WO2022256995A1 - 一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统和方法 - Google Patents

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    • G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means

Definitions

  • the heat transfer and storage material is preferably a fluid with a large heat capacity and density but a low vapor pressure.
  • Low cost and good transport properties (low viscosity and high thermal conductivity) of the fluid are also important for efficient heat transfer and thermal energy transport.
  • the fluid must be compatible or low corrosive to the thermal storage vessel, piping, and fluid transfer valves. Based on the above considerations, molten salt is considered to be one of the best choices for heat transfer and storage media in solar thermal power plants.
  • Confirm the location of the molten salt leakage according to the alarm channel specifically: first confirm the longitudinal coordinates of the intersection point according to the alarm channel, and confirm the transverse direction of the intersection point further according to the numerical value of the electrical signal because the resistance values of the second fixed-value resistors connected by each longitudinal wire are different. Coordinates, the area where the intersection is located is the molten salt leakage location.

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Abstract

本发明公开一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统和方法，属于光热电站熔盐储罐的泄漏检测和处理领域。包括埋覆在熔盐储罐基础隔热材料中的立体阵列式导线组，所述立体阵列式导线组由设置在不同高度层的横向平行导线组和纵向平行导线组构成；各横向导线和纵向导线通过连接导线与其他组件连接，形成包含多个回路的检测电路；每个检测回路内设置有串联的直流电源、开关和定值电阻。检测系统还包括多通道采集的数据采集装置，各回路中横向导线连接的定值电阻分别接入不同的采集通道，通过熔盐泄漏时引起的通道电信号变化定位熔盐储罐泄漏位置。本发明实现了对熔盐储罐泄漏的快速检测和精确定位，以避免储罐泄漏事故扩大造成巨大经济损失。

