CN110966777A

CN110966777A - 一种新型定日镜支撑结构

Info

Publication number: CN110966777A
Application number: CN201911388014.4A
Authority: CN
Inventors: 戴靠山; 钟杰; 廖驰; 刘烨
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明涉及一种新型定日镜支撑结构，它由非金属支撑板[1]、旋转横梁[2]、立柱结构[3]及俯仰方位旋转电机[4]组成。定日镜镜面[5]固定在非金属支撑板[1]上；非金属支撑板[1]采用高强度非金属材料做成面板的形式，其数量、布置方式以及与旋转横梁[2]的连接方式由定日镜的尺寸确定。旋转横梁[2]通过俯仰方位旋转电机[4]与立柱结构[3]连接，共同组成一种新型定日镜支撑结构。本发明相对于钢桁架定日镜支撑结构，具有质量轻、机械强度高、耐腐蚀性好等特点。此外，钢桁架定日镜支撑结构安装难度大，难以达到安装精度要求，本发明可实现工厂标准化生产和拼装，显著提高安装精度，有利于保证工程质量并提高安装效率。

Description

一种新型定日镜支撑结构

技术领域

本发明涉及光热发电技术领域，具体涉及一种定日镜支撑结构。

背景技术

塔式光热发电是一种太阳能热发电技术，需在空旷的地面上建立高耸的中央吸热塔，塔顶上固定安装接收器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶接收器并加热腔体内的蓄热介质以产生高温，然后经过热交换器把工质加热为蒸汽，蒸汽推动蒸汽机发电。定日镜是由支撑结构、反射镜面及跟踪传动装置组成的聚光装置，用于跟踪并反射太阳光线至吸热塔顶部的集热器上，是塔式太阳能热发电站的重要组成部分，其性能决定了太阳能利用效率，进而影响整个太阳能热发电系统的发电效率。

传统定日镜支撑结构一般采用钢桁架结构，质量重，安装工序复杂，难以达到安装精度要求；而本发明质量轻，机械强度高，可以工厂标准化生产，现场安装简便，安装精度高，且可以定制具有一定弧度的曲面板，以满足更高的性能需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种新型的定日镜支撑结构，它具有整体性好、质量轻、机械强度高等优势，可以增加定日镜的有效反射率，提高追日控制系统效率，降低建造及维护成本。

为实现上述目的，本发明涉及的定日镜支撑结构由非金属支撑板[1]、旋转横梁[2]、立柱结构[3]及俯仰方位旋转电机[4]组成。本发明采取以下技术方案：

1. 定日镜镜面[5]通过粘接剂或螺栓连接件固定在非金属支撑板[1]上；

2. 非金属支撑板[1]采用非金属材料，如纤维增强复合材料（FRP）等制成，以降低定日镜支撑结构的重量；

3. 按定日镜尺寸大小选择非金属支撑板[1]的数量、布置方式以及与旋转横梁[2]的连接方式。根据前期调研显示：小型定日镜（镜面面积小于20 m²）宜采用单块非金属支撑板[1]和相应连接结构组合的形式；中型定日镜（镜面面积20~100 m²）和大型定日镜（镜面面积大于100 m²）宜采用多块非金属支撑板[1]和相应连接结构组合的形式；

4. 非金属支撑板[1]通过相应连接结构与旋转横梁[2]连接；旋转横梁[2]通过俯仰方位旋转电机[4]与下部立柱结构[3]连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：镜面支撑板的材料是非金属材料，如纤维增强复合材料（FRP）等，具有质量轻、机械强度高等优点；镜面支撑结构具有整体性，不需要过多的连接件；支撑板可以制作成曲面，且可以工厂标准化生产，提高劳动效率；本发明可以有效减少安装带来的误差，提高安装精度，从而提高定日镜的聚光效率。

附图说明

图1为定日镜的整体示意图，图中：1 非金属支撑板、2 旋转横梁、3 立柱结构、4俯仰方位旋转电机、5 镜面、6 变截面工字型梁、8 系杆；

图2为非金属支撑板示意图，图中：1 非金属支撑板、12 透风孔、13 连接孔；

图3为变截面工字型梁示意图，图中：6 变截面工字型梁、7 连接件、14 主孔、15 系杆孔、16 边缘孔；

图4为旋转横梁和系杆示意图，图中：2 旋转横梁、8 系杆；

图5为立柱结构示意图，图中：3 立柱结构；

图6为螺栓连接件示意图，图中：9螺栓连接件、10 下垫片、11 上垫片；

图7为定日镜的整体示意图（摘要附图），图中：1 非金属支撑板、2 旋转横梁、3 立柱结构、4 俯仰方位旋转电机、5 镜面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明以塔式太阳能发电系统中一面积为108m²的矩形定日镜结构为例。

