CN103321776B - 太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，具有：至少一个具有高压储气罐和低压储气罐的集成式供气系统、多个斯特林发动机和连接所述供气系统和所述每个斯特林发动机的供气管路；所述供气管路具有供气主气路、回气主气路和与所述两条主气路连通的发电机内部气路；所述回气路通过回气路接口与所述回气主气路相连接，在该回气路上设有调节由发电机工作腔室排出的气体工质流量的回气电磁阀。将原有独立固定在太阳能斯特林发电机组上的独立供气系统，集成安装在底面，具有可维护性好，维修方便，同时无需高空作业。而且由于采用了集成化设计，整个气路系统的漏点更少，零部件的数量也相应的很少，漏气及故障概率更低。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成式高压供气系统，尤其涉及一种应用在太阳能斯特林发电机组的集成式高压供气系统。
背景技术
在当前斯特林光热设备领域内并未提出或采用相关的集中供气系统设备，这些斯特林机每台都配备单独的高低压气瓶、增压泵等设备，导致机组的成本高，设计中存在的泄漏点多，更换气瓶或补气很不方便。
另外，在一些非光热发电领域存在着集中供气系统产品，但与斯特林光热发电设备所采用的供气系统存在着本质的区别，主要体现在工作性质、工作条件及控制内容上的极大差异。
斯特林光热发电的供气系统使用环境比较恶劣，工质压力超高，需要对每个发电单元同时进行补气或回气动作，并且需要实时和发电单元进行信号交换，从而达到整个控制系统对发动机的调节。
现有技术和产品存在以下的一些问题，表现在：
1.当前同类产品均采用独立供气系统，每台机组均配备相应的气体设备，这样导致单台机组成本上升，产品装配的工作量较大；
2.机组体积庞大，重量大，对整个发电系统的设计都不利，可能会导致其他设备的结构尺寸变大；
3.由于气瓶和增压泵都是放在发动机上，离地高度至少5米，一旦气路发生故障，拆装检修十分不便并存在危险性。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，具有：
至少一个具有高压储气罐和低压储气罐的集成式供气系统、多个斯特林发动机和连接所述供气系统和所述每个斯特林发动机的供气管路；
所述供气管路具有供气主气路、回气主气路和与所述两条主气路连通的发电机内部气路；
所述发电机内部气路具有进气路和回气路，所述进气路通过进气路接口与所述供气主气路相连接，在该进气路上设有调节进入发电机工作腔室的气体工质流量的进气电磁阀；
所述回气路通过回气路接口与所述回气主气路相连接，在该回气路上设有调节由发电机工作腔室排出的气体工质流量的回气电磁阀；
系统工作前，气体工质由所述集成式供气系统的高压储气罐输出，经过所述供气主气路进入所述各斯特林发电机内部气路的进气路，通过所述进气电磁阀最终进入发电机内部的工作腔室；
系统运行时，根据外界输入能量的强弱，通过控制所述回气电磁阀开启,将发电机工作腔室内的多余气体工质通过所述回气路和回气主气路送回低压储气罐；同时，根据发电机工作腔室气压的变化，通过控制电磁阀的开启向工质腔内补充气体工质。
系统工作结束时，所述每个发电机工作腔室内的工质排空，通过所述回气路和回气主气路送回所述低压储气罐。
所述集成式供气系统具有集成控制单元，所述每个斯特林发电机具有与所述集成控制系统配合使用的独立控制单元；工作时，所述斯特林发电机的独立控制系统根据日照强度和所述斯特林发电机的加热头温度的变化控制所述进气电磁阀或回气电磁阀，调节输入/输出斯特林发电机工作腔室气体工质的流量。
所述集成式供气系统内部所述高压储气罐和低压储气罐之间设有增压泵。
所述高压储气罐具有检测罐内工质气体压力的压力传感器，该压力传感器与所述集成控制单元连接，当罐内气体压力低于设定值时，集成控制单元控制所述增压泵，将低压储气罐中的气体输送至所述高压储气罐。
所述低压储气罐带有压力传感器，该压力传感器与所述集成控制单元连接，当罐内气体低于设定值时，集成控制单元发出报警。所述进气路串联有气体过滤器；高低压之间设有空气过滤系统。所述进气路和回气路分别设有手阀。所述回气路设有泄放阀。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，将原有独立固定在太阳能斯特林发电机组上的的独立供气系统，集成安装在底面，具有可维护性好，维修方便，同时无需高空作业。而且由于采用了集成化设计，整个气路系统的漏电更少，零部件的数量也相应的很少，漏气及故障概率更低，在维修的过程中，也无需拆卸发动机。而且由于采用了集成式供气，单位发电量的能耗也远低于单台供气系统的能耗。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的系统结构示意图
图2为本发明斯特林发动机内部气路的示意图
图中：10.集成控制单元、11.高压储气罐、12.低压储气罐、13.压力传感器、14.增压泵、15.过滤单元、2.斯特林发动机、21.控制单元、3.供气管路、31.供气主气路、32.回气主气路、33.内部气路、331.进气路、332.回气路、333、进气路接口、334.电磁阀、335.过滤器、336.泄放阀、337.手阀、338.回气路接口338。
具体实施方式
为使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-图2所示：
一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，主要包括：集成式供气系统；将太阳能转换为电能的多个斯特林发动机2和连接集成式供气系统和各斯特林发动机2的供气管路。
作为一个较佳的实施方式，所述供气管路主要分为：将集成式供气系统中存储的气体输送至每台斯特林发动机2的供气主气路31、将各斯特林发动机2工作腔室的高压气体送回至集成式供气系统中的回气主气路32以及位于各斯特林发动机2内部的内部气路33。