Description

一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统和方法 技术领域
本发明涉及光热电站熔盐储罐的泄漏检测和处理领域，尤其涉及一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统和方法。
背景技术
在众多可再生能源利用技术中，太阳能热发电技术以其高效、低运行成本和良好的放大潜力而备受关注。据估计，到2050年，太阳能热发电将占全球发电量的11.3％。相对于其他可再生能源利用技术，太阳能热发电技术的固有优势在于其与储热系统的集成，储热系统克服了太阳能热发电的间歇性和波动性，显著提高其可靠性和经济竞争力。目前全球正在运营的太阳能热发电站中，45.5％的电站配备了储热系统。
为了将热能储存在一个紧凑或最小的体积内，传热蓄热材料最好是具有大的热容和密度但蒸汽压较低的流体。为了实现高效的传热和热能输送，流体的低成本和良好的输送性能(低粘度和高导热性)也很重要。此外，流体还必须与储热容器、管道和流体输送阀门兼容或具有低腐蚀性。基于上述考虑，熔盐被认为是太阳能热发电站传热蓄热介质的最佳选择之一。
由于罐体容量大、底面积大、介质工作温度高、循环的充排盐过程造成热应力较大及设计制造技术不成熟等特点，光热发电机组熔盐储罐的泄漏已成为世界性的难题。世界范围内已发生过多起熔盐储罐泄漏事故，造成重大的经济损失，甚至导致机组长时间停机。尤其是，熔盐储罐泄漏往往存在由小及大，长时间蔓延扩大的逐步恶化过程。因此，为保证光热电站的正常运行，对熔盐储罐泄漏进行早期检测，早发现早处理，避免泄漏扩大及恶化，就显得尤为重要。
目前光热电站主要通过在熔盐储罐的基础中预埋一定数量的热电偶来检测熔盐泄漏，如公开号为CN 110296924 A和CN 207850563 U的申请文件提供的熔盐泄漏测试装置。然而，考虑成本、安装难度以及热电偶安装后对基础结构和特性的破坏等因素，预埋的热电偶数量有限，导致单个热电偶需要检测的区域过大。而热电偶又是一种点式测温技术，除非泄漏点正好处于热电偶的上方附近，才能检测到温度变化。因此， 这种方式无法实现对整个熔盐储罐基础的良好覆盖。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统和方法，所提出的系统实现了对熔盐储罐泄漏的快速检测和精确定位，以避免储罐泄漏事故扩大造成巨大经济损失。所述立体阵列式电路埋入罐基隔热材料中的导线数目可根据实际熔盐储罐尺寸及检测灵敏度需求进行选取，以实现对整个罐基的良好覆盖。此外，所提出的立体阵列式电路成本较低、铺设方便、对罐基结构和特性影响较小，适合大规模推广应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，包括直流电源、开关、第一定值电阻、第二定值电阻、数据采集装置以及埋覆在熔盐储罐基础隔热材料中的立体阵列式导线组，所述立体阵列式导线组包括设置在不同高度层的横向平行导线组和纵向平行导线组；
所述横向平行导线组内的每根横向导线一端分别连接第一定值电阻的一端，所述的第一定值电阻阻值相同；所述纵向平行导线组内的每根纵向导线一端分别连接第二定值电阻的一端，所述第二定值电阻阻值不同；
所述横向平行导线组内所有的第一定值电阻另一端均接入直流电源负极，所述纵向平行导线组内所有的第二定值电阻另一端均接入直流电源正极，横向平行导线组和纵向平行导线组通过连接导线形成包含多个回路的检测电路，每个检测电路的回路内串联有直流电源、开关、第一定值电阻和第二定值电阻；
所述的数据采集装置包含若干采集通道，各横向导线一端连接的第一定值电阻分别接入不同的采集通道，分别采集每一个检测电路中的第一定值电阻的电信号，通过熔盐泄漏时引起的通道电信号变化定位熔盐储罐泄漏位置。
优选的，所述的立体阵列式导线组材料为347H不锈钢。
优选的，所述横向平行导线组内的各横向导线等间距设置；所述纵向平行导线组内的各纵向导线等间距设置。
优选的，所述的横向平行导线组与纵向平行导线组垂直。
优选的，所述横向平行导线组内的各横向导线处于熔盐储罐基础隔热材料中的同一高度层，所述纵向平行导线组内的各纵向导线处于熔盐储罐基础隔热材料中的同一 高度层。
优选的，所述第一定值电阻和第二定值电阻阻值至少是高温熔融盐连通部分电阻阻值的10倍。
优选的，所述数据采集装置的各采集通道内均装有报警装置，所述报警装置根据对应通道电信号的变化进行报警，提示熔盐储罐发生泄漏。
优选的，所述熔盐储罐基础包括多层保温隔热材料，所述的立体阵列式导线组布置在熔盐储罐基础的第一层隔热材料中，靠近罐底位置。
优选的，立体阵列式导线组覆盖90％以上的熔盐储罐底部面积。
利用上述的立体阵列式电路检测系统进行熔盐储罐泄漏检测的方法，包括：
闭合开关，当熔盐储罐正常运行未发生熔盐泄漏时，由于横向平行导线组和纵向平行导线组不接触，各检测电路处于断路状态，电路中没有电信号；而当发生熔盐泄漏时，横向平行导线组和纵向平行导线组沿高度方向的交叉点被泄漏出来的高温液态熔盐接通，对应的检测电路形成回路，数据采集装置中对应该回路的采集通道的电信号发生变化，并触发对应报警装置报警；
