CN105866684B - 低温热源双循环发电机组性能测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温热源双循环发电机组性能测试系统，包括热源、热源循环泵和热水水箱组成的循环回路，热水水箱、热源侧混水泵和第一混水器组成的循环回路，第一混水器和被测机组蒸发器循环泵相连接；冷源、冷源循环泵和冷水水箱组成的循环回路，冷水水箱、冷源侧混水泵和第二混水器组成的循环回路，第二混水器和被测机组冷凝器侧循环泵相连接；热源、冷源、热水水箱、冷水水箱、被测机组的蒸发器和冷凝器的进口和出口位置均设置有温度传感器。本发明的低温热源双循环发电机组性能测试系统，可完成低温热源双循环发电机组的运行参数、性能的测试和评价，降低发电机组实际运行的风险，这将对低温热源双循环发电机技术后续的开发研究提供良好的试验平台。
Description
技术领域
本发明属于低温余热利用技术领域，特别涉及到利用发电工质吸收低温热，并将其转化为电能的低温热源双循环发电机组的性能测试的系统。
背景技术
低温热源双循环发电机组利用低沸点的发电工质吸收低温热能蒸发汽化，产生高压的有机蒸汽，推动膨胀机转动，同时输出机械功，膨胀机带动发电机转动，输出电能。这种装置技术先进，可回收各种形态的工业余热，极大地降低了排放的温度，达到50℃，具有良好的环境效益和经济效益。这种经济、高效、节能、环保的低温余热利用方式在能源危机和环境污染问题日益突出及节能减排的大环境下，具有广阔的需求空间和发展前景，市场潜力巨大。但我国在低温热源双循环余热回收装置的检测仍然是空白，致使生产的低温热源双循环余热回收装置未进行任何标准性的检测就投入使用，装置的实际运行与设计出现较大的差异，甚至出现装置不能正常运行的情况，造成了严重的损失，严重制约了该技术的产业化、商业化发展。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低温热源双循环发电机组性能测试系统，克服现有技术中低温发电机组的测试系统不完善的问题。
本发明采用的技术方案是：一种低温热源双循环发电机组性能测试系统，包括热源、热源循环泵和热水水箱组成的循环回路，热水水箱、热源侧混水泵和第一混水器组成的循环回路，第一混水器和被测机组蒸发器循环泵相连接，被测机组蒸发器循环泵接被测机组蒸发器进口，第一混水器接被测机组蒸发器出口；冷源、冷源循环泵和冷水水箱组成的循环回路，冷水水箱、冷源侧混水泵和第二混水器组成的循环回路，第二混水器和被测机组冷凝器侧循环泵相连接，被测机组冷凝器侧循环泵接被测机组冷凝器进口，第二混水器接被测机组冷凝器出口；热源、冷源、热水水箱、冷水水箱、被测机组的蒸发器和冷凝器的进口和出口位置均设置有温度传感器。
所述热水水箱中温度较低的水经由热源循环泵进入热源吸收热量，吸收热量后水温升高，高温水再返回热水水箱，实现热源侧水路的循环；热水水箱中的热水通过热源侧混水泵进入第一混水器，然后经由被测机组蒸发器循环泵进入被测机组的蒸发器，为被测机组提供热量，热水的热量被被测机组的工作流体带走，温度降低，降温后的水从被测机组的蒸发器出口经由第一混水器回到热水水箱，继续整个热源侧循环；冷水水箱中温度较高的水经由冷源循环泵进入冷源释放热量，水在释放热量后水温降低，低温水再返回冷水水箱，实现冷源侧水路的循环，冷水水箱中的冷水通过冷源侧混水泵进入第二混水器，然后经由被测机组冷凝器循环泵进入被测机组的冷凝器，为被侧机组提供冷量，冷水的冷量被被测机组的工作流体带走，温度升高，升温后的水从被测机组的冷凝器出口经由第二混水器回到冷水水箱，继续整个冷源侧的循环。
所述系统的控制流程为：被测机组的进、出口温度的控制由水泵、变频器和温控器共同完成；热源侧混水泵、被测机组蒸发器循环泵、冷源侧混水泵、被测机组冷凝器侧循环泵分别与第一变频器、第二变频器、第三变频器、第四变频器相连，第一变频器、第二变频器、第三变频器和第四变频器分别于第一温控器、第二温控器、第三温控器、第四温控器一一对应，而第一温控器、第二温控器、第三温控器和第四温控器又同第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器相对应，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器采集对应的被测机组的蒸发器和冷凝器的四个控制温度点的温度，进行测试的系统形成闭式控制环路。
