CN107701252A - Orc智能工质混合器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种ORC智能工质混合器及其控制方法。本发明主要是解决现有ORC存在的发电效率低和中低温热源回收利用效率低的技术问题。本发明采用的技术方案是:一种ORC智能工质混合器,包括工质系统、ORC发电系统和信号处理系统,其中:所述ORC发电系统包括发电机、膨胀机、换热器、中低温热源进口、中低温热源出口、工质泵和冷却器;信号处理系统包括智能工质混合控制器、冷却控制器、工质控制器和若干温度、压力和流量传感器和控制阀。控制方法包括下列步骤:1)工质混合箱的液位控制;2)混合工质的饱和蒸发温度控制;3)ORC系统的发电功率控制。本发明具有将余热资源高效利用、有利于节能减排、发电效率高和符合能源高效清洁发展要求等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种ORC智能工质混合器及其控制方法,它属于ORC发电技术领域。
背景技术
中低温有机朗肯循环发电系统(ORC)是一种可以将余热回收,将热能转化为机械能,再转化为电力的能量转化过程。换热及做功工质通常选用有机工质,主要考虑其良好的蒸发性、流动性、凝结特性,满足做功需要。但由于目前的工质筛选具有单一性,同时混合工质的特性不易把握,限制了ORC发电系统的热效率及发电灵活性。当中低温热源参数变化时,工质的蒸汽特性不能很好的匹配发电热效率,导致换热器效果不好,无法达到膨胀机的做功需求,同时发电效率低,中低温热源回收利用效率低。单独的工质很难满足中低温热源参数变化情况下的发电要求,需要进行纯工质的混合,混合工质的特性是满足多种变化工况。将混合工质的蒸汽物性进行测量、预测分析,可以使整个中低温余热利用在最佳工况下运行,系统得到深度优化,提高控制系统的灵活性、精确性、有效性。
发明内容
本发明的目的是解决现有ORC存在的发电效率低和中低温热源回收利用效率低的技术问题,提供一种ORC智能工质混合器及其控制方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种ORC智能工质混合器,包括工质系统(13)、ORC发电系统(14)和信号处理系统(15),其中:
所述ORC发电系统(14)包括发电机(1)、膨胀机(2)、换热器(3)、中低温热源进口(4-1)、中低温热源出口(4-2)、工质泵(5)和冷却器(6);所述发电机(1)与膨胀机(2)的转轴连接,膨胀机(2)的进汽口与换热器(3)的出汽口连接,膨胀机(2)的出汽口与冷却器(6)的进口连接,冷却器(6)的出口通过工质泵(5)与换热器(3)的进液口连接,换热器(3)的热源进口和出口分别与中低温热源进口(4-1)和中低温热源出口(4-2)连接,冷却器(6)的冷却水进口(6-1)与冷却器电动调节阀(6-8)连接,冷却水出口(6-2)与冷却器管道电动逆止门(6-9)连接,冷却器(6)的冷却工质进口(7-1)与冷却工质电动调节阀(7-8)连接,冷却工质出口(7-2)与冷却工质管道电动逆止门(7-9)连接,冷却器(6)的冷却工质入口和冷却工质出口分别与工质混合箱(8)的出口和进口连接;工质系统(13)由工质混合箱(8)和纯工质分储箱(9)组成,纯工质分储箱(9)通过管道、A纯工质电动截止阀(9-3)和B纯工质电动截止阀(9-4)与工质混合箱(8)连接;工质切换用的电动调节阀(5-1)连接在工质泵(5)入口和冷却工质出口(7-2)之间管道之间;
信号处理系统(15)包括智能工质混合控制器(12)、冷却控制器(11)、工质控制器(10)、做功工质入口温度信号传感器(3-1)、做功工质入口流量信号传感器(3-4)、做功工质入口压力信号传感器(3-5)、工质泵出口工质温度信号传感器(3-2)、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)、工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)、做功工质出口温度信号传感器(3-3)、做功工质出口压力信号传感器(3-6)、中低温热源入口温度信号传