Система автоматического управления солнечной печью Советский патент 1980 года по МПК F24J3/02 

1

Изобретение относится к области гелиотехники и может быть использовано для управления солнечными печами, предназначенными для термической обработки материалов с помощью 5 солнечной энергии, в частности, для плавления материалов с .помощью концентрации солнечной энергии.

Известна система автоматического управления солнечной печью, содержа- 0 щая двухкоординатный датчик, выходы которого соединены с приводами гелиостата по азимуту и зениту, направляющего солнечные лучи на концентратор, в фокусе которого рас- 15 положен приемник 1.

В этих системах производится регулирование пространственного положения солнечного потока,отраженного от гелиостата и направленного на кон- , 20 центратор с помощью сигналов, вырабатываемых двухкоординатным датчиком, пропорциональных отклонению солнечного потока от оптической оси двухкоординатного датчика и поступающих на 25 приводы гелиостата по азимуту и зениту. Ввиду того, что погрешности установки и юстировки двухкоординатного датчика относительно концентратора имеют достаточно большие значе- .

ния,порядка десятков угловых секунд, для надежного управления солнечной печью необходимо выполнять двухкоординатные датчики с весьма малой, порядка единиц угловых секунд, зоной нечувствительности, что, в свою очередь, не позволяет существенно расширить зону линейности характеристики двухкоординатных датчиков.

В случае разъюстировки двухкоординатных датчиков в таких системах надежность управления солнечной печью снижается.

Кроме того, в этих системах отсутствует возможность плавной регулировки температуры в солнечной печи в требуемых преде.пах с заданной точностью, что снижает функциональные возможно- сти солнечной печи и качество производимой в ней продукции.

Цель изобретения - повЕлшение надежности управления солнечной печью.

Поставленная цель достигается тем, что двухкоординатный датчик снабжен подсоединенными к его выходам приводами по азимуту и зениту, а система дополнительно содержит датчики уг.пов поворота по азимуту и зениту двухкоррдинатного датчика, выходы которых Соединены ссоответствующими приводами гелиостата. Кроме того, система дополнительно содержит датчик и задатчик температуры приемника, подсоединенные через сравнивающее устройство к приводу двухкоординатног датчика по азимуту.

На чертеже показана принципиальная схема системы автоматического управления солнечной печью.

Схема содержит двухкоординатный датчик 1, выходы которого соединены с приводами 2 и 3 гелиостат 4 по азимуту и зениту, направляющего солнечные лучи на концентратор 5 в фокусе которого расположен приемник 6, Двухкоординатный датчик снабжен подсоединенными к его выходам приводами 7 и 8 по азимуту и зениту а система дополнительно содержит датчики 9 и 10 углов поворота по азимуту и зениту двухкоординатного датчика 1, выход датчика 9 соединен с приводом 2, а выход датчика 10 с приводом 3 гелиостата 4.

Кроме того, система дополнительн содержит датчик 11 и задатчик 12 температуры приемника 6, подключенные к сравнивающему устройству 13 и подсоединенные через сравниваквдее устройство 13 к приводу 7 двухкоординатного датчика 1 по азимуту.

Работает система автоматического угфавления солнечной печью следующим образом.

Гелиостат 4 осуществляет отражение солнечных лучей и направляет их на концентратор 5 при помощи приводов 2, 3 гелиостата 4 по азимуту и зениту, управляемых сигналами с двукоординатного датчика 1 и сигналов с датчиков 9 и 10 углов поворота по азимуту и зениту, которые вырабатывают сигналы, пропорциональные положению двухкоординатного датчика 1, вращаемого при помощи приводов 7 и двухкоординатного датчика 1 по азимуту и зениту. Сигналы с двухкоординатного датчика 1 используются . как для управления приводами 7 и 8 двухкоординатного датчика 1, так и для управления приводами 2 и 3 гелиостата 4, причем в последнем , случае эти сигналы являются коррек.тирующими, так как пропорциональны угловой скорости линии визирования Солнца, что повышает точность регу-; лированйя температуры.

Построение системы автоматического управления солнечной печью по такой функциональной схеме позволяет обеспечить работу двухкоординатного датчика 1 вблизи его зоны нечувствительности, что, во-первых, снижает требование к линейности его характеристики,а, во-вторых, позволяет обеспечить регулирование температуры печи, за счет отведения двухкоординатного датчика 1 по одной из координат, например, по азимуту при помощи привода 7 двухкоординатного датчика по азимуту, управляемого сигналом рассогласования между заданным значением температуры, поступающим из задатчика 12 и текущи значением температуры в приемнике 6, измеряемой датчиком 11 температуры, вырабатываемым в сравнивающем устройстве 13.

Построенная таким образом система автоматического управления солнечной печьюПозволяет существенно расширит диапазон плавного регулирования температуры при одновременном повышении точности поддержания температурного режима в солнечной печи. При этом увличивается диапазон плавного регулирования температуры и точность по сравнению с системой,используюией двухкоординатные солнечные датчики с зоной линейности 10 угловых минут, а также существенно снижаются требования к линейности характеристики двухкоординатного датчика,требования к качеству его оптических элементов, что снижает их стоимость.Снижаются также расходы по доводочным работам, состоящим из установки и юстировки двухкоординатных солнечных датчиков.

И, наконец, применение управляеMfc.:x по угловому положению солнечных датчиков позволяет весьма просто компенсировать раэъюстировку оптическкх осей солнечных датчиков относително оси концентратора из-за тектоничвеских или каких-либо других подвижек Земли и элементов конструкции, что повышает надежность систе1№ в целом. .

Формула изобретения

1.Система автоматического управления солнечной печью, содержащая Двухкоординатный датчик, выходы которого соединены с приводами гелиостата по азимуту и зениту, направляющего солнечные лучи на концентратор, в фокусе которого расположен приемник

о тличающаяс я тем, что, с целью повышения иэдежности, Двухкоординатный датчик снабжен подсоединенными к его выходам приводами по азиMiTy и зениту, а система дополнительно содержит датчики углов поворота по азимуту и зениту двухкоординатного датчика, выходы которых соединены с соответствующими приводами гелиостата.

2.Система поп.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик и задатчик темперагуры приемника, подсоединенные через сравнивающее устройство к приводу двухкоординатного датчика по азимуту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Солнечные высокотемпературные печи. Под ред. Баума В.А., М., 1960, с.44-58.