用于太阳能接收器的维护方法和系统与流程

本发明涉及太阳能发电设备的领域，并且具体地是塔式聚光太阳能发电设备(csp塔)。本发明具体地涉及太阳能塔外部的元件的安装和维护。

本发明还适用于需要相同类型的升降和维护介入的任何技术应用。

背景技术：

太阳能接收器的安装和维护是塔式太阳能发电设备正常运转中的主要问题。这两个操作的有效执行确保了发电设备的尽可能长时间的最优性能。

基于起重机的使用的多个解决方案存在于多个领域：建筑、风能等。在太阳能领域中，并且具体地在塔式太阳能发电设备中，起重机通常用于在塔的顶部建造、安装和组装太阳能接收器。

在空腔型的太阳能接收器(例如南非的khisolarone工程)或者小型外部接收器的情况下，安装有比塔更高的大型起重机以便于实施接收器的组装操作。这能够适用于在调试之前在顶部进行安装的情况。一旦完成该安装，组装塔被拆卸，并且维护操作将通过塔和接收器内的检修门来实施。使用升降装置将设备安装在塔的顶部。

对于外部型的太阳能接收器，美国加利福尼亚州的solarreserve公司已经研发出一种起重机安装在塔的顶部的解决方案。该方案是2009年(us8544237b2)和2010年(us2011/0297206a1)在美国和西班牙提交的两件专利的主题。

这些专利中的第一件专利提出了用于更换太阳能接收器的板的一种升降方法和一种安装在太阳能塔上的升降系统。所述系统包括：

-导轨，所述导轨安装在塔的整个高度上，使用轮式支架可以使接收板沿着该导轨从地面移动，通过沿着导轨向上并且通过由位于塔的顶部的绞盘致动的第一缆索来移动轮式支架；

-起重机，所述起重机安装在接收器顶部，所述接收器进而安装在塔的上部基部上，接收器能够旋转360度并且附接至第二缆索。一旦通过上述的引导和升降系统将接收板运输至塔的顶部，所述接收板就由起重机承载，所述起重机将所述接收板运输至为所述接收板定位所提供的位置。当然，可以反序进行操作，以拆卸位于接收器上的板。

基于第一件专利的第二件专利提出了用于更换位于塔的外部的太阳能接收器的板的方法和系统。所述系统包括：

-起重机，所述起重机安装在塔的顶部以支撑板。起重机主体可以水平移动并且例如能够使用转盘旋转，这允许所述起重机到达所有的板位置处；

-支架，所述支架具有支撑框架，所述支架保持并且运输板；

-圆形轨道，所述圆形轨道安装在塔的顶部并且围绕接收器以引导支架。

板的更换方法包括：

-展开起重机；

-使用起重机附接和支撑板；

-移动板并将板布置在支架上；

-使用起重机移动支架-板组件，并且使得板移动通过检查孔或对板进行定位。

虽然这种解决方案令人关注，但是其不能：

-运输大尺寸板；

-直接在接收器上实施维护操作。

文献cn203269405u描述了一种起重机，所述起重机旨在组装在同心路径上移动的侧板。由于起重机由中央回转柱来平衡，该文献是现有技术的一部分。

两件其他文献涉及经受负载的杆秤-杠杆天平系统。文献cn201406267u提出了一种系统，所述系统能够在由杆秤-杠杆天平系统所提供的一定自由度内操作例如润滑泵的工具(在天平的梁的中央部分设置有用于放置重物的孔)。文献cn104555715a还提出了一种使用杆秤-杠杆天平的用于负载的偏移系统。然而，在两种情况中，天平在整个操作过程中保持水平。

