CN104319808A - 余压利用回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种余压利用回收装置，包括工艺管道、第一阀门、第二阀门、涡轮机、异步电动机、并网控制柜和供电电缆；第一阀门、第二阀门和涡轮机设置在工艺管道上，第一阀门和第二阀门分别设置在涡轮机的两端，第一阀门为电动控制阀，第二阀门为手动调节阀；涡轮机连接异步电动机，异步电动机与并网控制柜电连接，并网控制柜连接供电电缆。在事故状态下，通过失电制动器和第一阀门的双重保护，有效提高余压利用回收装置安全性能。

Description

余压利用回收装置

技术领域

本发明涉及节能技术，特别是涉及一种余压利用回收装置。

背景技术

余压是一种势能，是最容易实现能量回收利用的能量形式，一般是利用流体机械将势能转化为动能回收利用，典型的余压回收装置是水力发电站。

在一些工业流程中，存在各种不同工况的余压，例如工业循环水、化肥生产的工艺流程等，这些工况的余压相对于水力发电站来说能够回收利用的能量较少，一般在几十到几百千瓦以内，目前其回收利用的方式主要是将势能转化为动能就地回收利用，由于能够回收的能量较少，回收利用方式必须考虑可行性、成本等因素，其回收利用的效率受到各种限制。

传统的并网发电装置主要采用同步发电机和并网控制器控制的方式，在实际应用中同步发电机到达并网的条件比较严格，同步发电机的电压、频率、相位与市网电参数必须一致，需要由操作人员调解同步发电机励磁及设备转速将电压、频率调解至接近电网参数，最后由并网控制器实现并网，并网操作过程比较繁琐，对操作人员要求较高。而且在并网以后，受工艺条件限制，工艺介质的参数实际上经常在波动，包括流量、压力大小等，为了保证回收的电能与电网匹配以及实现最大的回收效率，需要配置专门的调节装置，大型水力发电站通过控制导叶角度与开度来实现工况的调节，与大型的水力发电站不同，小型涡轮机受设备大小及成本限制不可能通过自身的调节来适应，只能通过限制工艺管路介质流量来实现，一般通过在工艺管路设置电动节流阀，由并网控制器通过并网参数反馈调节节流阀开度，发电机励磁电流需时刻调整，因此发电机的功率因数很难始终保持在一个较高的数值，从而降低机组整体的发电效率。

综上所述，现有的余压回收利用装置分为就地利用以及并网发电两种，就地利用受现场条件、回收功率、工艺等影响，应用范围较窄，而目前的并网发电方式系统复杂、对操作人员水平要求高、对于工艺参数的变化兼容性差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种余压利用回收装置。

本发明采用的技术方案如下：

余压利用回收装置，包括工艺管道、第一阀门、第二阀门、涡轮机、异步电动机、并网控制柜和供电电缆；

所述第一阀门、所述第二阀门和所述涡轮机设置在所述工艺管道上，所述第一阀门和所述第二阀门分别设置在所述涡轮机的两端，所述第一阀门为电动控制阀，所述第二阀门为手动调节阀；

所述涡轮机连接所述异步电动机，所述异步电动机与所述并网控制柜电连接，所述并网控制柜连接所述供电电缆。

优选地，所述涡轮机和所述异步电动机之间设置有失电制动器，所述失电制动器与所述并网控制柜电连接。

优选地，所述并网控制柜包括四象限变频器和可编程控制器，所述四象限变频器连接所述可编程控制器。

优选地，还包括控制器，所述控制器与所述并网控制柜通讯连接。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

本发明余压利用回收装置，异步电动机发电产生的能量，可通过四象限变频器回馈到电网(电网通过供电电缆给并网控制柜提供电能)，实现并网，以控制异步电动机的转速，该并网过程简单方便；余压利用回收装置事故状态下，通过失电制动器和第一阀门的双重保护，提高余压利用回收装置安全性能；余压利用回收装置的开机、调节、关机可实现自动及远程控制，自动化程度高，实现无人值守，并有效提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述余压利用回收装置的示意图。

图中：1为工艺管道、2为第一阀门、3为涡轮机、4为第二阀门、5为失电制动器、6为异步电动机、7为并网控制柜、8为供电电缆。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，余压利用回收装置，包括工艺管道1、第一阀门2、第二阀门4、涡轮机3、异步电动机6、并网控制柜7和供电电缆8；第一阀门2、第二阀门4和涡轮机3设置在工艺管道1上，第一阀门2和第二阀门4分别设置在涡轮机3的两端，涡轮机3连接异步电动机6，异步电动机6与并网控制柜7电连接，供电电缆8连接并网控制柜7。

