Гелиокомплекс Советский патент 1985 года по МПК F24J2/00 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к гелиокомплексам, в которых гелиоустановки ориентируются на Солнце с помощью единого светочувствительного датчика. Известен гелиокомплекс, содержащий гелиоустановки с по меньшей мере одним приемником излучения, систему слежения, имеющую автоматически ориентируемый с помощью приводов на Солнце светочувствительный датчик с оптической осью, имеющий кинематически связанный с его приводами блок формирования управляющих сигналов и датчики положения, и приводы гелиоустановок, подключенные электрической цепью к преобразователю, связанному с датчиками положения 1. В этом гелиокомплексе блок формирования управляющих сигналов и датчики положения светочувствительного датчика выполнены в виде электромащинных генераторов, обладающих нелинейностью рабочей характеристики при эксплуатации в результате воздействия электромагнитных и температурных полей. В качестве приводов гелиоустановок использованы щаговые электродвигатели, в связи с чем преобразователь выполнен в виде модулятора и демодулятора, электрически связанных между собой, что вносит дополнительные погрешности в управляющие приводами гелиоустановок сигналы. Цель изобретения - повышение точности слежения. Поставленная цель достигается тем, что гелиокомплекс, содержащий гелиоустановки с по меньшей мере одним приемником излучения, систему слежения, имеющую автоматически ориентируемый с помощью приводов на Солнце светочувствительный датчик с оптической осью, имеющий кинематически связанный с его приводами блок формирования управляющих сигналов и датчики положения, и приводы гелиоустановок, подключенные электрической цепью к преобразователю, связанному с датчиками положения, снабжен датчиками положения гелиоустановок, закрепленными на каждой из последних входными торцами двумя подвижными световодами, кинематически связанными с соответствующими приводами гелиоустановки, и установленным в светочувствительном датчике теневым экраном с диафрагмами, а блок формирования управляющих сигналов выполнен в виде пары объективов с зеркалами, установленных внутри светочувствительного датчика с возможностью перемещения, причем все датчики положения выполнены в виде пакетов волоконных световодов, входные торцы которых расположены в линию, а выходные введены в кодирующие усройства, элекрически соединенные с преобразователем, и входные торцы световодов датчиков положения каждой гелиоустановки оптически связаны с соответствующими выходными торцами подвижных световодов, а входные торцы световодов датчиков положения светочувствительного датчика введены внутрь последнего и оптически связаны с соответствующей диафрагмой с помощью перемещаемых параллельно оптической оси объектива с зеркалом. Кроме того, гелиокомплекс содержит гелиоустановки в виде поля гелиостатов и установленные на башне центральный приемник излучения и светочувствительный датчик. На фиг. 1 показана конструктивная схема гелиокомплекса (условно показана одна гелиоустановка); на фиг. 2 - конструкция светочувствительного датчика с блоком формирования управляющих сигналов и датчиками изложения (условно показан один канал управления); на фиг. 3 - теневой экран с диафрагмами каналов слежения светочувствительного датчика; на фиг. 4 - гелиокомплекс солнечной энергетической станции башенного типа. Гелиокомплекс содержит гелиоустановки I(фиг. 1) с по меньшей мере одним приемником 2 излучения (не показан), систему 3 слежения, включающую автоматически ориентируемый с помощью приводов 4 и 5 на Солнце светочувствительный датчик 6 с оптической осью, имеющий кинематически связанный с его приводами 4 и 5 блок 7 формирования управляющих сигналов и датчики 8 положения, и приводы 9 и 10 гелиоустановок 1, подключенные электрической цепью I1к преобразователю 12, связанному с датчиками 8 положения. Гелиокомплекс снабжен датчиками 13 положения гелиоустановок 1, закрепленными на каждой из последних входными торцами 14 двумя подвижными световодами 15, кинематически связанными с соответствующими приводами 9 и 10, гелиоустановки 1, и установленным внутри светочувствительного датчика 6 (фиг. 2) теневым экраном 16 с диафрагмами 17 (фиг. 3), а блок 77 (фиг. 2) формирования управляющих сигналов выполнен в виде пары объективов 18 с зеркалами 19, установленных внутри светочувствительного датчика с возможностью перемещения. Причем все датчики 8 и 13 (фиг. 1 и 2) положения выполнены в виде пакетов 20 волоконных световодов 21, входные торцы 22 и 23 которых соответственно расположены в линию, а выходные торцы 24 и 25 соответственно введены в кодирующие устройства 26 и 27, электрически соединенные с преобразователем 12. Входные торцы 22 (фиг. 1) световодов 21 датчиков 8 положения каждой гелиоустановки оптически связаны с соответствующими выходными торцами 28 подвижных световодов 15, а входные торцы 23 (фиг. 2) световодов 21 датчиков 13 положения введены внутрь светочувствительного датчика б и оптически связаны с соответствующей диафрагмой 17 с помощью перемещаемых параллельно оптической оси объектива 18 с зеркалом 19,

Гелиокомплекс содержит гелиоустановки 1 (фиг. 4) в виде поля гелиостатов и установленные на башне 29 центральный приемник 2 излучения и светочувствительный датчик 6. Светочувствительный датчик б (фиг. 2) автоматически ориентир1уется на Солнце с помощью попарно расположенных на внешней стороне его корпуса 30 световодов 31 и фотоприемников 32, электрически соединенных через блок 33 (фиг. 1) управления с приводами 4 и 5 азимутального и зенитального соответственно. Объектив 18 (фиг. 2) и зеркало 19 каждого канала слежения установлены на планке 34, кинематически связанной редуктором 35 (фиг. 1) и гибким валом 36 с соответствующим приводом 4 или 5. Преобразователь 12 содержит блок логики и программное выислительное устройство (не показаны) и через усилитель 37 мощности связан с приводами 9 и 10 гелеоустановок 1.