所述温控器采用PID自整定控制方式。
本发明的有益效果是：本发明的低温热源双循环发电机组性能测试系统，可完成低温热源双循环发电机组的运行参数、性能的测试和评价，对低温热源双循环发电机组出厂前的性能进行严格的约束和把关，对发电机组的设计性能进行相应的验证，降低发电机组实际运行的风险，这将对低温热源双循环发电机技术后续的开发研究提供良好的试验平台，此外对提高生产效率、减轻工作强度和提高产品质量都有重大的现实意义，有利于该技术的产品化和标准化。
附图说明
图1为本发明的低温热源双循环发电机组性能测试系统流程图；
图2为本发明的低温热源双循环发电机组性能测试系统控制图；
其中：1-第一温度传感器，2-第二温度传感器，3-第三温度传感器，4-第四温度传感器，5-被测机组蒸发器循环泵，6-被测机组冷凝器侧循环泵，7-热源侧混水泵，8-冷源侧混水泵，9-第一混水器，10-第二混水器，11-第五温度传感器，12-第六温度传感器，13-第七温度传感器，14-第八温度传感器，15-热水水箱，16-冷水水箱，17-热源循环泵，18-冷源循环泵，19-第九温度传感器，20-第十温度传感器，21-第十一温度传感器，22-第十二温度传感器，23-热源，24-冷源，25-第一温控器，26-第一变频器，27-第二温控器，28-第二变频器，29-第三温控器，30-第三变频器，31-第四温控器，32-第四变频器，a-接被测机组蒸发器进口，b-接被测机组蒸发器出口，c-接被测机组冷凝器进口，d-接被测机组冷凝器出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1所示，被测的低温发电机组的蒸发器的进/出口和冷凝器的进/出口分别与测试系统的a、b、c、d相连。热水水箱15中温度较低的水经由热源循环泵17进入热源23吸收热量，吸收热量后水温升高，高温水在返回热水水箱15，实现热源侧水路的循环；热水水箱中的热水通过热源侧混水泵7进入第一混水器9，然后经由被测机组蒸发器循环泵5进入被测机组的蒸发器，为被测机组提供热量，热水的热量被被测机组的工作流体带走，温度降低，降温后的水经由第一混水器9回到热水水箱15，继续整个热源侧循环。冷水水箱16中温度较高的水经由冷源循环泵18进入冷源24释放热量，水在释放热量后水温降低，低温水在返回冷水水箱16，实现冷源侧水路的循环，冷水水箱中的冷水通过冷源侧混水泵8进入第二混水器10，然后经由被测机组冷凝器循环泵6进入被测机组的冷凝器，为被侧机组提供冷量，冷水的冷量被被测机组的工作流体带走，温度升高，升温后的水经由第二混水器10回到冷水水箱16，继续整个冷源侧的循环。
热/冷源进出口分别安装第十温度传感器20、第九温度传感器19，第十一温度传感器21和第十二温度传感器22，用于监测热/冷源的进出口温度，热/冷水箱的进出口分别安装第六温度传感器12，第五温度传感器11，第七温度传感器13和第八温度传感器14，用于实时监测热/冷水箱的进出口温度。
如图2所示，本发明低温热源双循环发电机组性能测试系统的控制流程为：
被测低温发电机组的进、出口温度的控制由水泵、变频器和温控器共同完成：热源侧混水泵7、被测机组蒸发器循环泵5、冷源侧混水泵8、被测机组冷凝器侧循环泵6分别与第一变频器26、第二变频器28、第三变频器30、第四变频器32相连，第一变频器26、第二变频器28、第三变频器30、第四变频器32分别于第一温控器25、第二温控器27、第三温控器29、第四温控器31一一对应，而第一温控器25、第二温控器27、第三温控器29、第四温控器31又同第一温度传感器1、第二温度传感器2、第三温度传感器3、第四温度传感器4相对应，第一温度传感器1、第二温度传感器2、第三温度传感器3、第四温度传感器4采集对应的被测机组的蒸发器和冷凝器的四个控制温度点的温度，进行测试的系统形成闭式控制环路。温控器采用PID自整定控制方式，四个温控器的输入分别对应四个温度传感器采集的控制温度点的温度与温控器设定温度值之差，四个温控器的输出分别作为对应的四个变频器的输入信号控制变频器的输出功率，从而控制对应的水泵的转速，进而控制水泵的流量，实现控制点温度的变化，最终实现温度稳定在设定值。
