CN103470370B - 高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，包括发电机组和呈密闭设置的保温箱体，发电机组安装于保温箱体内，发电机组上连接余热利用系统，余热利用系统与保温箱体外部设置的外循环水池连接，发电机组与余热利用系统均与发电机组控制箱连接，以通过发电机组控制箱控制发电机组和余热利用系统工作。通过设置密闭的保温箱体，使得发电机组运行时的热量能在发电机组停机后对其进行保温预热，防止发电机组在高寒地区不被冻裂，保证发电机组能正常运行，另外，将发电机组与余热利用系统连接，使得机组在运行过程中产生的热量能与余热利用系统进行热交换，实现生活热水的供应，降低发电机组本身的温度。

Description

高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组

技术领域

本发明涉及柴油发电机组技术领域，尤其涉及一种高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组。

背景技术

在高寒地区，人烟稀少的岛屿、陆地、山区、原始森林等蕴藏着丰富的资源，随着科学进步、人类发展的需要，这些资源陆续得到开发，为了保障作业人员正常的工作和生活，需要有可靠的电力供给，目前大多数采用了普通的箱式柴油发电机组为开发区提供电力保障，这些机组在高寒季节站内环境温度出现忽高忽低，往往导致机组启动困难，缸体冻裂等现象，故障率高，给作业人员的生活和工作带来一些不便和损失，而且还不利于节能环保，也不适宜远距离供电。

为了解决上述问题，有技术人员设计了一种可以对柴油发电机组进行预热的结构。例如，中国专利文献CN 201433819 Y公开一种“整体预热式低温柴油发电机组”，此机组为整体预热式保温结构,四周设有保温隔层及采用保温层的密封门,柴油发电机组靠发电机端,独立安装有汽油发电机组,汽油发电机组的侧面装有机组控制箱,在柴油发电机组与汽油发电机组之间有进风通道,在柴油发电机组靠柴油机端有排风通道。本实用新型由于采用了小型汽油发电机提供预热加热系统的电源,使供水系统、燃油系统、润滑系统既可以独立预热,又可以在封闭式箱体内整体预热。能够适用野外作业的环境,还具有降低机组工作噪音的效果。

但是此机组具有以下缺陷：

1、单独利用汽油发电机组对柴油发电机组进行预热，增加了额外的能源消耗，不利于降本增效；

2、此机组采用具有保温层的箱体结构，在机组运行过程中，机组内的散热水箱无法实现完全良好散热，特别是采用大功率机组进行发电时，散热水箱的温度居高不下，影响机组的正常使用；

3、此机组的箱体的进风通道、出风通道设置的舱门结构，只能在机组不运行时能防止外来物进入到机组内，当机组运行时，由于舱门处于开启状态，因此无法完全避免外来物进入到机组内，影响机组的正常使用；

4、此机组只能实现近距离发电，而不能实现远距离发电；

5、在机组发生火灾或者不能正常运行时，不能实现自动报警，造成了安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其利用自身发电过程中产生的余热，对发电机组进行保温预热，以及提供生活热水，达到充分利用余热的目的，防止在低温状态下的柴油发电机组启动困难以及冻裂等现象发生。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，包括：

发电机组，用于产生并提供电量；

保温箱体，所述保温箱体呈密闭设置，所述保温箱体内安装所述发电机组，以对所述发电机组进行保温预热；

余热利用系统，所述余热利用系统与所述发电机组连接，用于与所述发电机组产生的余热进行热交换，所述余热利用系统与所述保温箱体外部设置的外循环水池连接；

发电机组控制箱，所述发电机组控制箱与所述发电机组和余热利用系统进行连接，用于控制所述发电机组发电，以及控制所述余热利用系统与发电机组进行热交换。

通过将发电机组安装于保温箱体内，可以在发电机组在停止后，利用在运行时候发电机组产生的热量，使被封闭的保温箱体内持久保持较高温度，起到保温作用，防止在低温状态下工作的柴油发电机组启动困难以及冻裂等现象发生，保证发电机组后续发电工作能正常进行。

另外，通过将发电机组与余热利用系统连接，使得发电机组在发电过程中产生的余热与余热利用系统进行热交换，余热利用系统与保温箱体外的外循环水池连接，可以换成居民使用热水源，并且利用外循环水池的低温水可以降低大负载时的高水温，保证柴油发电机组的正常运行。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，所述发电机组上设置低压配电系统，所述低压配电系统的输出端连接用电设备，所述用电设备包括智能空间加热系统，以利用所述智能空间加热系统对保温箱体内的发电机组进行保温预热。

