CN105257414A - 一种垃圾填埋气体发动机控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及将垃圾填埋场中产生的填埋气作为燃料利用气体机发电的技术，具体涉及一种垃圾填埋气体发动机控制装置及方法，控制模块通过点火控制器、空燃比混合控制器、节气门控制器及爆震控制器，对气体发电机组的动态稳定进行控制；本发明的垃圾填埋气体发动机控制装置，保证燃气发电机组控制的可靠性，提升机组综合稳定性，安全性。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾填埋气发电机组电站技术领域，具体涉及一种垃圾填埋气体发动机控制装置及方法。
背景技术
随着能源短缺问题日益严重，人们对填埋气的认识发生了变化，填埋气体的主要成分是甲烷、二氧化碳和少量的微量气体。它是一种温室气体，同时又是一种可燃气体，具有很高的利用价值。垃圾填埋气气体发电机组电站发电是将垃圾填埋场中产生的填埋气作为燃料利用气体机发电的技术，是一种将垃圾清洁化、资源化处理的利用方式。垃圾填埋气气体发电机组电站监控系统作为电站的监控、保护核心，监测、控制气体发电机组电站的运行，提升机组综合稳定性，安全性。
发明内容
为确保气体发电机组能够安全、可靠、高效的运行，保证各控制功能正常，本发明提供一种垃圾填埋气体发动机控制装置及方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种垃圾填埋气体发动机控制装置，包括：点火控制器、空燃比混合控制器、爆震控制器、节气门控制器、控制模块，所述控制模块通过点火控制器与正时传感器相连，点火控制器的输出端分别与1点火器至n点火器相连；控制模块通过空燃比混合控制器分别与燃气浓度传感器、燃气温度、压力、压差组合传感器、空气温度、压力、压差组合传感器、混合器气温度、压力、压差组合传感器、转速传感器相连；空燃比混合控制器输出端与空燃比控制阀相连；控制模块通过爆震控制器分别与爆震传感器至n爆震传感器相连；控制模块通过节气门控制器分别与转速传感器、节气门开度传感器相连；节气门控制器输出端与节气门控制阀相连；控制模块的输出端分别与启动装置、停机装置、急停装置相连；控制模块的输入端与远程控制相连；控制模块的数据端与远端计算机监控装置相连。
一种垃圾填埋气体发动机控制方法，采用的垃圾填埋气体发动机控制装置，实现各种工况趋于目标值稳定控制，该控制方法包括：对点火控制的方法、对空燃比混合控制的方法、对节气门控制的方法、对爆震检测控制的方法；
通过CAN-bus通讯总线将四个功能模块构建成一个联动整体，通过CAN通讯、模拟量及开关量信号将各系统之间的控制信息进行交换，实时监测燃气机组的转速、功率、燃气温度、燃气压力的信息，通过各个系统之间的联动调整，实现燃油发电机组的功率闭环、转速闭环、空燃比闭环、节气门位置控制闭环、爆震控制闭环，提高燃气发动机组控制的稳定性，实现气体发电机组的稳定运行。
一种垃圾填埋气体发动机控制方法，在实现过程中用到的方法：
1、点火控制器通过正时传感器获取各气缸工作位置，处理运算后控制1点火器至n点火器以实现发动机的精准点火控制；
2、空燃比混合控制器通过燃气浓度传感器、燃气温度、压力、压差组合传感器、空气温度、压力、压差组合传感器、混合器气温度、压力、压差组合传感器、转速传感器获取到空气、燃气以及混合气的温度、压力压差等信息，实时计算出燃气、空气以及混合气的流量并计算出实际空燃比值；在进行运算分析后通过空燃比控制阀对空燃比值进行调节，使空燃比值稳定在所需工作状态；
3、空燃比混合控制器通过1爆震传感器、n爆震传感器监测气体机各气缸的爆震，在气体机内非控制燃烧过程中，在燃烧室内产生的高频压力震荡；将各气缸爆震参数提供给控制模块参与机组稳定性调节过程；
4、通过转速传感器、节气门开度传感器对发动机的转速以及进气量进行采集，经节气门控制器进行运算处理后，通过调整装置节气门控制阀对气体机组混合气进气量进行调整，实现对气体机组转速的调整，完成对气体机的调速；
5、控制模块通过启动装置、停机装置、急停装置，实现对发动机的起动、停机以及安全保护停机功能；通过与远端计算机监控装置、远程控制实现对垃圾填埋气体发动机控制装置的远程监控；
6、控制模块点火控制器、空燃比混合控制器、爆震控制器、节气门控制器通过模拟量信号及开关量信号连接在一起，将各个设备之间的控制信息进行交换，将各个系统系统紧密的结合在一起并达到保证系统稳定运行的目的；