本发明第一个关键技术是，第一阀门2为电动控制阀，第二阀门4为手动调节阀。

第一阀门2通过电动控制关闭或开启，第二阀门4在余压利用回收装置运行中处于长开状态，余压利用回收装置检修时，通过关闭第一阀门2，起到隔断涡轮机3与工艺管线的连接，便于对涡轮机3的维修。

其中，涡轮机3用于将介质余压势能转换为旋转动能，异步电动机6用于将旋转能转换为电能，该电能为涡轮机3提供动力。

第二个关键技术是，涡轮机3和异步电动机6之间设置有失电制动器5，失电制动器5与并网控制柜7电连接。

失电制动器5安装在涡轮的机轴上，若检测到涡轮机3和异步电动机6运行正常时，失电制动器5松开；若检测到涡轮机3和异步电动机6之间运行处于故障状态下，失电制动器5制动，停止涡轮机3和异步电动机6的运行，有效防止涡轮机3出现飞逸现象，延长余压利用回收装置的使用寿命。

第三个关键技术是，并网控制柜7包括四象限变频器和可编程控制器，四象限变频器用于控制异步电动机6的供电和涡轮的转速；可编程控制器用于控制第一阀门2的开启和关闭；四象限变频器连接可编程控制器。

通过设置四象限变频器和可编程控制器，使余压利用回收装置的自动化程度提高，实现无需人员值守，并有效提高了其工作效率。

进一步地技术方案，还包括控制器，控制器与并网控制柜7通讯连接。

用户通过控制器远程控制并网控制柜7执行操作，使用方便。

余压利用回收装置的操作方法为：

一、开机

1、关闭第一阀门2，失电制动器5松开；

2、设定四象限变频器为V/F控制模式，控制异步电机运转方向与涡轮机3的运转方向保持一致，用户给定四象限变频器一初始速度信号，启动四象限变频器。四象限变频器带动异步电动机6空载运转，异步电动机6给涡轮提供动力；

3、用户给四象限变频器一转速信号，执行异步电动机6依该转速转动；

4、工艺管道1内，缓慢开启第一阀门2，随着介质流量通过第一阀门2增加，四象限变频器的电磁力矩逐渐由正变负，异步电动机6由电动状态变为发电状态，四象限变频器直流母线将泵升的电压回馈到电网，实现并网，涡轮机3以四象限变频器设定的转速运转；

5、在异步电动机6发电状态下，调节第一阀门2的流量和四象限变频器控制的异步电动机6的转速，以改变异步电动机6的发电功率，当异步电动机6额定转速和涡轮机3额定转速匹配时，此时异步电动机6发电效率最高。

二、运行调节

预压利用回收装置正常运转时，通过四象限变频器调节异步电动机6的运转转速来匹配工艺参数和设备性能，实现能量回收效率最大；也可通过可编程控制器控制第一阀门2来实现匹配。上述两种调节方式均不影响并网参数，也可通过与控制器通讯连接，实现远程控制。

三、停机

6、可编程控制器控制第一阀门2缓慢关小，四象限变频器逐渐卸负荷，异步电动机6的发电功率减小；

7、异步电动机6的发电功率降至额定功率的5％以下时，用户关闭四象限变频器，失电制动器5制动；

8、此时，关闭电源必须在异步电动机6和涡轮机3卸负荷完成以后，防止异步电动机6和涡轮机3的损坏。

四、事故停机

余压利用回收装置因故障或其他原因突然停止工作时，四象限变频器控制失电制动器5立刻制动，防止涡轮机3飞逸运转；同时，可编程控制器控制第一阀门2缓慢关闭，并给出报警信息，待工作人员排除故障后执行余压利用回收装置运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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 (4)

1.余压利用回收装置，其特征在于，包括工艺管道、第一阀门、第二阀门、涡轮机、异步电动机、并网控制柜和供电电缆；

所述第一阀门、所述第二阀门和所述涡轮机设置在所述工艺管道上，所述第一阀门和所述第二阀门分别设置在所述涡轮机的两端，所述第一阀门为电动控制阀，所述第二阀门为手动调节阀；

所述涡轮机连接所述异步电动机，所述异步电动机与所述并网控制柜电连接，所述并网控制柜连接所述供电电缆。

2.根据权利要求1所述的余压利用回收装置，其特征在于，所述涡轮机和所述异步电动机之间设置有失电制动器，所述失电制动器与所述并网控制柜电连接。

3.根据权利要求1所述的余压利用回收装置，其特征在于，所述并网控制柜包括四象限变频器和可编程控制器，所述四象限变频器连接所述可编程控制器。

4.根据权利要求1所述的余压利用回收装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述并网控制柜通讯连接。