感器(4-3)、中低温热源入口流量信号传感器(4-5)、中低温热源入口压力信号传感器(4-6)、中低温热源出口温度信号传感器(4-4)、中低温热源出口压力信号传感器(4-7)、冷却水入口温度信号传感器(6-3)、冷却水入口流量信号传感器(6-5)、冷却水入口压力信号传感器(6-6)、冷却水出口温度信号传感器(6-4)、冷却水出口压力信号传感器(6-7)、冷却工质入口温度信号传感器(7-3)、冷却工质入口流量信号传感器(7-5)、冷却工质入口压力信号传感器(7-6)、冷却工质出口温度信号传感器(7-4)、冷却工质出口压力信号传感器(7-7)、混合工质温度出口信号传感器(8-1)、工质混合箱液位信号器(8-2)、A纯工质信号传感器(9-1)和B纯工质信号传感器(9-2);
做功工质入口温度信号传感器(3-1)、做功工质入口流量信号传感器(3-4)、做功工质入口压力信号传感器(3-5)设在膨胀机(2)进汽口的管道上,工质泵出口工质温度信号传感器(3-2)、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)、工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)设在工质泵(5)出口的管道上,做功工质出口温度信号传感器(3-3)、做功工质出口压力信号传感器(3-6)设在膨胀机(2)出汽的管道上,工质混合箱液位信号器(8-2)设在工质混合箱(8)上,A纯工质信号传感器(9-1)设在纯工质分储箱(9)A纯工质的管道上,B纯工质信号传感器(9-2)设在纯工质分储箱(9)B纯工质的管道上;
做功工质入口温度信号传感器(3-1)、工质泵出口工质温度信号传感器(3-2)、做功工质出口温度信号传感器(3-3)、做功工质入口流量信号传感器(3-4)、做功工质入口压力信号传感器(3-5)、做功工质出口压力信号传感器(3-6)、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)、工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)、混合工质温度出口信号传感器(8-1)、工质混合箱液位信号器(8-2)、A纯工质信号传感器(9-1)和B纯工质信号传感器(9-2)的信号输出端均与工质控制器(10)的信号输入端连接,A纯工质电动截止阀(9-3)、B纯工质电动截止阀(9-4)和电动调节阀(5-1)与工质控制器(10)的控制信号输出端连接,工质控制器(10)的信号输出端与智能工质混合控制器(12)的信号输入端连接;
中低温热源入口温度信号传感器(4-3)、中低温热源入口流量信号传感器(4-5)和中低温热源入口压力信号传感器(4-6)设在中低温热源进口(4-1)处的管道上,中低温热源出口温度信号传感器(4-4)和中低温热源出口压力信号传感器(4-7)设在中低温热源出口(4-2)处的管道上,冷却水入口温度信号传感器(6-3)、冷却水入口流量信号传感器(6-5)和冷却水入口压力信号传感器(6-6)设在冷却器(6)的冷却水进口处的管道上,冷却水出口温度信号传感器(6-4)和冷却水出口压力信号传感器(6-7)设在冷却器(6)的冷却水出口处的管道上,冷却工质入口温度信号传感器(7-3)、冷却工质入口流量信号传感器(7-5)和冷却工质入口压力信号传感器(7-6)设在冷却器(6)的冷却工质入口处的管道上,冷却工质出口温度信号传感器(7-4)和冷却工质出口压力信号传感器(7-7)设在冷却器(6)的冷却工质出口处的管道上;
中低温热源入口温度信号传感器(4-3)、中低温热源出口温度信号传感器(4-4)、中低温热源入口流量信号传感器(4-5)、中低温热源入口压力信号传感器(4-6)、中低温热源出口压力信号传感器(4-7)、冷却水入口温度信号传感器(6-3)、冷却水出口温度信号传感器(6-4)、冷却水入口流量信号传感器(6-5)、冷却水入口压力信号传感器(6-6)、冷却水出口压力信号传感器(6-7)、冷却工质入口温度信号传感器(7-3)、冷却工质出口温度信号传感器(7-4)冷却工质入口流量信号传感器(7-5)、冷却工质入口压力信号传感器(7-6)和冷却工质出口压力信号传感器(7-7)的信号输出端均与冷却控制器(11)的信号输入端连接,冷却控制器(11)的信号输出端与智能工质混合控制器(12)的冷却信号输入端连接;混合工质出口信号传感器(8-1)设在工质混合箱(8)出口的管道上,混合工质出口温度信号传感器(8-1)的信号输出端与工质控制器(10)和冷却控制器(11)的信号输入端连接,冷却器电动调节阀(6-8)、冷却器管道电动逆止门(6-9)、冷却工质电动调节阀(7-8)和冷却工质管道电动逆止门(7-9)的信号控制端与冷却控制器(11)的控制信号输出端连接。