根据报警通道确认熔盐泄漏位置，具体为：首先根据报警通道确认交叉点的纵向坐标，由于各纵向导线连接的第二定值电阻阻值不同，进一步根据电信号的数值大小确认交叉点的横向坐标，交叉点位置所在区域即为熔盐泄漏位置。
本发明的有益效果在于：
本发明基于高温熔融盐的导电性，首次提出了利用立体阵列式电路实现光热电站熔盐储罐泄漏检测。所提出的立体阵列式电路实现了对熔盐储罐泄漏的快速检测和精确定位，以便尽快处理，避免储罐泄漏事故扩大造成巨大经济损失。立体阵列式电路埋入罐基隔热材料中的导线数目可根据实际熔盐储罐尺寸及检测灵敏度需求进行选取，以实现对整个罐基的良好覆盖。此外，所提出的立体阵列式电路成本较低、铺设方便、对罐基结构和特性影响较小，适合大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明中熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统结构示意图。
图2为立体阵列式导线组在熔盐储罐基础隔热材料中的布置示意图。
图3为立体阵列式导线组在熔盐储罐基础隔热材料中的俯视示意图。
图中：1为直流电源，2为连接导线，3为第二定值电阻，4为立体阵列式导线组， 5为第一定值电阻，6为开关，7为数据采集装置，8为熔盐储罐罐底，9为第一层罐基隔热材料，10为第二层罐基隔热材料，11为混凝土基础。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。本文中所涉及的方位词“上”、“下”、“左”和“右”，是以对应附图为基准而设定的，可以理解，上述方位词的出现并不限定本发明的保护范围。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，包括直流电源1、连接导线2、第二定值电阻3、立体阵列式导线组4、第一定值电阻5、开关6和数据采集装置7。直流电源1、立体阵列式导线组4、第二定值电阻3、第一定值电阻5和开关6通过连接导线2连接形成包含多个回路的检测电路。各回路中的横向平行导线组连接的第一定值电阻5两端分别接入数据采集装置7的不同通道，分别采集每一个检测电路中的横向平行导线组连接的第一定值电阻5两端的电信号，数据采集装置7的不同通道内分别装有报警装置。
本实施例中，横向平行导线组内的每根横向导线一端分别连接第一定值电阻5的一端，各第一定值电阻阻值相同。纵向平行导线组内的每根纵向导线一端分别连接第二定值电阻3的一端，各第二定值电阻阻值不同。为保证熔盐储罐泄漏检测的灵敏度，所述立体阵列式导线组材料应当采用具有良好导电性能和耐压、耐高温性能材料，例如347H不锈钢。此外，所述定值电阻阻值应足够大，以使所述数据采集装置的通道电信号结果受高温熔融盐连通部分电阻的影响最小化，本实施例中，第一定值电阻和 第二定值电阻阻值至少是高温熔融盐连通部分电阻阻值的10倍。
横向平行导线组内所有的第一定值电阻5另一端均接入直流电源1负极，纵向平行导线组内所有的第二定值电阻3另一端均接入直流电源1正极。横向平行导线组和纵向平行导线组内的各导线通过连接导线与其他组件连接形成包含多个回路的检测电路；每个检测回路内设置有串联的直流电源1、开关6、第一定值电阻5和第二定值电阻3。
所述熔盐储罐基础包括多层保温隔热材料。本实施例中，如图2和图3所示，熔盐储罐罐底8下部包括第一层罐基隔热材料9、第二层罐基隔热材料10和混凝土基础11。立体阵列式导线组4埋覆在第一层罐基隔热材料9中，包括横向平行导线组和纵向平行导线组，二者垂直且分别埋在罐基隔热材料的不同高度层，在俯视视角下呈交叉的网格形状。当熔盐储罐正常运行未发生熔盐泄漏时，横向平行导线组和纵向平行导线组不接通。
实际使用时，开关6闭合。当熔盐储罐正常运行未发生熔盐泄漏时，由于横向平行导线组和纵向平行导线组不接触，各回路处于断路状态，电路中没有电信号；而当发生熔盐泄漏时，横向平行导线组和纵向平行导线组的交叉点被泄漏出来的高温液态熔盐接通，数据采集装置7中对应通道的电信号发生变化，并触发对应报警装置报警，从而实现熔盐储罐泄漏的快速检测和精确定位。其中，判断熔盐泄漏位置按照以下两个步骤：
一、当任意回路出现电信号时，即可以确定发生泄漏的纵向位置。
二、由于各纵向导线连接的第二定值电阻3的大小不同，可以进一步根据电信号的数值大小判断发生泄漏的横向位置。
实际使用时，埋入罐基隔热材料中的导线数目可根据实际熔盐储罐尺寸及检测灵敏度需求进行选取，以实现对整个罐基的良好覆盖，图1中给出的三根横向导线和三根纵向导线仅作为示意，不能将其视为对本发明的限定。
由于罐基温度比罐内温度低，且罐基的温度随与罐底距离的增加而逐渐降低，因此泄漏的熔盐由于散热会最终凝固，凝固后的熔盐不具有导电性，对应回路会再次恢复断路状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