将低温热源双循环发电机组性能测试系统测试100kW的低温热源双循环发电机组(蒸发器进出口温度：85℃/70℃，冷凝器进出温度：35℃/20℃)进行实例分析。结合系统流程图进行表述。
将被测机组正确接到测试系统，即将被测机组的蒸发器的进出口分别同a和b相连，蒸发器的进出口分别同c和d相连，注满冷热水箱及管路中的水并排除不凝性气体，启动水泵将管路进行循环，现分别将现分别将第一温控器、第二温控器、第三温控器和第四温控器的温度设定为85℃、70℃、20℃和35℃，打开系统的冷热源，当热源中水路的温度升至60℃左右时，打开被测机组，测试系统通过自身不断调节使被测机组逐渐达到设定的工况，当测试系统达到设定的工况，确保被测机组在设定工况下连续运行，并记录相关的测试数据，通过记录的数据可以对被测的低温热源双循环发电机组的性能进行分析。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种低温热源双循环发电机组性能测试系统，其特征在于，包括热源、热源循环泵和热水水箱组成的循环回路，热水水箱、热源侧混水泵和第一混水器组成的循环回路，第一混水器和被测机组蒸发器循环泵相连接，被测机组蒸发器循环泵接被测机组蒸发器进口，第一混水器接被测机组蒸发器出口；冷源、冷源循环泵和冷水水箱组成的循环回路，冷水水箱、冷源侧混水泵和第二混水器组成的循环回路，第二混水器和被测机组冷凝器侧循环泵相连接，被测机组冷凝器侧循环泵接被测机组冷凝器进口，第二混水器接被测机组冷凝器出口；热源、冷源、热水水箱、冷水水箱、被测机组的蒸发器和冷凝器的进口和出口位置均设置有温度传感器。
2.根据权利要求1所述低温热源双循环发电机组性能测试系统，其特征在于，所述热水水箱中温度较低的水经由热源循环泵进入热源吸收热量，吸收热量后水温升高，高温水再返回热水水箱，实现热源侧水路的循环；热水水箱中的热水通过热源侧混水泵进入第一混水器，然后经由被测机组蒸发器循环泵进入被测机组的蒸发器，为被测机组提供热量，热水的热量被被测机组的工作流体带走，温度降低，降温后的水从被测机组的蒸发器出口经由第一混水器回到热水水箱，继续整个热源侧循环；冷水水箱中温度较高的水经由冷源循环泵进入冷源释放热量，水在释放热量后水温降低，低温水再返回冷水水箱，实现冷源侧水路的循环，冷水水箱中的冷水通过冷源侧混水泵进入第二混水器，然后经由被测机组冷凝器循环泵进入被测机组的冷凝器，为被侧机组提供冷量，冷水的冷量被被测机组的工作流体带走，温度升高，升温后的水从被测机组的冷凝器出口经由第二混水器回到冷水水箱，继续整个冷源侧的循环。
3.根据权利要求1所述低温热源双循环发电机组性能测试系统，其特征在于，所述系统的控制流程为：被测机组的进、出口温度的控制由水泵、变频器和温控器共同完成；热源侧混水泵、被测机组蒸发器循环泵、冷源侧混水泵、被测机组冷凝器侧循环泵分别与第一变频器、第二变频器、第三变频器、第四变频器相连，第一变频器、第二变频器、第三变频器和第四变频器分别于第一温控器、第二温控器、第三温控器、第四温控器一一对应，而第一温控器、第二温控器、第三温控器和第四温控器又同第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器相对应，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器采集对应的被测机组的蒸发器和冷凝器的四个控制温度点的温度，进行测试的系统形成闭式控制环路。
4.根据权利要求3所述低温热源双循环发电机组性能测试系统，其特征在于，所述温控器采用PID自整定控制方式。
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