所述的ORC智能工质混合器的控制方法,其包括下列步骤:
1)工质混合箱的液位控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器(12)通过工质混合箱液位信号器(8-2)监测工质混合箱内的液位并与设定的液位值进行比较,当测得液位低于设定液位值时,智能工质混合控制器(12)向工质控制器(10)发出打开控制信号,工质控制器(10)向工质系统(13)中A工质和B工质对应的纯工质电动截止阀()发出打开信号,开始向工质混合箱(8)内补充工质,当工质混合箱液位信号器(8-2)达到设定液位值时,智能工质混合控制器(12)通过工质控制器(10)向A工质和B工质对应的A纯工质电动截止阀(9-3)、B纯工质电动截止阀(9-4)发出关闭信号,停止向工质混合箱内补充工质;
2)混合工质的饱和蒸发温度控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器(12)开始监测做功工质入口温度信号传感器(3-1)的温度值并与设定的蒸发温度值进行比较,当测得做功工质入口温度信号传感器(3-1)的温度值高于设定的蒸发温度值时,智能工质混合控制器(12)通过工质控制器(10)向电动调节阀(5-1)发出打开控制信号,将工质混合箱(8)中的冷却工质经工质泵(5)输送给换热器(3),使做功工质入口温度降低,当做功工质入口温度值与设定的蒸发温度值相等时,智能工质混合控制器(12)通过工质控制器(10)向电动调节阀(5-1)发出关闭控制信号,工质混合箱(8)停止向换热器(3)输送冷却工质;
3)ORC系统的发电功率控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器(12)开始监测做功工质入口信号传感器(3-1)温度值、做功工质入口信号传感器(3-4)的流量值、做功工质入口信号传感器(3-5)的压力值、做功工质出口温度信号传感器(3-3)的温度值、做功工质出口压力信号传感器(3-6)的压力值、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)的流量值和工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)的压力值,并将上述数值通过逻辑运算进行发电功率模糊计算得到实时发电功率数值,将实时发电功率数值与设定的发电功率数值进行比较,当实时发电功率数值小于设定的发电功率数值时,智能工质混合控制器(12)通过冷却控制器(11)向冷却器电动调节阀(6-8)和冷却工质电动调节阀(7-8)发出开启信号,增加冷却水和冷却介质流量,降低做功工质出口的温度和做功工质出口的压力;当实时发电功率数值与设定的发电功率数值相等时,智能工质混合控制器(12)通过冷却控制器(11)向冷却器电动调节阀(6-8)和冷却工质电动调节阀(7-8)发出关闭信号,恢复冷却水和冷却介质正常工作,实现发电机(1)的功率控制。
进一步地,所述智能工质混合控制器(12)、工质控制器(10)和冷却控制器(11)采用数据存储方式,控制过程的计算初值是经验数据,对整体ORC发电系统在新运行参数情况下实现智能控制。
本发明的有益效果为:本发明通过工质的物性数据库,将混合工质的蒸汽物性进行测量、预测分析,然后透过闭合控制回路发出指令信号,优化调整ORC发电系统的热效率,将使得发电效率提高2-3.5%,使得设备在最佳运行工况下运行,系统得到深度优化。本发明具有将余热资源高效利用、有利于节能减排、发电效率高和符合能源高效清洁发展要求等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示,本实施例中的一种ORC智能工质混合器,包括工质系统13、ORC发电系统14和信号处理系统15,其中:
所述ORC发电系统14包括发电机1、膨胀机2、换热器3、中低温热源进口4-1、中低温热源出口4-2、工质泵5和冷却器6;所述发电机1与膨胀机2的转轴连接,膨胀机2的进汽口与换热器3的出汽口连接,膨胀机2的出汽口与冷却器6的进口连接,冷却器6的出口通过工质泵5与换热器3的进液口连接,换热器3的热源进口和出口分别与中低温热源进口4-1和中低温热源出口4-2连接,冷却器6的冷却水进口6-1与冷却器电动调节阀6-8连接,冷却水出口6-2与冷却器管道电动逆止门6-9连接,冷却器6的冷却工质进口7-1与冷却工质电动调节阀7-8连接,冷却工质出口7-2与冷却工质管道电动逆止门7-9连接,冷却器6的冷却工质入口和冷却工质出口分别与工质混合箱8的出口和进口连接;工质系统13由工质混合箱8和纯工质分储箱9组成,纯工质分储箱9通过管道、A纯工质电动截止阀9-3和B纯工质电动截止阀9-4与工质混合箱8连接;工质切换用的电动调节阀5-1连接在工质泵5入口和冷却工质出口7-2之间管道之间;
信号处理系统15包括智能工质混合控制器12、冷却控制器11、工质控制器10、做功工质入口温度信号传感器3-1、做功工质入口流量信号传感器3-4、做功工质入口压力信号传感器3-5、工质泵出口工质温度信号传感器3-2、工质泵出口工质流量信号传感器3-7、工质泵出口工质压力信号传感器3-8、做功工质出口温度信号传感器3-3、做功工质出口压力信号传感器3-6、中低温热源入口温度信号传感器4-3、中低温热源入口流量信号传感器4-5、中低温热源入口压力信号传感器4-6、中低温热源出口温度信号传感器4-4、中低温热源出口压力信号传感器4-7、冷却水入口温度信号传感器6-3、冷却水入口流量信号传感器6-5、冷却水入口压力信号传感器6-6、冷却水出口温度信号传感器6-4、冷却水出口压力信号传感器6-7、冷却工质入口温度信号传感器7-3、冷却工质入口流量信号传感器7-5、冷却工质入口压力信号传感器7-6、冷却工质出口温度信号传感器7-4、冷却工质出口压力信号传感器7-7、混合工质温度出口信号传感器8-1、工质混合箱液位信号器8-2、A纯工质信号传感器9-1和B纯工质信号传感器9-2;
做功工质入口温度信号传感器3-1、做功工质入口流量信号传感器3-4、做功工质入口压力信号传感器3-5设在膨胀机2进汽口的管道上,工质泵出口工质温度信号传感器3-2、工质泵出口工质流量信号传感器3-7、工质泵出口工质压力信号传感器3-8设在工质泵5出口的管道上,做功工质出口温度信号传感器3-3、做功工质出口压力信号传感器3-6设在膨胀机2出汽的管道上,工质混合箱液位信号器8-2设在工质混合箱8上,A纯工质信号传感器9-1设在纯工质分储箱9A纯工质的管道上,B纯工质信号传感器9-2设在纯工质分储箱9B纯工质的管道上;
做功工质入口温度信号传感器3-1、工质泵出口工质温度信号传感器3-2、做功工质出口温度信号传感器3-3、做功工质入口流量信号传感器3-4、做功工质入口压力信号传感器3-5、做功工质出口压力信号传感器3-6、工质泵出口工质流量信号传感器3-7、工质泵出口工质压力信号传感器3-8、混合工质温度出口信号传感器8-1、工质混合箱液位信号器8-2、A纯工质信号传感器9-1和B纯工质信号传感器9-2的信号输出端均与工质控制器10的信号输入端连接,A纯工质电动截止阀9-3、B纯工质电动截止阀9-4和电动调节阀5-1与工质控制器10的控制信号输出端连接,工质控制器10的信号输出端与智能工质混合控制器12的信号输入端连接;
中低温热源入口温度信号传感器4-3、中低温热源入口流量信号传感器4-5和中低温热源入口压力信号传感器4-6设在中低温热源进口4-1处的管道上,中低温热源出口温度信号传感器4-4和中低温热源出口压力信号传感器4-7设在中低温热源出口4-2处的管道上,冷却水入口温度信号传感器6-3、冷却水入口流量信号传感器6-5和冷却水入口压力信号传感器6-6设在冷却器6的冷却水进口处的管道上,冷却水出口温度信号传感器6-4和冷却水出口压力信号传感器6-7设在冷却器6的冷却水出口处的管道上,冷却工质入口温度信号传感器7-3、冷却工质入口流量信号传感器7-5和冷却工质入口压力信号传感器7-6设在冷却器6的冷却工质入口处的管道上,冷却工质出口温度信号传感器7-4和冷却工质出口压力信号传感器7-7设在冷却器6的冷却工质出口处的管道上;