最后，在文献fr2329579a1中，所关注之处在于由于杠杆的效应在竖直平面和偏移平面内组装起重机元件。

技术实现要素：

发明目的

本发明旨在提供一种技术方案，所述技术方案允许简单、快速和有效地对安装在聚光太阳能发电设备塔的顶部的外部太阳能接收器进行组装和维护操作。

此外，本发明旨在提出一种永久布置在太阳能塔上的一件维护设备，其中，能够在所述维护设备未使用时容易地停置这个设备。

本发明还旨在提供一种升降系统，所述升降系统具有偏置的负载以允许操作者在使用该系统期间更易于朝向接收器移动。

发明主要特征

本发明的第一方面涉及一种用于聚光太阳能发电设备的塔，所述塔包括上部外部平台，在所述上部外部平台上布置有大体圆柱形太阳能接收器，所述太阳能接收器具有外部侧表面和上部基部，接收器的侧表面包括多个可移除地安装的接收板和用于接收板的布置和维护系统，其特征在于，用于接收板的布置和维护系统包括起重机，所述起重机安装在接收器的上部基部上，并且使用两个至少同心轨道旋转360°地引导所述起重机。

根据本发明的优选实施例，用于聚光太阳能发电设备的塔还包括至少一个下列特征，或者多个下列特征的任意适当的组合：

-起重机基本上水平布置，并且设置有伸缩臂，所述伸缩臂具有绞盘，所述绞盘能够解绕缆索；

-起重机永久地安装在塔上；

-用于接收板的布置和维护系统还包括托架，所述托架能够容纳至少一个维护操作者，所述托架固定至机械动臂装置和天平装置，所述机械动臂装置和天平装置适于为托架提供：

·位于塔的外部平台上的待命位置，

·或动臂装置未(完全)展开以对接收器的隔热罩进行介入的位置；

·或动臂装置被展开以用于对接收板进行介入的位置；

-机械动臂装置和天平装置包括配重以及连接臂，所述连接臂用于将托架-动臂天平装置组件悬挂至起重机的伸缩臂的缆索，通过利用致动器分别展开、折叠动臂装置，动臂装置和天平装置允许托架水平移动，从而能够分别使配重远离托架移动以及使配重更靠近托架移动。

-配重紧固至梁的第一端部或可调节地紧固在梁的另一位置处，所述梁的另一端部枢转地安装在动臂装置的第一端部上，而动臂装置的第二端部附接至托架。

-致动器包括连接在梁的固定位置和连接臂的端部之间的液压千斤顶，所述液压千斤顶使得能够将托架-动臂天平装置组件附接至起重机的缆索。

-动臂装置包括第一加强杆和枢转板，所述第一加强杆枢转地安装在梁和第二加强杆上，所述第二加强杆附接到托架，所述枢转板枢转地安装在第一加强杆的中央位置并且在所述枢转板的两个端部处均枢转地安装在两个杆的第一端部上，所述两个杆在其另一端部处分别铰接在梁和第二加强杆上。

如上所述，本发明的第二方面涉及一种用于在设置到接收器的外部侧表面上的该端部的位置处布置/移除接收板的方法，所述接收板位于如上所述的用于聚光太阳能发电设备的塔内，其特征在于，所述方法包括至少下列连续步骤：

