CN202468042U

CN202468042U - 瓦斯发电机组控制系统

Info

Publication number: CN202468042U
Application number: CN2012200993909U
Authority: CN
Inventors: 王宇超; 王猛
Original assignee: SHANDONG LVHUAN POWER EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SHANDONG LVHUAN POWER EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2022-03-16

Abstract

本实用新型的瓦斯发电机组控制系统，发电机组包括内燃机、发电机、瓦斯管道和柴油供给管道；瓦斯管道经过湿式阻火器、干式阻火器、瓦斯电磁阀和微步瓦斯控制器后与内燃机相连接；柴油供给管通过柴油电磁阀、微步柴油控制器与内燃机相连接；特征在于：控制系统中的微控制器的输入端连接有甲烷浓度传感器、转速传感器和扭矩传感器；微控制器的输出端与瓦斯电磁阀、微步瓦斯控制器、柴油电磁阀、微步柴油控制器均相连接。本实用新型通过及时调节柴油供给量，即使瓦斯中甲烷的浓度有较大波动，也可保证发电机输出的功率稳定在恒定的范围内，解决了利用低浓度瓦斯发电的一项难题；具有结构简单合理、有益效果突出和便于推广应用的优点。

Description

瓦斯发电机组控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种瓦斯发电机组控制系统，更具体的说，尤其涉及一种通过调节柴油的供给量来稳定输出功率的瓦斯发电机组控制系统。

背景技术

煤矿瓦斯分高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，高浓度瓦斯是指瓦斯浓度大于25%的瓦斯，低浓度瓦斯是指瓦斯浓度低于25%的瓦斯。我国大约60%以上的瓦斯是含甲烷25%以下的低浓度瓦斯，按煤矿安全规程要求，瓦斯浓度在25%以下的就不能贮存和输送。新版《煤矿安全规程》第148条第五项规定：抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧；用于内燃机发电或作其他用途时，瓦斯的利用、输送必须按采取相应的安全技术措施。这给低浓度瓦斯发电提供了制度保障。

随着低浓度瓦斯发电技术的不断完善，低浓度煤层气发电产业将会有良性的规模化发展，将会产生越来越大的经济效益和社会效益。低浓度瓦斯发电机组采用电控燃气混合器技术，可以自动控制空燃比，以适应瓦斯的浓度变化，同时，低浓度瓦斯安全输送技术，可以采用细水雾技术，以解决低浓度瓦斯的地面安全输送问题。中国工程院周院士认为：“低浓度瓦斯发电机组，适合我国煤矿点多量小的特点，堪称破解我国煤矿瓦斯难题的金钥匙”。

从2004年以来，诸多企业和研究所就开始对“煤矿瓦斯细水雾输送及发电技术”进行开发研究，并与第二年试验成功，使低浓度瓦斯发电技术得到了快速发展。低浓度瓦斯发电面对着两个主要的问题，一是各个煤矿的本身不一样，而且随时都在变化，传统的发电机组很难“以不变应万变”；二是低浓度瓦斯的安全输送问题。如何利用现有的发电设备，方便、稳定地利用瓦斯发电，是解决问题的关键所在。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种通过调节柴油的供给量来稳定输出功率的瓦斯发电机组控制系统。

本实用新型的瓦斯发电机组控制系统，发电机组包括内燃机、依靠内燃机进行驱动的发电机以及提供燃料的瓦斯管道和柴油供给管道，所述内燃机的气缸上设置有瓦斯气体进口和柴油进口；所述瓦斯管道依次经过湿式阻火器、干式阻火器、瓦斯电磁阀和微步瓦斯控制器后与内燃机的瓦斯气体进口相连接，瓦斯电磁阀用于控制瓦斯管道的通断状态，微步瓦斯控制器用于控制瓦斯管道的开合程度；柴油供给管通过柴油电磁阀、微步柴油控制器与内燃机的柴油进口相连接，柴油电磁阀用于控制柴油供给管的开闭状态，微步柴油控制器用于控制柴油供给管的开合程度；其特别之处在于：所述控制系统包括时钟电路、电源模块以及起运算和控制作用的微控制器，微控制器的输入端连接有甲烷浓度传感器、转速传感器和扭矩传感器；微控制器的输出端与瓦斯电磁阀、微步瓦斯控制器、柴油电磁阀、微步柴油控制器均相连接。