中低温热源入口温度信号传感器4-3、中低温热源出口温度信号传感器4-4、中低温热源入口流量信号传感器4-5、中低温热源入口压力信号传感器4-6、中低温热源出口压力信号传感器4-7、冷却水入口温度信号传感器6-3、冷却水出口温度信号传感器6-4、冷却水入口流量信号传感器6-5、冷却水入口压力信号传感器6-6、冷却水出口压力信号传感器6-7、冷却工质入口温度信号传感器7-3、冷却工质出口温度信号传感器7-4冷却工质入口流量信号传感器7-5、冷却工质入口压力信号传感器7-6和冷却工质出口压力信号传感器7-7的信号输出端均与冷却控制器11的信号输入端连接,冷却控制器11的信号输出端与智能工质混合控制器12的冷却信号输入端连接;混合工质出口信号传感器8-1设在工质混合箱8出口的管道上,混合工质出口温度信号传感器8-1的信号输出端与工质控制器10和冷却控制器11的信号输入端连接,冷却器电动调节阀6-8、冷却器管道电动逆止门6-9、冷却工质电动调节阀7-8和冷却工质管道电动逆止门7-9的信号控制端与冷却控制器11的控制信号输出端连接。
所述的ORC智能工质混合器的控制方法,其包括下列步骤:
1)工质混合箱的液位控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器12通过工质混合箱液位信号器8-2监测工质混合箱内的液位并与设定的液位值进行比较,当测得液位低于设定液位值时,智能工质混合控制器12向工质控制器10发出打开控制信号,工质控制器10向工质系统13中A工质和B工质对应的A纯工质电动截止阀9-3、B纯工质电动截止阀9-4发出打开信号,开始向工质混合箱8内补充工质,当工质混合箱液位信号器8-2达到设定液位值时,智能工质混合控制器12通过工质控制器10向A工质和B工质对应的A纯工质电动截止阀9-3、B纯工质电动截止阀9-4发出关闭信号,停止向工质混合箱内补充工质;
2)混合工质的饱和蒸发温度控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器12开始监测做功工质入口温度信号传感器3-1的温度值并与设定的蒸发温度值进行比较,当测得做功工质入口温度信号传感器3-1的温度值高于设定的蒸发温度值时,智能工质混合控制器12通过工质控制器10向电动调节阀5-1发出打开控制信号,将工质混合箱8中的冷却工质经工质泵5输送给换热器3,使做功工质入口温度降低,当做功工质入口温度值与设定的蒸发温度值相等时,智能工质混合控制器12通过工质控制器10向电动调节阀5-1发出关闭控制信号,工质混合箱8停止向换热器3输送冷却工质;
3)ORC系统的发电功率控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器12开始监测做功工质入口信号传感器3-1温度值、做功工质入口信号传感器3-4的流量值、做功工质入口信号传感器3-5的压力值、做功工质出口温度信号传感器3-3的温度值、做功工质出口压力信号传感器3-6的压力值、工质泵出口工质流量信号传感器3-7的流量值和工质泵出口工质压力信号传感器3-8的压力值,并将上述数值通过逻辑运算进行发电功率模糊计算得到实时发电功率数值,将实时发电功率数值与设定的发电功率数值进行比较,当实时发电功率数值小于设定的发电功率数值时,智能工质混合控制器12通过冷却控制器11向冷却器电动调节阀6-8和冷却工质电动调节阀7-8发出开启信号,增加冷却水和冷却介质流量,降低做功工质出口的温度和做功工质出口的压力;当实时发电功率数值与设定的发电功率数值相等时,智能工质混合控制器12通过冷却控制器11向冷却器电动调节阀6-8和冷却工质电动调节阀7-8发出关闭信号,恢复冷却水和冷却介质正常工作,实现发电机1的功率控制。