При расположении светочувствительного датчика б на башне 29 (фиг. 4) его целесообразно располагать центром пересечения осей вращения в проектной точке схода отраженных гелиостатами лучей.

Гелиокомплекс работает следующим образом.

Светочувствительный датчик б (фиг. 1 и 2), установленный в двухкоординатной подвеске и содержащий световоды 31, направляющие солнечные лучи на фотоприемники 32, подающие сигналы рассогласования на блок 33, управляющий приводами 4 и 5, следует за видимым перемещением Солнца. Поворот датчика б передается в каждой из плоскостей слежения через редуктор 35 и гибкий вал 36 на подвижную планку 34 Совершающую поступательные движения вдоль оптической оси датчика б. Солнечные лучи фокусируются внутри корпуса 30 с помощью диафрагмы 17 объектива 18 и зеркала 19 на входные торцы 23 световодов 21, установленные перпендикулярно отраженным лучам в плоскости перемещения планки 34.

Положение крайних световодов 21 соответствует зоне перемещения подвижной планки 34, т. е. интервалу углов поворота датчика б. При перемещении подвижной планки 34 пучок света последовательно направляется на световоды 21 волоконнооптического кодирующего усройства 27, преобразовывающего положение светового изображения Солнца в заданный цифровой код. Вели.чина угла поворота датчика б в каждом канале слежения поступает, например, в виде

двоичного многоразрядного кода на вход преобразователя 12;

Координаты Солнца относительно приемника 2 (фиг. 4) излучения, вырабатываемые датчиком б, через блок логики вводимые в программное вычислительное устройство, служат опорными для всех гелиоустановок 1 солнечной энергетической станции. Действительные координаты положения отражающей поверхности каждой гелиуостановки также в цифровом коде подают на другой вход преобразователя 12.

Эти координаты вырабатываются следующим путем.

Солнечные лучи, отраженные гелиоустановкой 1 (гелиостат), попадают на входные

торцы 14 подвижных световодов 15. Выходные торцы 28 последних перемещаются вдоль входных торцов 22 световодов 21 волоконнооптических кодирующих устройств 26 азимутальной и зенитальной плоскостей

соответственно.

Программное вычислительное устройство содержит программу положения каждой гелиоустановки I в зависимости от опорных координат, т. е. в зависимости от положения Солнца на небосводе. Блок логики вводит

опорные координаты в программу вычислительного устройства для каждой гелиоустановки 1. Вычисленные программным вычислительным устройством текущие координаты гелиоустановки 1 сравниваются блоком логики с действительными координатами данной гелиоустановки 1 и, в случае несоответствия действительных координат вычисленным, блок логики через преобразователь 12 и усилитель 37 подает управляющий сигнал на приводы 9 и 10 гелиоустановки 1. Гелиоустановка 1 перемещается до тех пор, пока разница между текущими и действительными координатами не станет равной нулю, тогда гелиоустановка 1 сориентирована « пространстве таким образом, что отраженные от нее солнечные лучи попадают на приемник

2 излучения.

Аналогично происходит управление раработой остальных гелиоустановок 1. Количество одновременно управляемых гелиоустановок 1 зависит от оперативности блока логики и емкости памяти программного вычислительного устройства преобразователя 12. Пространственное оптическое кодирование углов поворота светочувствительного датчика б и гелиоустановок 1 позволяет снизить погрешности преобразования управляющих

сигналов и тем самым повысить точность слежения.

Размещение светочувствительного датчика б на башне 29 с приемником 2 излучения позволяет управлять полем гелиостатов энергетической станции с учетом ветровых

нагрузок на башне 29, что дополнительно повышает точность слежения, а также КПД гелиокомплекса.

Раг.1

3

.30 7

J/

1. ГЕЛИОКОМПЛЕКС, содержащий гелиоустановки с по меньшей мере одним приемником излучения, снстему слежения, имеющую автоматически ориентируемый с помощью приводов на Солнце светочувствительный датчик с оптической осью, имеющий кинематически связанный с его привода ми блок формирования управляющих сигналов и датчики положения, и приводы гелиоустановок, подключенные электрической цепью к преобразователю, связанному с датчикамн положения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности слежения, он снабжен датчиками положения гелиоустановок, закрепленными на каждой из последних входными торцами двумя подвижными световодами, кинематически связанными с соответствующими приводами гелиоустановки, и установленным в светочувствительном датчике теневым экраном с диафрагмами, a блок формирования управляющих сигналов выполнен в виде пары объективов с зеркалами, установленных внутри светочувствительного датчика с возможностью перемещения, причем все датчики положения выполнены в виде пакетов волоконных световодов, входные торцы которых расположены в линию, a выходные введены в кодирующие устройства, электрически соединенные с преобразователем, и входные торцы световодов датчиков положения каждой гелиоустановки оптически связаны с соответствующими выходными торцами подвижных световодов, a входные торцы световодов датчиков положения светочувстви-8 тельного датчика введены внутрь последнего и оптически связаны с соответствующей диафрагмой с помощью перемещаемых параллельно оптической оси объектива с зеркалом. 8 2. Гелиокомплекс по п. 1, отличающийся тем, что он содержит гелиоустановки в виде поля гелиостатов и установленные на бащне центральный приемник излучения и светочувствительный датчик.

18.

w.

2121

24 h2ff

20

36

Риг.2

.d