通过设置智能空间加热系统，可以在发电机组长时间停机后消耗完保温箱体内的热量后，利用发电机组自身发电的电量启动智能空间加热系统对保温箱体内的发电机组进行加热，保证发电机组后续发电工作能正常进行。

进一步的，所述智能空间加热系统包括智能加热器、电柜防冷凝加热器以及排风扇。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，还包括智能通风排气系统，所述智能通风排气系统与所述发电机组控制箱连接，所述智能通风排气系统包括转动设置于所述保温箱体上的百叶窗组，所述百叶窗组包括进风百叶窗和排风百叶窗，所述进风百叶窗和排风百叶窗均通过窗机自动控制箱进行控制，以实现所述进风百叶窗和排风百叶窗的自动开启和关闭，所述发电机组控制箱与所述窗机自动控制箱连接，以实现所述进风百叶窗和排风百叶窗的开启与关闭配合所述发电机组的启动和停止。

通过设置与发电机组控制箱连接的智能通风排气系统，并将智能通风排气系统内的百叶窗组利用窗机自动控制箱进行控制，将发电机组控制箱与窗机自动控制箱连接，使得百叶窗组能够配合发电机组的启动和停止实现相应的开启和关闭的工作，以使百叶窗组在发电机组开机时保持开启状态，保证发电机组的正常风量以及必要的散热，并在发电机组停机后能保持关闭状态，一方面防止沙尘、颗粒、老鼠等杂物进入发电机组内，降低发电机组故障率，减少维护清理次数，提高单位发电效率，另一方面配合保温箱体对发电机组进行保温。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，还包括消防报警系统，所述消防报警系统与所述发电机组控制箱连接。

通过设置消防报警系统，可以在发电机组运行过程出现故障能第一时间停止发电机组的工作，并通知操作者，以免发生安全事故。

进一步的，所述消防报警系统包括消防控制器、烟感器、声光报警器以及手动报警按钮，所述消防控制器、烟感器、声光报警器以及手动报警按钮均与所述发电机组控制箱连接。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，所述低压配电系统的输出端还连接有升压变压器，所述升压变压器的输出端连接高压配电系统的输入端，所述高压配电系统的输出端连接降压变压器，所述降压变压器的输出端连接有远距离负载。

通过设置升压变压器，可以使发电机组实现远距离供电。

进一步的，所述发电机组为柴油发电机组，所述发电机组的额定功率小于1000kVA。

进一步的，所述发电机组为柴油发电机组，所述发电机组的额定功率大于1000kVA，所述保温箱体包括第一保温箱体和第二保温箱体，所述发电机组设置于所述第一保温箱体内，所述升压变压器以及高压配电系统设置于第二保温箱体内。

优选的，所述升压变压器为将低压0.4V电压升为高压6～10V的变压器。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，所述窗机自动控制箱包括：

接收单元，用于接收所述发电机组控制箱发出的开启信号或者关闭信号；

控制单元，用于将所述接收单元接收到的信号转换为控制信号；

所述接收单元的输入端与所述发电机组控制箱的输出端连接，所述接收单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端连接用于控制进风百叶窗和排风百叶窗转动的动力装置。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，所述窗机自动控制箱还包括：

检测单元，用于检测所述接收单元接收到的信号，并判断此信号为开启信号或者关闭信号；

延时单元，用于在所述检测单元检测到所述接收单元收到的信号为关闭信号时发出延时信号；

所述检测单元的输入端与所述接收单元的输出端连接，所述检测单元的输出端分别与所述延时单元的输入端、所述控制单元的输入端连接，所述延时单元的输出端与所述控制单元的输入端连接。

优选的，所述延时信号为0s～60s的延时时间。

进一步的，所述窗机自动控制箱上设置旋转按钮，所述旋转按钮包括两个档位，分别为手动档位和自动档位，用于控制所述窗机自动控制箱手动或者自动开启所述进风百叶窗和排风百叶窗。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，在所述保温箱体内并位于所述进风百叶窗处设置进风风道，在所述保温箱体内并位于所述排风百叶窗处设置排风风道，所述进风风道与所述排风风道内均设置温湿度控制箱。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，所述余热利用系统包括排气热交换器和内循环水热交换器，所述排气热交换器设置于所述发电机组与所述排风风道的入口之间，以实现所述排风热交换器与所述发电机组排出的废气进行热交换，所述内循环水热交换器设置与所述发电机组的内循环水管连接，以实现所述内循环水热交换器与所述发电机组的内循环水管进行热交换。