内部气路33又分为进气路331和回气路332，进气路331通过进气路接口333，与所述供气主气路31连通。
为了能够控制最终进入斯特林发动机2工作腔室的气体的流量，作为一个较佳的实施方式，在所述进气路331上设有一电磁阀334。
同样的，在所述回气路332中同样设有一电磁阀334，在斯特林发动机2停止工作或需要释放多余工作气体时，可以有效的控制气体返回集成式供气系统的流量。
进一步的，考虑到太阳能斯特林发动机在不同的光照强度（DNI）下，对工质气体的压力有不同的要求，即需要根据一天之中日照强度的变化对每个斯特林发动机2内部的气体进行相应的调节。
故优选的，所述集成式供气系统具有集成控制单元10，每个斯特林发动机2具有一控制单元21，集成控制单元10和控制单元21之间通过无线通信连接。
在DNI下降时，所述控制单元21对进气路331和回气路332的电磁阀334，对工质压力进行调节。DNI下降时，相应的，发动机所需工质的量减少，控制单元21控制所在发动机回气路332的电磁阀334打开，发动机排出一部分气体至集成式供气系统。DNI上升时，发动机所述工质的量增加，控制单元21控制所在发动机进气路331的电磁阀334打开，集成式供气系统向当前的斯特林发动机2补充工质气体。
进一步的，为了保证集成式供气系统始终能够为每个斯特林发动机2供给足够气压的工质气体，优选的，所述高压储气罐11安装有气体压力传感器13。在高压储气罐11和低压储气罐12之间的连通管路上还设置增压泵14。压力传感器13和增压泵14都与集成控制单元10相连接：当所述压力传感器13检测到储气罐中的气体压力低于设定值，即储气罐中气体不足以保证系统中所有发动机正常工作，集成控制单元10，控制所述增压泵14工作，将低压储气罐12中的气体经过增压后，补充至高压储气罐11。
进一步的，考虑到即使采用集中式的供气系统，整个系统仍会有工质气体的泄露，故优选的，在低压储气罐12设有一压力传感器13，当低压储气罐12中的气体的压力小于设定值时，所述集成控制单元10，发出警报，提示需为供气系统进行充气。
进一步的，为了保证进入发动机的气体工质尽可能的纯净，故优选的，在所述每个斯特林发动机2的进气路331中都设有过滤器335。同时在高压储气罐11和低压储气罐12之间设有空气过滤系统15。
进一步的，为了增加斯特林发动机2的安全性，在每个发动机的回气路332都设有泄放阀336，在发动机出现故障或其他特殊情况需要紧急停机时，泄放阀336工作，释放气体工质使发动机逐渐停机。
进一步的，为了应对电控系统的失效而对发动机造成的不良影响，在所述进气路和回气路上都设有手阀337，在突发情况下，管理者可关闭手阀337，将发动机从系统中独立出来。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，具有：
至少一个具有高压储气罐和低压储气罐的集成式供气系统、多个斯特林发电机以及连接所述集成式供气系统和每个所述斯特林发电机的供气管路；
所述供气管路包括供气主气路、回气主气路和由与供气主气路和回气主气路连通的发电机内部气路；所述发电机内部气路具有进气路和回气路，所述进气路通过进气路接口与所述供气主气路相连接，在该进气路上设有调节进入发电机工作腔室的气体工质的流量的进气电磁阀；
所述回气路通过回气路接口与所述回气主气路相连接，在该回气路上设有调节由发电机工作腔室排出的气体工质的流量的回气电磁阀；
集成式高压供气系统工作前，气体工质由所述集成式供气系统的高压储气罐输出，经过所述供气主气路进入各个所述发电机内部气路的进气路，通过所述进气电磁阀最终进入发电机工作腔室；
集成式高压供气系统运行时，根据外界输入能量的强弱，通过控制所述回气电磁阀开启和关闭，将发电机工作腔室内的多余气体工质通过所述回气路和回气主气路送回低压储气罐；同时，根据发电机工作腔室气压的变化，通过控制进气电磁阀的开启向发电机工作腔室内补充气体工质；
集成式高压供气系统工作结束时，每个所述发电机工作腔室内的工质排空，通过所述回气路和回气主气路送回所述低压储气罐。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：
所述集成式供气系统具有集成控制单元，每个所述斯特林发电机具有与所述集成控制单元配合使用的独立控制单元；工作时，所述斯特林发电机的独立控制单元根据日照强度和所述斯特林发电机的加热头温度的变化控制所述进气电磁阀或回气电磁阀，调节输入/输出斯特林发电机工作腔室气体工质的流量。
3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：所述集成式供气系统的内部的所述高压储气罐和低压储气罐之间设有增压泵。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：高压储气罐具有检测罐内气体工质压力的压力传感器，该压力传感器与集成控制单元连接，当高压储气罐内气体工质压力低于设定值时，集成控制单元控制增压泵，将低压储气罐中的气体工质输送至所述高压储气罐。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：所述低压储气罐带有第二压力传感器，该第二压力传感器与所述集成控制单元连接，当低压储气罐内气体工质低于设定值时，集成控制单元发出报警。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：所述进气路串联有气体过滤器；高压储气罐和低压储气罐之间设有空气过滤系统。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：所述进气路和回气路分别设有手阀。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能斯特林发电机组集成式高压供气系统，其特征还在于：所述回气路设有泄放阀。
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