[发明专利]用于太阳能接收器的热-机械监测的系统和方法

说明书

一种聚光太阳能发电设施，其中每个接收器面板包括用于运输传热流体的多个热交换器管，这些管部分暴露在接收器的外表面上并且包括热‑机械监测系统，以确保操作中的太阳能接收器面板管的完整性，热‑机械监测系统包括数据处理系统，用于依据由成像设备提供的温度分别计算和/或供给每个热交换器管中的最高温度、温度分布和/或吸收功率分布以及分派给每个热交换器管的理论机械应变，以便控制位于太阳能接收器上的区域的操作点是否在定义了预定义的温度和应变阈值的2D空间理论应变/T_max的操作包络内，并且以便在包络之外的时候在超出预定义的温度和应变阈值的情况下发出警报，并且进一步要求定日镜辐射在区域上散焦。

技术领域

本发明涉及聚光太阳能发电(CSP)设施(plant)或系统的技术领域。特别地，本发明涉及用于具有中心塔的CSP设施的熔融盐太阳能接收器(MSSR)的热-机械监测。

本发明提供的解决方案可以用在需要热-机械监测的任何应用中。

背景技术

在本发明的框架中，用于CSP塔设施1(图1)的外部太阳能接收器3由太阳能接收器面板30和吸收面板组成，吸收面板制成热屏蔽件2并附接在钢结构周围，从而创建位于一定高度(例如在申请人的Atacama项目的情况下是例如大约230m)的外部多边形。在上述示例中，根据具有大约20m的直径的多边形布置，还安置了16个大约18m高的太阳能接收器面板30。根据在不同点处具有控制的特定循环，传热流体(HTF)通过这些接收器面板30从冷罐4流动到热罐5(图2)。

太阳能接收器面板30由在垂直位置布置的直焊管6(图3)制成，以促进排干和通气，管6未沿其长度彼此焊接。这些管6具有暴露于太阳能辐射的前面和不暴露于太阳能辐射的背面。

支撑系统沿着管长度在不同位置处被焊接到管的背部区域。支撑系统允许水平和垂直膨胀，并且防止由于每个管的前面与背面之间的高热差而造成的管的弯曲。

现有技术

在CSP塔技术中使用的太阳能接收器的热监测由IR相机执行，从而允许捕获接收器表面的热图像，如在其它领域(如具有控制和检测局部过热点的制造过程)中已知的。

在关于IR相机的制造的专利中，以下专利可以被引用：

-FLIR的专利US 2008/0265162 A1和Brightsource的专利US 20130088604 A1；

-西屋电气公司(Westinghouse Electric Corporation)的专利US 5,689,734A公开了用于观察位于具有污染物(例如，油、水、颗粒物等)的区域中的物体的加压相机系统。该系统能够被内部加压到环境压力之上，从而防止污染物进入相机系统并弄脏(fouling)相机。该系统包括具有内部和观察端口的壳体。电子传感器被安置在壳体中，与端口相对，用于感测物体并用于生成沿着连接到传感器的导体行进的电输出信号。

在涉及这种相机在制造过程中的用途的专利中，涉及在金属熔化期间的温度控制的Ircon专利WO 2004/020926 A1可以被引用。

在太阳能领域中，涉及定日镜(heliostat)控制的以下专利可以被引用：SolarReserve(US 2013/0104963 A1)、Brightsource(US 8,360,051 B2、US 9,222,702 B2和US 2013/0139804 A1)、eSolar(WO2010/017415 A2)。