将柴油发电机组发电过程中产生的余热利用内循环水热交换器以及排烟水热交换器进行余热转换，转换成居民使用热水源，节约了能源。

进一步的，所述发电机组上还设置闭式水箱散热器，所述闭式水箱散热器与所述余热利用系统的内循环水热交换器并列设置。

采用闭式水箱散热器和内循环水热交换器并联设置，这两种水循环方式可以同时使用，也可以分别使用，即：没有外循环水条件的环境，可以只需使用闭式水箱散热器进行散热，有外循环水条件的环境，可以使用外循环水系统冷却机组，当有重负荷时两种水冷却方式同时使用，不仅使电站的使用场所更加灵活广泛。

作为高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的一种优选方案，所述用电设备还包括照明系统，所述照明系统包括照明控制箱，所述照明控制箱的输入端与所述低压配电系统的输出端连接，所述照明控制箱的输出端连接防爆日光灯。

进一步的，所述保温箱体包括底座，在所述底座上设置保温地板、保温墙壁、保温顶板以及保温门窗，所述保温地板、保温墙壁、保温顶板以及保温门窗组合形成可以容纳所述发电机组的空间。

对比现有技术，本发明的有益效果为：

通过设置密闭的保温箱体，使得发电机组运行时的热量能在发电机组停机后对其进行保温预热，防止发电机组在高寒地区不被冻裂，保证发电机组能正常运行，另外，将发电机组与余热利用系统连接，使得机组在运行过程中产生的热量能与余热利用系统进行热交换，实现生活热水的供应，降低发电机组本身的温度。

附图说明

图1为本发明实施例所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组的模块示意图；

图2为图1中智能通风排气系统与发电机组以及发电机组控制箱的模块示意图；

图3为图1中智能通风排气系统与发电机组以及发电机组控制箱的流程示意图。

图1至3中：

1、发电机组；2、保温箱体；3、余热利用系统；31、排气热交换器；32、内循环水热交换器；4、外循环水池；5、发电机组控制箱；6、低压配电系统；

7、用电设备；71、智能空间加热系统；72、照明系统；721、照明控制箱；722、防爆日光灯；

8、智能通风排气系统；81、百叶窗组；811、进风百叶窗；812、排风百叶窗；82、窗机自动控制箱；821、接收单元、822、检测单元；823、延时单元；824、控制单元；83、动力装置；

9、消防报警系统；10、升压变压器；11、高压配电系统；12、降压变压器；13、闭式水箱散热器；14、远距离负载。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，于本实施例中，本发明的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，包括发电机组1，在发电机组1外设置可密封的保温箱体2，在保温箱体2内并与发电机组1连接有余热利用系统3，以利用余热利用系统3与发电机组1运行过程中产生的余热进行热交换，对应余热利用系统3在保温箱体2外设置外循环水池4，此外循环水池4一方面可以实现发电机组1内产生的余热转换为生活用水，另一方面可以防止发电机组1内的温度过高。

保温箱体2包括底座，在底座上设置保温地板、保温墙壁、保温顶板以及保温门窗，保温地板、保温墙壁、保温顶板以及保温门窗组合形成可以容纳发电机组1的空间。

发电机组1通过发电机组控制箱5进行控制，实现自动发电等工作，发电机组控制箱5与余热利用系统3连接，用于控制余热利用系统3与发电机组1能实现热交换。

发电机组1上设置低压配电系统6，低压配电系统6的输出端连接用电设备7，用电设备7包括智能空间加热系统71，以利用智能空间加热系统71对保温箱体2内的发电机组1进行保温预热。因为发电机组1在长时间停机后，会消耗完保温箱体2内的热量，为了避免发电机组1在高寒地区不被冻裂，采用智能空间加热系统71对保温箱体2内的发电机组1进行保温预热，智能空间加热系统71是利用发电机组1自身发电的电量来启动，因此也不需要额外的能源，同时也简化了整个柴油发电机组的结构。

智能空间加热71系统包括智能加热器、电柜防冷凝加热器以及排风扇。

用电设备7还包括照明系统72，照明系统72包括照明控制箱721，照明控制箱721的输入端与低压配电系统6的输出端连接，照明控制箱721的输出端连接防爆日光灯722。