内燃机上同时设置有瓦斯气体进口和柴油进口，瓦斯气体和柴油同时进入并驱使内燃机工作；内燃机通过传动机构驱使发电机进行发电。在瓦斯管道进口与内燃机之间设置湿式和干式阻火器两个阻火器，可有效避免火灾和爆炸事故的发生；瓦斯电磁阀和柴油电磁阀对管路的关闭状态进行控制，微步柴油控制器和微步瓦斯控制器用于对管路的开闭程度进行控制，以实时控制柴油和瓦斯气体的流量。微控制器实现信号采集、数据运算和控制信号的输出，微控制器通过甲烷浓度传感器、转速传感器和扭矩传感器分别采集瓦斯含量、输出转速和扭矩，再由转速和扭矩计算出发电功率；微控制器通过瓦斯电磁阀、微步瓦斯控制器、柴油电磁阀、微步柴油控制器对瓦斯管道和柴油供给管的状态和开度进行空中。本实用新型的发电机组在工作的过程中，以瓦斯供给为主、柴油供给为辅的形式进行发电；由于地矿中瓦斯气体中CH₄的含量不稳定，单纯以瓦斯为燃料进行发电，对发电机的输出功率波动很大，配以柴油供给管。当瓦斯气体中CH₄含量变低时，柴油供给管供给的柴油量增加；当瓦斯气体中CH₄含量变高时，减少或停止柴油的供给，以保证发电机具有稳定的功率输出。

本实用新型的瓦斯发电机组控制系统，所述微步瓦斯控制器和微步柴油控制器中均设置有步进电机。通过步进电机可对管路的开合程度进行有效的控制。

本实用新型的瓦斯发电机组控制系统，所述微控制器的输入端还连接有油压传感器和气缸温度传感器；微控制器的信号输出端还连接有显示器。油压传感器用于对柴油压力进行检测，通过气缸温度传感器可以实时检测气缸的温度，并控制降温系统进行合理散热。显示器用于对发电机组运行参数进行显示，以便之直观地反应其工作状态，可采用液晶显示器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的瓦斯发电机组通过将内燃机设计为可同时利用瓦斯、柴油为燃料进行工作，即使地矿瓦斯中甲烷的浓度有较大的波动，通过及时调节柴油供给量的大小，有效地保证了发电机输出的功率稳定在恒定的范围内，不会有较大的波动，解决了利用低浓度瓦斯进行发电的一项难题。通过电磁阀、微步控制器实现了瓦斯管道和柴油供给管通断状态和开合程度的有效控制；微控制器通过转速传感器和扭矩传感器可计算出发电机的输出功率，并通过微步柴油控制器来调节柴油的供给量，达到发电机输出功率维持在稳定范围的目的。本实用新型具有结构简单合理、有益效果突出和便于推广应用的优点。

附图说明

图1为本实用新型的瓦斯发电机组控制系统的结构原理图；

图2为本实用新型中电路部分的原理图。

图中：1内燃机，2发电机，3瓦斯管道，4湿式阻火器，5干式阻火器，6瓦斯电磁阀，7微步瓦斯控制器，8柴油供给管，9柴油电磁阀，10微步柴油控制器；11微控制器，12甲烷浓度传感器，13油压传感器，14转速传感器，15扭矩传感器，16气缸温度传感器，17时钟电路，18电源模块，19显示器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，给出了本实用新型的瓦斯发电机组控制系统的结构原理图，其包括内燃机1、发电机2、瓦斯管道3、湿式阻火器4、干式阻火器5、瓦斯电磁阀6、微步瓦斯控制器7、柴油供给管8、柴油电磁阀9、微步柴油控制器10；内燃机1上设置有瓦斯气体进口和柴油进口，可同时利用瓦斯气体和柴油作为燃料进行工作；内燃机1通过传动机构驱使发电机2进行发电。瓦斯管道3的输入端与瓦斯供给管路相连接，首先经过湿式阻火器4和干式阻火器5，以避免发电机侧的火灾或爆炸影响到瓦斯输送管道一侧。经干式阻火器5处理后再经过瓦斯电磁阀6和微步瓦斯控制器7后接于内燃机1的瓦斯气体进口，以便向内燃机1中供给瓦斯气体。瓦斯电磁阀6可对瓦斯管道3的通断状态进行控制，在内燃机1停止运行或发生故障时，及时切断瓦斯管道；微步瓦斯控制器可对瓦斯管道3的开合状态进行控制，以便调节进入到内燃机1中的瓦斯流量。柴油供给管8经过柴油电磁阀9和微步柴油控制器10后接于内燃机1的柴油进口上，柴油电磁阀9用于控制柴油供给管8的通断状态，微步柴油控制器10对柴油供给管8的开合程度进行控制，以配合瓦斯气体中甲烷的含量，进行相应的开合程度调节，使发电机2的输出功率稳定在一个合理的范围之内。

