Patent ES-2878098-T3 (ES)
Title: Sistema y método para la monitorización termomecánica de un receptor solar
Inventor: DETHIER ALFRED
IPC: F24S40/52
Filed: 2018-03-06
Granted: 2021-11-18
Abstract: Una planta de concentrated solar power (energía solar concentrada - CSP) que comprende una pluralidad de heliostatos o campo de heliostatos, un receptor (3) de energía solar sustancialmente cilíndrico, preferiblemente un molten salt solar receiver (receptor solar de sal fundida - MSSR), ubicado encima de una torre central (1) y que tiene una superficie externa cubierta con paneles receptores (30) y un escudo térmico (2) adyacente al receptor solar (3), reflejando los heliostatos energía solar a dicha superficie externa del receptor (3), comprendiendo cada panel receptor (30) una pluralidad de tubos (6) intercambiadores de calor para transportar un fluido de transferencia de calor, que están parcialmente expuestos en la superficie externa del receptor y comprenden un sistema de monitorización termomecánica para asegurar la integridad de los tubos de panel receptor solar durante el funcionamiento, comprendiendo dicho sistema de monitorización termomecánica al menos: - una pluralidad de dispositivos (7, 7A, 7B, etc.) de obtención de imágenes térmicas ubicados en el suelo y montados cada uno en un dispositivo (8) de fijación y orientación, para medir la radiación infrarroja emitida por la superficie externa del receptor (3) y proporcionar una señal dependiente de la temperatura del panel en un área de dicha superficie externa; - para cada dispositivo (7, 7A, 7B, etc.) de obtención de imágenes térmicas, un área de referencia de interés RAOI (12) ubicada en el escudo térmico (2) dispuesto opuesto a su dispositivo (7, 7A, 7B, etc.) de obtención de imágenes térmicas y que contiene uno o más sensores (13) de temperatura para medir una temperatura de referencia correspondiente a dicha RAOI (12); - uno o más flujómetros (22) para medir la velocidad de flujo del fluido de transferencia de calor en los tubos (6) intercambiadores de calor y sensores (23) de temperatura dispuestos respectivamente en la entrada y la salida de los tubos intercambiadores (6), estando las mediciones proporcionadas por los flujómetros (22) y los sensores (23) de temperatura previstas para calcular el equilibrio energético absorbido por el fluido de transferencia de calor en el receptor, así como las tensiones mecánicas experimentadas por los tubos intercambiadores (6); un sistema de procesamiento de datos para calcular y/o suministrar respectivamente la temperatura máxima, el perfil de temperatura y/o el perfil de energía absorbida en cada tubo (6) intercambiador de calor y las tensiones mecánicas teóricas asignadas a cada tubo (6) intercambiador de calor en función de la temperatura proporcionada por los dispositivos (7, 7A, 7B, etc.) de obtención de imágenes, teniendo en cuenta la temperatura de referencia del RAOI y la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada y la salida de dichos tubos (6), para controlar si el punto operativo de un área ubicada en el receptor solar (3) está dentro de una envolvente funcional (16) en la tensión teórica /Tmáx bidimensional que define los umbrales de temperatura y tensión predefinidos y para emitir alertas en caso de exceder dichos umbrales de temperatura y tensión predefinidos, mientras esté fuera de dicha envolvente (16) y requiera además que la radiación heliostática se desenfoque en dicha área, comprendiendo el sistema de procesamiento de datos primeros medios (41) de control para controlar cámaras IR, segundos medios (42) de control para controlar la integridad del tubo de panel en funcionamiento y un sistema de control distribuido DCS (40) conectado a los primeros y segundos medios (41, 42) de control, a flujómetros (22), sensores (23) de temperatura del tubo y sensores (13) de temperatura de referencia del RAOI, siendo dicho DCS (40) capaz de comunicar la temperatura (13) de referencia medida del RAOI (12) a los primeros medios (41) de control, la velocidad de flujo y las temperaturas de entrada/salida medidas del fluido de transferencia de calor a los primeros medios (41) de control y/o segundos medios (42) de control y siendo dicho DCS capaz de recibir de los segundos medios (42) de control información de desenfoque de panel local para desenfocar la radiación heliostática en uno o más paneles (30); en donde los segundos medios (42) de control para controlar la integridad del tubo de panel en funcionamiento son medios capaces de comunicarse con los primeros medios (41) y para: - calcular una temperatura máxima corregida en cada tubo intercambiador (6) introduciendo una corrección matemática sobre la base de las temperaturas medidas por la cámara IR, las temperaturas de la sal fundida del panel de entrada y salida y el flujo de sal fundida en el panel considerado; - con un modelo matemático dedicado de alteración por fatiga, calcular el nivel teórico de tensión en los tubos (6); - comparar la ubicación de puntos definidos por dicha temperatura máxima corregida calculada y dicho nivel de tensión calculado dentro de la envolvente funcional del receptor solar permitida; - generar una alarma y, según el nivel de error real, solicitar el desenfoque y/o apagado del heliostato, cuando la ubicación de dicha temperatura máxima corregida calculada y/o dicho nivel de tensión calculado está fuera de dicha envolvente funcional.