本发明的整体结构如图1所示。定日镜整体结构由1 非金属支撑板、2 旋转横梁、3立柱结构、4 俯仰方位旋转电机、5 镜面及6 变截面工字型梁构成，其中1 非金属支撑板与6 变截面工字型梁均采用非金属材料，如纤维增强复合材料（FRP）等进行工厂标准化制作并现场安装。3 立柱结构的上端安装有4 俯仰方位旋转电机，2 旋转横梁为左右对称的两部分，通过法兰盘与4 俯仰方位旋转电机相连，并保证2 旋转横梁与3 立柱结构的中心线垂直相交。每两个6 变截面工字型梁为一组，等距离排布并垂直连接在2 旋转横梁上。6 变截面工字型梁上设有15 系杆孔，通过8 系杆连接所有6 变截面工字型梁，8系杆的数量由6变截面工字型梁的长度决定。1 非金属支撑板安装在6 变截面工字型梁上，1 非金属支撑板的大小、数量和布置方式决定了6 变截面工字型梁的长度和数量。由若干块1 非金属支撑板按阵列排布的形式拼接在一起组成支撑结构（例如，本例108m²矩形定日镜结构中，八个非金属支撑板以2行×4列，共长12m×宽9m的形式分布），整体具有轻质高强的特点。5 镜面通过高粘性粘接剂和9 螺栓连接件与1 非金属支撑板连接。

如图2所示，1 非金属支撑板沿纵向分为等面积的三部分，每两块镜面之间有预留槽，其间留有12 透风孔和13 连接孔，12透风孔用以通风，7连接件穿过13连接孔，从而连接1非金属支撑板与6 变截面工字型梁。5 镜面通过高粘性粘接剂固定于1 非金属支撑板上，在5 镜面和1 非金属支撑板上开有孔，通过图6所示9 螺栓连接件和10 下垫片、11 上垫片进行二次固定，保证两者牢固。1 非金属支撑板采用非金属材料制成，如纤维增强复合材料（FRP）等，具有高强度、耐腐蚀、耐高温等特点，这也使其可以根据需求制作出带有一定弧度的形式；对于传统定日镜支撑结构，采用本发明所述一体式结构更具整体性，不需要过多的连接件，以便提高安装精度，增加定日镜聚光效率，且可以工厂预制，减少劳动力损耗。

如图3所示是6 变截面工字型梁，采用非金属材料，如纤维增强复合材料（FRP）制成，在腹板上加工通孔，分别称为14 主孔、15 系杆孔和16 边缘孔。14 主孔直径为500mm，用以与2 旋转横梁相连接；15 系杆孔直径为100mm，用以连接8系杆；而16 边缘孔的设计则减轻了定日镜整体结构质量。7 连接件与6 变截面工字型梁在工厂制作为一体，并将其加工为螺纹形式，在连接1 非金属连接板与6 变截面工字型梁时，7 连接件穿过1 非金属支撑板的13 连接孔后进行固定。

如图4所示为2 旋转横梁，2 旋转横梁采用钢材制造，直径为500mm，通过6 变截面工字型梁的14 主孔以法兰盘连接形式将两者固定相连，在其中部与4 俯仰方位旋转电机连接。定日镜整体结构借由2 旋转横梁和4 俯仰方位旋转电机保证上部镜体具有俯仰方位旋转功能。4 俯仰方位旋转电机下部与3 立柱结构通过螺栓紧固，立柱结构如图5所示。8系杆采用非金属材料，如纤维增强复合材料（FRP）等，直径为100mm，通过15 系杆孔将所有6变截面工字型梁连接为一个整体。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种新型定日镜支撑结构，包括非金属支撑板[1]、旋转横梁[2]、立柱结构[3]及俯仰方位旋转电机[4]，其特征在于：根据定日镜尺寸大小可灵活选择非金属支撑板[1]的数量、布置方式及相应的连接方式；定日镜镜面[5]通过粘接剂或螺栓连接件固定在非金属支撑板[1]上。

2.根据权利要求1所述的定日镜支撑结构，其特征在于：非金属支撑板[1]采用非金属材料，如纤维增强复合材料（FRP）等制成，整体性好，质量轻，刚度大，耐腐蚀性强，且易于安装；非金属支撑板[1]和连接结构采取工厂标准化制作、现场组装的方式进行安装。

3.根据权利要求1和2所述的定日镜支撑结构，其特征在于：小型定日镜（镜面面积小于20m²）宜采用单块非金属支撑板[1]和相应连接结构组合的形式；中型定日镜（镜面面积20~100m²）和大型定日镜（镜面面积大于100m²）宜采用多块非金属支撑板[1]和相应连接结构组合的形式。