进一步地,所述智能工质混合控制器12、工质控制器10和冷却控制器11采用数据存储方式,控制过程的计算初值是经验数据,对整体ORC发电系统在新运行参数情况下实现智能控制。
Claims (3)
1.一种ORC智能工质混合器,包括工质系统(13)、ORC发电系统(14)和信号处理系统(15),其特征在于:
所述ORC发电系统(14)包括发电机(1)、膨胀机(2)、换热器(3)、中低温热源进口(4-1)、中低温热源出口(4-2)、工质泵(5)和冷却器(6);所述发电机(1)与膨胀机(2)的转轴连接,膨胀机(2)的进汽口与换热器(3)的出汽口连接,膨胀机(2)的出汽口与冷却器(6)的进口连接,冷却器(6)的出口通过工质泵(5)与换热器(3)的进液口连接,换热器(3)的热源进口和出口分别与中低温热源进口(4-1)和中低温热源出口(4-2)连接,冷却器(6)的冷却水进口(6-1)与冷却器电动调节阀(6-8)连接,冷却水出口(6-2)与冷却器管道电动逆止门(6-9)连接,冷却器(6)的冷却工质进口(7-1)与冷却工质电动调节阀(7-8)连接,冷却工质出口(7-2)与冷却工质管道电动逆止门(7-9)连接,冷却器(6)的冷却工质入口和冷却工质出口分别与工质混合箱(8)的出口和进口连接;工质系统(13)由工质混合箱(8)和纯工质分储箱(9)组成,纯工质分储箱(9)通过管道、A纯工质电动截止阀(9-3)和B纯工质电动截止阀(9-4)与工质混合箱(8)连接;工质切换用的电动调节阀(5-1)连接在工质泵(5)入口和冷却工质出口(7-2)之间管道之间;
信号处理系统(15)包括智能工质混合控制器(12)、冷却控制器(11)、工质控制器(10)、做功工质入口温度信号传感器(3-1)、做功工质入口流量信号传感器(3-4)、做功工质入口压力信号传感器(3-5)、工质泵出口工质温度信号传感器(3-2)、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)、工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)、做功工质出口温度信号传感器(3-3)、做功工质出口压力信号传感器(3-6)、中低温热源入口温度信号传感器(4-3)、中低温热源入口流量信号传感器(4-5)、中低温热源入口压力信号传感器(4-6)、中低温热源出口温度信号传感器(4-4)、中低温热源出口压力信号传感器(4-7)、冷却水入口温度信号传感器(6-3)、冷却水入口流量信号传感器(6-5)、冷却水入口压力信号传感器(6-6)、冷却水出口温度信号传感器(6-4)、冷却水出口压力信号传感器(6-7)、冷却工质入口温度信号传感器(7-3)、冷却工质入口流量信号传感器(7-5)、冷却工质入口压力信号传感器(7-6)、冷却工质出口温度信号传感器(7-4)、冷却工质出口压力信号传感器(7-7)、混合工质温度出口信号传感器(8-1)、工质混合箱液位信号器(8-2)、A纯工质信号传感器(9-1)和B纯工质信号传感器(9-2);
做功工质入口温度信号传感器(3-1)、做功工质入口流量信号传感器(3-4)、做功工质入口压力信号传感器(3-5)设在膨胀机(2)进汽口的管道上,工质泵出口工质温度信号传感器(3-2)、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)、工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)设在工质泵(5)出口的管道上,做功工质出口温度信号传感器(3-3)、做功工质出口压力信号传感器(3-6)设在膨胀机(2)出汽的管道上,工质混合箱液位信号器(8-2)设在工质混合箱(8)上,A纯工质信号传感器(9-1)设在纯工质分储箱(9)A纯工质的管道上,B纯工质信号传感器(9-2)设在纯工质分储箱(9)B纯工质的管道上;