-将起重机沿着待(更换)布置的板的位置所处的方位角定向以用于布置，

-展开起重机的伸缩臂，

-解绕缆索，并且接收板在塔的基部处或在位于接收器的基部处的平台处附接至缆索，

-通过卷绕缆索以将板升高至为布置所提供的位置的高度，

-部分地缩回起重机的伸缩臂以使得板更靠近该位置，

-在该位置处将板固定至接收器，

-以相对于上述顺序的反序来实施移除操作。

本发明的第三方面涉及用于接收板的维护方法，所述接收板位于如上所述的用于聚光太阳能发电设备的塔内的适当位置处，其特征在于，所述维护方法包括至少下列连续步骤：

-展开起重机的伸缩臂，解绕缆索并且将缆索附接至托架-动臂天平装置组件，所述托架-动臂天平装置组件在接收器的基部处并且在塔的平台上待命，动臂装置处于未展开位置，

-升高托架-动臂天平装置组件，

-将起重机沿待维护的板的位置所处的方位角定向，

-使用起重机使托架-动臂天平装置组件更靠近接收器，

-通过展开动臂装置而将托架带至待维护的板附近。

本发明的第四方面涉及对于隔热罩的一种维护方法，所述隔热罩位于如上所述的用于聚光太阳能发电设备的塔上的接收器前方，其特征在于，所述维护方法包括至少下列连续步骤：

-展开起重机的伸缩臂，解绕缆索并且将缆索附接至托架-动臂天平装置组件，所述托架-动臂天平装置组件在塔的平台上并且在接收器的基部处待命，动臂装置处于未展开位置中，

-升高托架-动臂天平装置组件，

-将起重机沿着必须实施维护的隔热罩的位置所处的方位角定向，

-使用起重机使托架-动臂天平装置组件更靠近隔热罩，动臂装置仍然未展开，

-如果需要，通过至少部分地展开动臂装置将托架带至隔热罩附近。

附图说明

图1示出了根据本发明的太阳能接收器和维护系统的起重机的一个实施例的总体视图，其中，示出了安装在接收器的顶部的起重机。

图2a示出了图1的系统，其中起重机处于休止位置或待命位置，而图2b示出了处于展开位置的起重机。

图3a至3d示出了在根据本发明的组装或维护操作期间(更具体地在更换板期间)安装板所需的不同的连续步骤的视图，即，当借助于起重机而将板从地面或者从支撑接收器(平台)的结构的顶部获取并升高至塔的顶部时，以及当移动更靠近板/更换板时，分别具有未展开的起重机、具有展开的起重机的视图。

图4示出了托架的不同的可能位置的总体视图：在平台上或者沿着隔热罩的待命的未展开的动臂装置和托架、沿着板的展开的动臂装置和托架。

图5和图6是示出了图4的托架和动臂装置和天平装置的详细视图，动臂装置取决于情况被展开或被折叠。

具体实施方式

发明详细描述

在本发明的框架内所提出的解决方案涉及用于维护安装在塔1的顶部的外部太阳能接收器2的方法和系统(图1和图4)。

该系统包括：

-起重机3，所述起重机3被设计成并且尺寸被设置为用于以具有安全裕度的方式支撑非常重的负载(例如板的重量)，并且所述起重机安装在太阳能接收器2的顶部，即在位于太阳能接收器2的顶部处的平台上；

-同心导轨4，所述同心导轨4安装在位于太阳能接收器2的顶部的平台上，并且确保了起重机3的臂5的旋转引导(方位角)；

-动臂装置8和托架7，所述动臂装置8和托架7由天平装置9平衡以直接对接收器2的板20进行介入。

在维护操作的情况下，托架7将用于：

-维护板，包括砂磨和涂装；

-维护耐火材料。

在更换板20的情况下，维护方法包括下列步骤：

-展开起重机3；

-分离、获取接收器上的待更换的板20，并且将板20移动至所提供的位置处；

-降低板20；

-获取新板20；

-将新板20升高至塔的顶部并且升高至其在接收器2上的位置的高度处；

-更换板20(通过插入新板)。

所提出的解决方案的优点为：

-永久安装的紧凑型高负载能力的起重机，所述起重机可用于连续地检查和维护太阳能接收器；

-动臂装置和托架，所述动臂装置和托架由天平装置平衡，这稳定地确保了维护员工对太阳能接收器的各个部件的高度可及性；

-更换整个板的可能性；

-对板的每个热交换管进行介入的可能性；

-确保对太阳能接收器的有效检查；

-确保对接收器进行磨砂和再涂装。

发明的优选实施例的说明

根据本发明第一优选实施例，例如具有伸缩水平臂5的类型的起重机3安装在太阳能接收器2的顶部，并且由至少两个同心导轨4360度旋转地引导。该起重机具有两个位置：待命位置和操作的展开位置。在图1、图2a和图2b中分别示出了这些不同的位置。

图3a至图3d示出了在维护操作期间安装或更换太阳能板20所需的不同步骤。在这种情况下，这些附图示出了新板的布置。当然，在移除板期间(未示出)，进行反序操作。

首先展开起重机5的臂(图3a和图3b)。由于附接至起重机的已展开的臂5的端部的缆索10，可选地通过起重机的旋转(未示出)，待布置的板20从地面或其上安装有接收器2的塔的平台11被运输至板20将被布置的位置的高度(图3c和图3d)。