  1. 一种熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，包括直流电源(1)、开关(6)、第一定值电阻(5)、第二定值电阻(3)、数据采集装置(7)以及埋覆在熔盐储罐基础隔热材料中的立体阵列式导线组(4)，所述立体阵列式导线组包括设置在不同高度层的横向平行导线组和纵向平行导线组；
    所述横向平行导线组内的每根横向导线一端分别连接第一定值电阻(5)的一端，所述的第一定值电阻阻值相同；所述纵向平行导线组内的每根纵向导线一端分别连接第二定值电阻(3)的一端，所述第二定值电阻阻值不同；
    所述横向平行导线组内所有的第一定值电阻另一端均接入直流电源负极，所述纵向平行导线组内所有的第二定值电阻另一端均接入直流电源正极，横向平行导线组和纵向平行导线组通过连接导线形成包含多个回路的检测电路，每个检测电路的回路内串联有直流电源、开关、第一定值电阻和第二定值电阻；
    所述的数据采集装置包含若干采集通道，各横向导线一端连接的第一定值电阻分别接入不同的采集通道，分别采集每一个检测电路中的第一定值电阻的电信号，通过熔盐泄漏时引起的通道电信号变化定位熔盐储罐泄漏位置。
  2. 根据权利要求1所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，所述的立体阵列式导线组材料为347H不锈钢。
  3. 根据权利要求1或2所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，所述横向平行导线组内的各横向导线等间距设置；所述纵向平行导线组内的各纵向导线等间距设置。
  4. 根据权利要求3所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，所述的横向平行导线组与纵向平行导线组垂直。
  5. 根据权利要求4所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，所述横向平行导线组内的各横向导线处于熔盐储罐基础隔热材料中的同一高度层，所述纵向平行导线组内的各纵向导线处于熔盐储罐基础隔热材料中的同一高度层。
  6. 根据权利要求1所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，所述第一定值电阻和第二定值电阻阻值至少是高温熔融盐连通部分电阻阻值的10倍。
  7. 根据权利要求1所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于， 所述数据采集装置的各采集通道内均装有报警装置，所述报警装置根据对应通道电信号的变化进行报警，提示熔盐储罐发生泄漏。
  8. 根据权利要求1所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，所述熔盐储罐基础包括多层保温隔热材料，所述的立体阵列式导线组布置在熔盐储罐基础的第一层隔热材料中，靠近罐底位置。
  9. 根据权利要求1所述的熔盐储罐泄漏的立体阵列式电路检测系统，其特征在于，立体阵列式导线组覆盖90％以上的熔盐储罐底部面积。
  10. 一种利用权利要求1所述的立体阵列式电路检测系统进行熔盐储罐泄漏检测的方法，其特征在于，包括：
    闭合开关(6)，当熔盐储罐正常运行未发生熔盐泄漏时，由于横向平行导线组和纵向平行导线组不接触，各检测电路处于断路状态，电路中没有电信号；而当发生熔盐泄漏时，横向平行导线组和纵向平行导线组沿高度方向的交叉点被泄漏出来的高温液态熔盐接通，对应的检测电路形成回路，数据采集装置(7)中对应该回路的采集通道的电信号发生变化，并触发对应报警装置报警；
    根据报警通道确认熔盐泄漏位置，具体为：首先根据报警通道确认交叉点的纵向坐标，由于各纵向导线连接的第二定值电阻阻值不同，进一步根据电信号的数值大小确认交叉点的横向坐标，交叉点位置所在区域即为熔盐泄漏位置。
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