此柴油发电机组还包括智能通风排气系统8以及消防报警系统9。

其中，智能通风排气系统8与发电机组控制箱5连接，智能通风排气系统8包括转动设置于保温箱体2上百叶窗组81，百叶窗组81包括进风百叶窗811和排风百叶窗812，进风百叶窗811和排风百叶窗812均通过窗机自动控制箱82进行控制，以实现进风百叶窗811和排风百叶窗812的自动开启和关闭，发电机组控制箱5与窗机自动控制箱82连接，以实现进风百叶窗811和排风百叶窗812的开启与关闭配合发电机组1的启动和停止。

窗机自动控制箱82包括接收单元821、检测单元822、延时单元823以及控制单元824，其中，接收单元821用于接收发电机组控制箱5发出的开启信号或者关闭信号，检测单元822用于检测接收单元821接收到的信号，并判断此信号为开启信号或者关闭信号，延时单元823用于在检测单元822检测到接收单元821收到的信号为关闭信号时发出延时信号，控制单元824用于将接收单元821接收到的信号转换为控制信号。

接收单元821的输入端与发电机组控制箱5的输出端连接，接收单元821的输出端与检测单元822的输入端连接，检测单元822的输出端分别与延时单元823的输入端、控制单元824的输入端连接，延时单元823的输出端与控制单元824的输入端连接，控制单元824的输出端连接用于控制百叶窗组81转动的动力装置83。

发电机组控制箱5发出关闭信号，接收单元821接收到此关闭信号，检测单元822对关闭信号进行检测，如果确定为关闭信号则将信号发送给延时单元，延时单元823发出延时信号给控制单元824，控制单元824控制电机在延时时间后关闭百叶窗，延时信号为0s～60s的延时时间。在本实施例中，延时信号为60s的延时时间。

窗机自动控制箱82上设置旋转按钮，旋转按钮包括两个档位，分别为手动档位和自动档位，用于控制窗机自动控制箱82手动或者自动开启进风百叶窗811和排风百叶窗812。

消防报警系统9与发电机组控制箱5连接，在本实施例中，消防报警系统9包括消防控制器、烟感器、声光报警器以及手动报警按钮，消防控制器、烟感器、声光报警器以及手动报警按钮均与发电机组控制箱5连接。

低压配电系统6的输出端还连接有升压变压器10，升压变压器10的输出端连接高压配电系统11的输入端，高压配电系统11的输出端连接降压变压器12，降压变压器的输出端连接有远距离负载14，通过设置升压变压器10，可以使发电机组1实现远距离供电。

在本实施例中，发电机组1为柴油发电机组，发电机组1的额定功率小于1000kVA。

发电机组的额定功率还可以大于1000kVA，这时保温箱体2设置为两个独立的箱体结构，即保温箱体2包括第一保温箱体和第二保温箱体，发电机组1设置于第一保温箱体内，升压变压器10以及高压配电系统11设置于第二保温箱体内。

在保温箱体2内并位于进风百叶窗811处设置进风风道，在保温箱体2内并位于排风百叶窗812处设置排风风道，进风风道与排风风道内均设置温湿度控制箱。

余热利用系统3包括排气热交换器31和内循环水热交换器32，排气热交换器31设置于发电机组1与排风风道的入口之间，以实现排风热交换器31与发电机组1排出的废气进行热交换，内循环水热交换器32设置与发电机组1的内循环水管连接，以实现内循环水热交换器32与发电机组1的内循环水管进行热交换。

发电机组1上还设置闭式水箱散热器13，闭式水箱散热器13与余热利用系统3的内循环水热交换器32并列设置。采用闭式水箱散热器13和内循环水热交换器32并联设置，这两种水循环方式可以同时使用，也可以分别使用，即：没有外循环水条件的环境，可以只需使用闭式水箱散热器13进行散热，有外循环水条件的环境，可以使用外循环水系统冷却机组，当有重负荷时两种水冷却方式同时使用，不仅使电站的使用场所更加灵活广泛。

正常运行时，发电机组控制箱5发出指令使智能通风排气系统8的电动百叶窗组81打开，保证站内发电机组1有足够的进气量和排风量。余热利用系统3连接外循环水池，产生的热水可以供居民生活使用。低压配电系统6将电力馈送到附近的用电设备使用，远距离用户可以通过升压变压器10升压、高压配电系统11馈送到更远距离，再通过降压变压器12降压后馈送给各用电设备。当发电机组1停机处于备用状态时，当站内的环境温度低压正常工作温度时，智能空间加热系统71自动加热，保持在设定温度，另外，当电站配电装置出现冷凝结露现象时，防冷凝加热器和排风扇自动运行工作。当站内发生火灾时，消防报警系统9自动声光报警，同时切断发电机组1输出主断路器，停止向负责供电。