7、通过CAN-bus总线将火控制器、空燃比混合控制器、爆震控制器、节气门控制器进行互通，实现各控制器间数据共享及协调工作，提高发动机的安全性、稳定性及工作效率；
8、通过CAN-bus总线即时获取垃圾填埋气体发动机转速及功率的变化，并对点火提前角进行补充修正，提高发动机的运行稳定性及工作效率；
9、通过CAN-bus总线实时检测垃圾填埋气体发动机各个气缸爆震点，并对相应气缸点火提前角进行修正，提高发动机运行安全性及稳定性；
10、通过CAN-bus总线数据共享，在空燃比值发生变化时实时调节节气门对进气量进行补偿，提高机组运行稳定性。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
一种垃圾填埋气体发动机控制装置及方法，控制模块通过点火控制器、空燃比混合控制器、节气门控制器及爆震控制器，对气体发电机组的动态稳定进行控制；本发明的垃圾填埋气体发动机控制装置，保证燃气发电机组控制的可靠性，提升机组综合稳定性，安全性。
附图说明
图1是垃圾填埋气体发动机控制装置控制关系框图。
图2是垃圾填埋气体发动机控制装置通讯架构示意图。
图中：1、点火控制器；2、空燃比混合控制器；3、爆震控制器；4、节气门控制器；5、控制模块；6、正时传感器；7、点火器1；8、点火器n；9、燃气浓度传感器；10、燃气温度、压力、压差组合传感器；11、空气温度、压力、压差组合传感器；12、混合器气温度、压力、压差组合传感器；13、转速传感器；14、空燃比控制阀；15、爆震传感器1；16、爆震传感器n；17、转速传感器；18、节气门开度传感器；19、节气门控制阀；20、启动装置；21、停机装置；22、急停装置；23、远端计算机监控装置；24、远程控制。
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、完整的描述，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。
如图1、2所示，一种垃圾填埋气体发动机控制装置，气体发电机组的动态稳定控制部分，该系统主要包含点火控制器、空燃比混合控制器、爆震控制器、及节气门控制器，气体发电机组监控系统应用了一种方法实现不同工况趋于目标值稳定控制；通过CAN-bus通讯总线将四个功能模块构建成一个联动整体，通过CAN通讯、模拟量及开关量信号将各系统之间的控制信息进行交换，实时监测燃气机组的转速、功率、燃气温度、燃气压力等信息，通过各个系统之间的联动调整，实现燃油发电机组的功率闭环、转速闭环、空燃比闭环、节气门位置控制闭环、爆震控制闭环，提高燃气发动机组控制的稳定性，实现气体发电机组的稳定运行。
所附图1为垃圾填埋气体发动机控制装置控制关系框图，对气体机进行动态稳定控制。
一种发动机控制装置在实现过程中用到的方法：
1、装置1通过装置6，获取各气缸工作位置，处理运算后控制装置7、装置8实现发动机的精准点火控制；
2、装置2通过装置9、装置10、装置11、装置12、装置13获取到空气、燃气以及混合气的温度、压力压差等信息，实时计算出燃气、空气以及混合气的流量并计算出计算出实际空燃比值。在进行运算分析后通过控制装置14对空燃比值进行调节，使空燃比值稳定在所需工作状态。
3、装置2通过装置15、装置16监测气体机各气缸的爆震（在气体机内非控制燃烧过程中，在燃烧室内产生的高频压力震荡）。将各气缸爆震参数提供给装置5参与机组稳定性调节过程。
4、通过装置17、装置18对发动机的转速以及进气量进行采集，经装置4进行运算处理后，通过调整装置19对气体机组混合气进气量进行调整，实现对气体机组转速的调整，完成对气体机的调速；
5、装置5通过控制装置20、装置21、装置22实现对发动机的起动、停机以及安全保护停机功能。通过与装置23、装置24可实现对垃圾填埋气体发动机控制装置的远程监控。
6、如附图2所示，装置5与装置1、装置2、装置3、装置4通过模拟量信号及开关量信号连接在一起，将各个设备之间的控制信息进行交换，将各个系统系统紧密的结合在一起并达到保证系统稳定运行的目的。
7、如附图2所示通过CAN-bus总线将装置1、装置2、装置3、装置4进行互通，实现各控制器间数据共享及协调工作，提高发动机的安全性、稳定性及工作效率；
8、通过CAN-bus总线即时获取垃圾填埋气体发动机转速及功率的变化，并对点火提前角进行补充修正，提高发动机的运行稳定性及工作效率；
9、通过CAN-bus总线实时检测垃圾填埋气体发动机各个气缸爆震点，并对相应气缸点火提前角进行修正，提高发动机运行安全性及稳定性；