其中，微步瓦斯控制器7和微步柴油控制器10中均设置有步进电机，以实现精准、稳定的状态控制。在内燃机1工作的过程中，以瓦斯燃料为主，柴油燃料为辅。

如图2所示，给出了本实用新型中电路部分的结构示意图，其包括微控制器11、甲烷浓度传感器12、油压传感器13、转速传感器14、扭矩传感器15、气缸温度传感器16、时钟电路17、电源模块18、显示器19；所示的微控制器11实现信号采集、数据运算以及控制信号输出的作用，可采用单片机或DSP芯片；甲烷浓度传感器12用于检测瓦斯管道3中的甲烷浓度，以便计算出单位体积的瓦斯气体的做功量。油压传感器13接到微控制器11的信号采集端口，以便进行柴油压力信号的采集；转速传感器14和扭矩传感器15通过对转速和扭矩信号的采集，可以计算出发电机2输出功率的大小。气缸温度传感器16用于检测气缸的温度，以便控制降温系统实时降温。时钟电路17和电源模块18分别用于提供微控制器11工作的时钟信号以及电能；显示器19与微控制器11的信号输出端口相连接，用于实时显示数据信息。

括微控制器11的输出控制端还分别与瓦斯电磁阀6、微步瓦斯控制器7、柴油电磁阀9和微步柴油控制器10相连接，以便对瓦斯管道3和柴油供给管8的通断状态、开合程度进行控制。

本实用新型的瓦斯发电机组控制系统在工作的过程中，瓦斯电磁阀6和柴油电磁阀9均处于打开的状态，以瓦斯为主采油为辅的形式进入到内燃机1中，内燃机1再驱使发电机2进行发电；如果微控制器11检测到内燃机1的输出功率降低，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会降低，就通过微步柴油控制器10增加柴油的供给量，提高内燃机1的做功能力，让发电机的输出功率维持在稳定的范围内；如果微控制器11检测到内燃机1的输出功率升高，这时通过甲烷浓度传感器12检测到的甲烷浓度也会增加，就通过微步柴油控制器10减小柴油的供给量，降低内燃机1的做功能力，让发电机的输出功率维持在稳定的范围内。

本实用新型通过及时调节柴油供给量的大小，有效地保证了发电机输出的功率稳定在恒定的范围内，不会有较大的波动，解决了利用低浓度瓦斯进行发电的一项难题。通过电磁阀、微步控制器实现了瓦斯管道和柴油供给管通断状态和开合程度的有效控制，具有结构简单合理、有益效果突出和便于推广应用的优点。

Claims

1.一种瓦斯发电机组控制系统，发电机组包括内燃机（1）、依靠内燃机进行驱动的发电机（2）以及提供燃料的瓦斯管道（3）和柴油供给管道（8），所述内燃机的气缸上设置有瓦斯气体进口和柴油进口；所述瓦斯管道依次经过湿式阻火器（4）、干式阻火器（5）、瓦斯电磁阀（6）和微步瓦斯控制器（7）后与内燃机的瓦斯气体进口相连接，瓦斯电磁阀用于控制瓦斯管道的通断状态，微步瓦斯控制器用于控制瓦斯管道的开合程度；柴油供给管（8）通过柴油电磁阀（9）、微步柴油控制器（10）与内燃机的柴油进口相连接，柴油电磁阀用于控制柴油供给管的开闭状态，微步柴油控制器用于控制柴油供给管的开合程度；其特征在于：所述控制系统包括时钟电路（17）、电源模块（18）以及起运算和控制作用的微控制器（11），微控制器的输入端连接有甲烷浓度传感器（12）、转速传感器（14）和扭矩传感器（15）；微控制器的输出端与瓦斯电磁阀、微步瓦斯控制器、柴油电磁阀、微步柴油控制器均相连接。

2.根据权利要求1所述的瓦斯发电机组控制系统，其特征在于：所述微步瓦斯控制器（7）和微步柴油控制器（10）中均设置有步进电机。

3.根据权利要求1或2所述的瓦斯发电机组控制系统，其特征在于：所述微控制器（11）的输入端还连接有油压传感器（13）和气缸温度传感器（16）；微控制器（11）的信号输出端还连接有显示器（19）。

4.根据权利要求1或2所述的瓦斯发电机组控制系统，其特征在于：所述微控制器为单片机或DSP芯片。