集热装置液压系统设计及仿真分析

液压系统等的跟踪 。
该种 装置 只 能 聚集 太 阳直 射 光 线 ， 对 散 射 光 线 效
果较差。在工作过程 中， 其 中一个液压缸处于工作状 态时（ 主 动缸 ） ， 另 一个 液压 缸 随着 机 构 的运 动 而 处 于
中 图分类 号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７； Ｔ Ｋ ５ １ ３ 文献 标志 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ － ０ ０ ６ ５ ０ － ４
引 言
太 阳光 线 的 入 射 方 向 （ 方位 角和高度角 ） 相 对 于 地球 上 某一 点在 不 同时刻 、 不 同季 节是 不 断变 化 的 ， 为 了最 大 程度 地收 集 太 阳辐 射 能 量 ， 聚光 集 热 装 置 必 须 能够 自动跟 踪太 阳。该装 置 由聚光 镜 、 接 收器 、 支架 和
随动 状态 （ 从 动缸 ） ， 当主动 缸 运 动 到极 限位 置 时 变 为 从动缸 ， 此 时处 于 随动状 态 的从 动缸 变 为主 动缸 ， 两 液 压 缸协 调 工作 ， 装置 连续 运 转 。
１ 系统工 作过 程分 析
支架
接收器 转轴 液压缸
聚光镜
图 １ 聚 光 集 热 装 置 结 构
液 压 与 气动
２ ０ １ ３年 第 １ ２期
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元 件组 成 。电动 机 ６通 过 联 轴 器连 接 液 压 泵 ５ ， 液 压 泵 通过 吸油 过滤 器 ４给 系 统 供压 力 油 ， 压力油经单 向
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２ １ ５
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Ｃ ） 中午工作位置
阀 ８及 压油 过滤 装置 ９后 分 为 三路 ， 其 中 １路 进 入 蓄 能器 ， ２路 进人 电液 伺 服 阀 ， ３路 进 入 三位 四通 电磁 换 向 阀。３路 为手动 控制 油路 ， 通常情 况 下不工 作 。 当 ２
装置 中有着广泛的应 用。根 据 集热装 置的结构 、 运 动特 点， 设计 了驱动执 行机 构的液压控 制 系统， 并在 Ａ ＭＥ Ｓ ｉ ｍ 仿 真软件 中建模 ， 进行 仿 真分 析 ， 验 证 其 可行性 ， 为 同类 系统 的设 计提 供 了借鉴 。
关 键词 ： 集热装 置 ； 液压 系统 ； 仿 真分 析
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Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． １ １ ８ ３ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ １ ７
液 压 与 气动
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集 热装 置 液 压 系统 设 计 及 仿 真分 析
刘 利 宏
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｈｅ ａ ｔ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｄｅ ｖ ｉ ｃ ｅ
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ６ ． ２ ７ 作 者简介 ： 刘利宏 （ １ ９ ６ ６ 一） ， 男， 江苏宿迁人 ， 副教授 ， 高级工 程师， 本科 ， 主要 从 事 自动 化 与智 能 控 制 领域 的科 研 与教 学 工作 。
到保护位置 １ ， 而不是 日出时聚光镜工作 的位置 ， 以减 小夜晚大风对装置的影响 ， 并为第二天 的跟踪做好准 备 。与正 向工作过程不 同的是 ， 反 向复位是 以较快的 速度完成的。本研究 以正 向工作过程 为分析对象 ， 运
ＬＩ Ｕ Ｌｉ － ｈ ｏ ｎ ｇ
（ 淮安信息职业技术学 院 ， 江苏 淮安
２ ２ ３ ０ ０ ３ ）
摘
要： 集 热装置是 太 阳能设备 的重要 组成 部分 ， 其 主要 作 用是接 收 太 阳光 的辐射 能量 。如何 有 效充 分
地 接 收 太 阳光 的辐 射 能量是 衡 量集 热性 能优 劣 的 关键 。液压 系统 由于运行 平稳 、 适 应 能力 强 ， 在 太 阳能集 热
时 聚光 镜 的主光 轴平 行 于地平 面 。
２ 液压 系统 设 计
光镜实时跟踪太 阳， 使太 阳入射光线平行 于聚光镜主
光轴 和 焦线 所确 定 的平 面 ， 提 高 光 热 转 换 效 率 。反 向 复位 过 程是 指装 置完 成 一 天 的跟 踪 后 ， 跟 踪 装 置 返 回
根 据 以上对 聚光 集热 装置 的机 械结 构 以及运 动过 程 的分 析 ， 设 计 如 图 ３所示 的液 压 驱动 系统 ， 用１ 个 电
动 过程 如 图 ２所 示 。为便 于表 达 ， 图示 中把 太 阳视 为 点光源， 所 以 日出 、 日落 时太 阳中心 刚好 处 于 聚光镜 主
聚光集 热装 置结 构 如 图 １ 所 示 。集热 装 置 的工作 过 程分 为正 向工 作 和反 向复 位 。正 向工作 过 程是 指 聚
光轴的位置 。事实上 ， 太 阳的体积是地球的 １ ３ ０ 万倍 ， 当太 阳 的上 沿 刚到达 地 平线 时 ， 聚热装 置开 始工 作 ， 此
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１ ５ 。 Ｉ／
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ｄ ）日 落工作位置
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ｅ ） 保护位置２
工作 ， 以便降低能耗。在蓄能器进 口处安装压力传感
器， 当检 测到压 力 低于设 定值 时 ， 启 动液 压泵 往 蓄能 器 中补油 ； 当蓄 能器 压力达 到设 定上 限值 时 ， 液压泵 停 止 工作 ， 由蓄能 器提 供 系 统所 需 的油 液 。蓄 能 器 出 口装
ｔ
ａ ） 保护位ｆｌ ｂ ） 日出工作位置
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路出现故障维修时 ， 可通过该油路控制缸的伸 出及缩 回， 液 压锁 （ 由 ２个 液 控 单 向 阀 ｌ ３组 成 ） 可 使 液 压 缸
停止 在任 何位 置静 止不 动 。 考虑 到集 热 装 置一 天 内转 动 １ ８ ０ 。 左右 ， 转 动 的非 常缓 慢 ， 因此配 置 蓄能器 给 系统供 油 ， 液 压泵 可 以间歇