10、通过CAN-bus总线数据共享，在空燃比值发生变化时实时调节节气门对进气量进行补偿，提高机组运行稳定性。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
Claims (2)
1.一种垃圾填埋气体发动机控制装置，其特征是：包括：点火控制器（1）、空燃比混合控制器（2）、爆震控制器（3）、节气门控制器（4）、控制模块（5），所述控制模块（5）通过点火控制器（1）与正时传感器（6）相连，点火控制器（1）的输出端分别与1点火器（7）至n点火器（8）相连；控制模块（5）通过空燃比混合控制器（2）分别与燃气浓度传感器（9）、燃气温度、压力、压差组合传感器（10）、空气温度、压力、压差组合传感器（11）、混合器气温度、压力、压差组合传感器（12）、转速传感器（13）相连；空燃比混合控制器（2）输出端与空燃比控制阀（14）相连；控制模块（5）通过爆震控制器（3）分别与1爆震传感器（15）至n爆震传感器（16）相连；控制模块（5）通过节气门控制器（4）分别与转速传感器（17）、节气门开度传感器（18）相连；节气门控制器（4）输出端与节气门控制阀（19）相连；控制模块（5）的输出端分别与启动装置（20）、停机装置（21）、急停装置（22）相连；控制模块（5）的输入端与远程控制（24）相连；控制模块（5）的数据端与远端计算机监控装置（23）相连。
2.一种垃圾填埋气体发动机控制方法，其特征是：采用的垃圾填埋气体发动机控制装置，实现各种工况趋于目标值稳定控制，通过CAN-bus通讯总线将四个功能模块构建成一个联动整体，通过CAN通讯、模拟量及开关量信号将各系统之间的控制信息进行交换，实时监测燃气机组的转速、功率、燃气温度、燃气压力的信息，通过各个系统之间的联动调整，实现燃油发电机组的功率闭环、转速闭环、空燃比闭环、节气门位置控制闭环、爆震控制闭环，提高燃气发动机组控制的稳定性，实现气体发电机组的稳定运行；该控制方法包括：对点火的控制、对空燃比的混合控制、对节气门的控制、对爆震检测的控制，其具体步骤如下：
1）、点火控制器1通过正时传感器（6）获取各气缸工作位置，处理运算后控制1点火器（7）至n点火器（8）以实现发动机的精准点火控制；
2）、空燃比混合控制器（2）通过燃气浓度传感器（9）、燃气温度、压力、压差组合传感器（10）、空气温度、压力、压差组合传感器（11）、混合器气温度、压力、压差组合传感器（12）、转速传感器（13）获取到空气、燃气以及混合气的温度、压力压差等信息，实时计算出燃气、空气以及混合气的流量并计算出实际空燃比值；在进行运算分析后通过空燃比控制阀（14）对空燃比值进行调节，使空燃比值稳定在所需工作状态；
3）、空燃比混合控制器（2）通过1爆震传感器（15）、n爆震传感器（16）监测气体机各气缸的爆震，在气体机内非控制燃烧过程中，在燃烧室内产生的高频压力震荡；将各气缸爆震参数提供给控制模块（5）参与机组稳定性调节过程；
4）、通过转速传感器（17）、节气门开度传感器（18）对发动机的转速以及进气量进行采集，经节气门控制器（4）进行运算处理后，通过调整装置节气门控制阀（19）对气体机组混合气进气量进行调整，实现对气体机组转速的调整，完成对气体机的调速；
5）、控制模块（5）通过启动装置（20）、停机装置（21）、急停装置（22），实现对发动机的起动、停机以及安全保护停机功能；通过与远端计算机监控装置（23）、远程控制（24）实现对垃圾填埋气体发动机控制装置的远程监控；
6）、控制模块（5）与点火控制器（1）、空燃比混合控制器（2）、爆震控制器（3）、节气门控制器（4）通过模拟量信号及开关量信号连接在一起，将各个设备之间的控制信息进行交换，将各个系统系统紧密的结合在一起并达到保证系统稳定运行的目的；
7）、通过CAN-bus总线将火控制器（1）、空燃比混合控制器（2）、爆震控制器（3）、节气门控制器（4）进行互通，实现各控制器间数据共享及协调工作，提高发动机的安全性、稳定性及工作效率；
8）、通过CAN-bus总线即时获取垃圾填埋气体发动机转速及功率的变化，并对点火提前角进行补充修正，提高发动机的运行稳定性及工作效率；
9）、通过CAN-bus总线实时检测垃圾填埋气体发动机各个气缸爆震点，并对相应气缸点火提前角进行修正，提高发动机运行安全性及稳定性；
10）、通过CAN-bus总线数据共享，在空燃比值发生变化时实时调节节气门对进气量进行补偿，提高机组运行稳定性。
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