[发明专利]用于太阳能接收器的热-机械监测的系统和方法

权利要求书

1.一种聚光太阳能发电设施，其包括：多个定日镜或定日镜场；位于中心塔(1)顶部并具有用接收器面板(30)覆盖的外表面的基本上圆柱形的熔融盐太阳能接收器；以及与所述太阳能接收器(3)相邻的热屏蔽件(2)，所述定日镜将太阳能反射到所述接收器(3)的所述外表面，每个接收器面板(30)包括用于运输熔融盐的多个热交换器管(6)，所述多个热交换器管(6)部分地暴露在所述接收器的所述外表面上，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，所述热-机械监测系统至少包括：

-多个热成像设备(7，7A，7B)，其位于地面上并且各自安装在固定和定向设备(8)上，用于测量由所述接收器(3)的所述外表面发射的红外辐射并提供取决于所述外表面的区域中的面板温度的信号；

-对于每个热成像设备(7，7A，7B)，感兴趣的参考区域(12)位于与其热成像设备(7，7A，7B)相对布置的热屏蔽件(2)上，并且包含用于测量与所述感兴趣的参考区域(12)对应的参考温度的一个或多个温度传感器(13)；

-用于测量所述热交换器管(6)中的熔融盐的流量率的一个或多个流量计(22)，以及分别布置在所述热交换器管(6)的入口和出口处的温度传感器(23)，由所述流量计(22)和所述温度传感器(23)提供的测量结果旨在计算由所述接收器中的所述熔融盐吸收的能量平衡以及由所述热交换器管(6)经受的机械应变；

数据处理系统，用于依据由所述热成像设备(7，7A，7B)提供的温度、考虑到所述感兴趣的参考区域的所述参考温度和所述熔融盐在所述热交换器管(6)的所述入口和所述出口处的温度分别计算和/或供给每个热交换器管(6)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(6)的理论机械应变，以便控制位于所述太阳能接收器(3)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中的操作包络(16)内，并且以便在超出所述预定义的温度和应变阈值，同时在所述包络(16)之外的情况下发出警报，并且进一步要求定日镜辐射在所述太阳能接收器(3)上的区域上散焦，所述数据处理系统包括用于控制热成像设备的第一控制装置(41)、用于控制操作中的面板管完整性的第二控制装置(42)以及连接到第一控制装置和第二控制装置(41，42)、流量计(22)、管温度传感器(23)和感兴趣的参考区域参考温度传感器(13)的分布式控制系统(40)，所述分布式控制系统(40)能够将测得的所述感兴趣的参考区域(12)的参考温度传送到第一控制装置(41)，将测得的所述熔融盐的流量率和入口/出口温度传送到第一控制装置(41)和/或第二控制装置(42)，并且所述分布式控制系统能够从第二控制装置(42)接收用于使定日镜辐射在一个或多个面板(30)上散焦的局部面板散焦信息；

其中用于控制操作中的面板管完整性的第二控制装置(42)是能够与第一控制装置(41)通信并且用于以下操作的装置：

-通过引入基于由所述热成像设备测得的温度、在所考虑的面板中的熔融盐流量以及入口和出口面板熔融盐温度的数学校正，计算每个热交换器管(6)上的经校正的最高温度；

-利用用于计算管中的理论应变水平的数学蠕变疲劳模型，计算热交换器管(6)中的理论应变水平；

-比较由所述计算出的经校正的最高温度和所述计算出的应变水平定义的点的定位与允许的太阳能接收器操作包络；

-当所述计算出的经校正的最高温度和/或所述计算出的应变水平的定位在所述操作包络之外时，生成警报并根据实际误差水平请求定日镜散焦和/或关断。

2.根据权利要求1所述的聚光太阳能发电设施，其中所述热成像设备(7，7A，7B)是设置有专用透镜的IR相机，其数量至少为四个，并且位于地面上，在距聚光太阳能发电塔脚既定距离处并且围绕所述聚光太阳能发电塔彼此具有规则的角度间隔，所述太阳能接收器(3)上要监测的区域与相机透镜的轴线之间的角度优选地包括在45°和90°之间。

3.根据权利要求2所述的聚光太阳能发电设施，其中，出于冗余的目的，每个面板(30)都在两个IR相机的视场上，每个IR相机能够监测四个面板(30)，两个相邻的面板(31，31′)以及在最近的IR相机发生故障的情况下所述相邻的面板(31，31′)之外的两个面板(32，32′)。