光器发出平行汇聚光束的光电感应半导体平面装置，其接收面的大小满足目测定日镜面向正南方位时，光斑能打入该平面内；当光斑远距离打在该平面上时，给出第一个电信号，此时表示镜子粗略归零，在该平面的中心放置第二道、直径为O. 45-0. 65cm的光电感应半导体平面，当光斑远距离打在该区域内时，输出第二个电信号，此时说明定日镜已经“找北”； 待上述定日镜零点标定后，采用如下方法进行检测 首先，在吸热塔...
【专利技术属性】
技术研发人员：张平，奚正稳，聂立，
申请(专利权)人：东方电气集团东方锅炉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。