采用上述技术方案后，此柴油发电机组可在高寒地区(环境温度在-40-50℃)正常使用，充分利用了发电机组1产生的余热，比传统发电机组更高效节能；站用柴油发电机组同时采用了内循环热交换器32和闭式水箱散热器13并联，可以分别独立使用，也可以同时使用，使用户使用场所更加灵活多样；采用了升压变压器10，可以更远距离供电，相比传统的机组分布式布置供电，本方案便于电站集中布置和管理。同时，保温箱体2的进排风系统设计为电动百叶窗组81，使电站在备用状态时，所以门窗都处于关闭，有利于站内保温和防尘。该产品可广泛用于冶金、采矿、石油勘探，油田，修筑道路等，为低温恶劣环境下的工作人员提供可靠的电力保障，由于其可拆卸及可移动性，可为施工单位节约投资。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，包括：

发电机组，用于产生并提供电量；

保温箱体，所述保温箱体呈密闭设置，所述保温箱体内安装所述发电机组，以对所述发电机组进行保温预热；

余热利用系统，所述余热利用系统与所述发电机组连接，用于与所述发电机组产生的余热进行热交换，所述余热利用系统与所述保温箱体外部设置的外循环水池连接；

发电机组控制箱，所述发电机组控制箱与所述发电机组和余热利用系统进行连接，用于控制所述发电机组发电，以及控制所述余热利用系统与发电机组进行热交换。

2.根据权利要求1所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，所述发电机组上设置低压配电系统，所述低压配电系统的输出端连接用电设备，所述用电设备包括智能空间加热系统，以利用所述智能空间加热系统对保温箱体内的发电机组进行保温预热。

3.根据权利要求2所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，还包括智能通风排气系统，所述智能通风排气系统与所述发电机组控制箱连接，所述智能通风排气系统包括转动设置于所述保温箱体上的百叶窗组，所述百叶窗组包括进风百叶窗和排风百叶窗，所述进风百叶窗和排风百叶窗均通过窗机自动控制箱进行控制，以实现所述进风百叶窗和排风百叶窗的自动开启和关闭，所述发电机组控制箱与所述窗机自动控制箱连接，以实现所述进风百叶窗和排风百叶窗的开启与关闭配合所述发电机组的启动和停止。

4.根据权利要求3所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，还包括消防报警系统，所述消防报警系统与所述发电机组控制箱连接。

5.根据权利要求4所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，所述低压配电系统的输出端还连接有升压变压器，所述升压变压器的输出端连接高压配电系统，所述高压配电系统的输出端连接有降压变压器，所述降压变压器的输出端连接远距离负载。

6.根据权利要求5所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，所述窗机自动控制箱包括：

接收单元，用于接收所述发电机组控制箱发出的开启信号或者关闭信号；

控制单元，用于将所述接收单元接收到的信号转换为控制信号；

所述接收单元的输入端与所述发电机组控制箱的输出端连接，所述接收单元的输出端与所述控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端连接用于控制进风百叶窗和排风百叶窗转动的动力装置。

7.根据权利要求6所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，所述窗机自动控制箱还包括：

检测单元，用于检测所述接收单元接收到的信号，并判断此信号为开启信号或者关闭信号；

延时单元，用于在所述检测单元检测到所述接收单元收到的信号为关闭信号时发出延时信号；

所述检测单元的输入端与所述接收单元的输出端连接，所述检测单元的输出端分别与所述延时单元的输入端、所述控制单元的输入端连接，所述延时单元的输出端与所述控制单元的输入端连接。

8.根据权利要求3至7任一项所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，在所述保温箱体内并位于所述进风百叶窗处设置进风风道，在所述保温箱体内并位于所述排风百叶窗处设置排风风道，所述进风风道与所述排风风道内均设置温湿度控制箱。

9.根据权利要求8所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，所述余热利用系统包括排气热交换器和内循环水热交换器，所述排气热交换器设置于所述发电机组与所述排风风道的入口之间，以实现所述排风热交换器与所述发电机组排出的废气进行热交换，所述内循环水热交换器设置与所述发电机组的内循环水管连接，以实现所述内循环水热交换器与所述发电机组的内循环水管进行热交换。

10.根据权利要求2至7任一项所述的高寒地区节能保温型箱式柴油发电机组，其特征在于，所述用电设备还包括照明系统，所述照明系统包括照明控制箱，所述照明控制箱的输入端与所述低压配电系统的输出端连接，所述照明控制箱的输出端连接防爆日光灯。