根据本发明的第二优选实施例，如图5中所示，在需要操作者介入的维护操作期间，使用固定至动臂装置8的托架7，以允许由天平系统9平衡的托架的水平和偏移运动。图6示出了一方面当动臂装置8处于折叠构造100时并且另一方面当动臂装置处于展开构造200时，托架7的定位。

动臂装置是本领域技术人员熟知的基于铰接的平行四边形或者基于更复杂的替代方案的机械装置，由于动臂装置非常精确的定位能力以及能够将托架装置折叠到紧凑的空间中，在本文的情况下将使用动臂装置。

根据本发明所涉及的主题的非限制性实施例的示例，如图5和图6所示，能够容纳至少一名维护操作者91的托架7固定至机械动臂装置8和天平装置9，所述机械动臂装置8和天平装置9包括配重85以及连接臂81，所述连接臂81用于将托架-动臂天平装置组件7、8、9悬挂至起重机3的伸缩臂5的缆索10，通过利用致动器89分别展开、折叠动臂装置8，动臂装置8和天平装置8、9允许托架7水平移动，从而使配重85分别远离托架7移动以及使配重85更靠近托架7移动。配重85紧固至梁84的第一端部，所述梁84的另一端部枢转地安装在动臂装置8的第一端部上，而动臂装置8的第二端部附接至托架7。致动器89包括连接在梁84的固定位置和连接臂81的端部之间的液压千斤顶，所述液压千斤顶使得能够将托架-动臂天平装置组件7、8、9附接至起重机3的缆索10。

在一个特定实施例中，配重85能够可调节地紧固至梁84的不同位置处。在该情况下，天平装置9遵循杆秤杠杆天平(steelyardleverscale)的已知原理。

仍然作为非限制性示例，动臂装置8包括第一加强杆82和枢转板88，所述第一加强杆(stirrup)82枢转地安装在梁84和第二加强杆83上，所述第二加强杆83附接到托架7，所述枢转板88枢转地安装在第一加强杆82的中央位置并且在所述枢转板88的两个端部处均枢转地安装在两个杆86、87的第一端部上，所述两个杆86、87分别在其另一端部处铰接在梁84和第二加强杆83上。

然而，本发明不限于上述装置，而是包括了能够实现托架7的下列不同的可能位置的所有机械装置(参见图4、5a和5b)：

-“待命”位置：塔1的外部平台11上的待命位置(图4和图6，左侧)；

-动臂装置8未展开的位置：用于对隔热罩12进行介入(图4和6，左侧)；

-动臂装置8展开的位置：用于对接收板20进行介入(图4、图5和图6，右侧)。

本发明还涉及可能属于起重机和/或托架的尺寸的优化的所有实施例，具体地涉及：

-增加托架的长度和/或高度

-增加动臂装置的致动距离

-增加动臂装置的臂的长度

还可以通过如下方面来考虑本发明的环境影响：

-优化起重机和托架的设计，以便于减轻起重机和托架的重量(更少的材料)，并且因而减少起重机和托架的环境影响，

-使用钢(可再循环的材料)作为主要成分，

-对于所述系统，采取减小环境影响的制造方法，

-选择低能耗电动机作为致动起重机的发动机，因而无co2排放。

根据本发明的设备属于装备有可折叠的(杆秤杠杆)天平效应托架的旋转起重机的领域，并且其具有以下有利效果：

-精准的定位；

-能够装载托架结构；

-将负载返回起重机的滚动路径。

附图标记列表

1太阳能塔

2太阳能接收器

3起重机

4导轨

5伸缩起重机臂

6托架和动臂装置组件

7托架

8动臂装置

9天平装置

10起重机缆索

11平台

12隔热罩

20接收板

81连接臂

82第一加强杆

83第二加强杆

84梁

85配重

86杆

87杆

88枢转板

89液压千斤顶

90滑轮

91维护操作者

100动臂装置的折叠位置

200动臂装置的展开位置