做功工质入口温度信号传感器(3-1)、工质泵出口工质温度信号传感器(3-2)、做功工质出口温度信号传感器(3-3)、做功工质入口流量信号传感器(3-4)、做功工质入口压力信号传感器(3-5)、做功工质出口压力信号传感器(3-6)、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)、工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)、混合工质温度出口信号传感器(8-1)、工质混合箱液位信号器(8-2)、A纯工质信号传感器(9-1)和B纯工质信号传感器(9-2)的信号输出端均与工质控制器(10)的信号输入端连接,A纯工质电动截止阀(9-3)、B纯工质电动截止阀(9-4)和电动调节阀(5-1)与工质控制器(10)的控制信号输出端连接,工质控制器(10)的信号输出端与智能工质混合控制器(12)的信号输入端连接;
中低温热源入口温度信号传感器(4-3)、中低温热源入口流量信号传感器(4-5)和中低温热源入口压力信号传感器(4-6)设在中低温热源进口(4-1)处的管道上,中低温热源出口温度信号传感器(4-4)和中低温热源出口压力信号传感器(4-7)设在中低温热源出口(4-2)处的管道上,冷却水入口温度信号传感器(6-3)、冷却水入口流量信号传感器(6-5)和冷却水入口压力信号传感器(6-6)设在冷却器(6)的冷却水进口处的管道上,冷却水出口温度信号传感器(6-4)和冷却水出口压力信号传感器(6-7)设在冷却器(6)的冷却水出口处的管道上,冷却工质入口温度信号传感器(7-3)、冷却工质入口流量信号传感器(7-5)和冷却工质入口压力信号传感器(7-6)设在冷却器(6)的冷却工质入口处的管道上,冷却工质出口温度信号传感器(7-4)和冷却工质出口压力信号传感器(7-7)设在冷却器(6)的冷却工质出口处的管道上;
中低温热源入口温度信号传感器(4-3)、中低温热源出口温度信号传感器(4-4)、中低温热源入口流量信号传感器(4-5)、中低温热源入口压力信号传感器(4-6)、中低温热源出口压力信号传感器(4-7)、冷却水入口温度信号传感器(6-3)、冷却水出口温度信号传感器(6-4)、冷却水入口流量信号传感器(6-5)、冷却水入口压力信号传感器(6-6)、冷却水出口压力信号传感器(6-7)、冷却工质入口温度信号传感器(7-3)、冷却工质出口温度信号传感器(7-4)冷却工质入口流量信号传感器(7-5)、冷却工质入口压力信号传感器(7-6)和冷却工质出口压力信号传感器(7-7)的信号输出端均与冷却控制器(11)的信号输入端连接,冷却控制器(11)的信号输出端与智能工质混合控制器(12)的冷却信号输入端连接;混合工质出口信号传感器(8-1)设在工质混合箱(8)出口的管道上,混合工质出口温度信号传感器(8-1)的信号输出端与工质控制器(10)和冷却控制器(11)的信号输入端连接,冷却器电动调节阀(6-8)、冷却器管道电动逆止门(6-9)、冷却工质电动调节阀(7-8)和冷却工质管道电动逆止门(7-9)的信号控制端与冷却控制器(11)的控制信号输出端连接。
2.一种权利要求1所述的ORC智能工质混合器的控制方法,其特征在于:包括下列步骤:
1)工质混合箱的液位控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器(12)通过工质混合箱液位信号器(8-2)监测工质混合箱内的液位并与设定的液位值进行比较,当测得液位低于设定液位值时,智能工质混合控制器(12)向工质控制器(10)发出打开控制信号,工质控制器(10)向工质系统(13)中A工质和B工质对应的A纯工质电动截止阀(9-3)、B纯工质电动截止阀(9-4)发出打开信号,开始向工质混合箱(8)内补充工质,当工质混合箱液位信号器(8-2)达到设定液位值时,智能工质混合控制器(12)通过工质控制器(10)向A工质和B工质对应的A纯工质电动截止阀(9-3)、B纯工质电动截止阀(9-4)发出关闭信号,停止向工质混合箱内补充工质;
2)混合工质的饱和蒸发温度控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器(12)开始监测做功工质入口温度信号传感器(3-1)的温度值并与设定的蒸发温度值进行比较,当测得做功工质入口温度信号传感器(3-1)的温度值高于设定的蒸发温度值时,智能工质混合控制器(12)通过工质控制器(10)向电动调节阀(5-1)发出打开控制信号,将工质混合箱(8)中的冷却工质经工质泵(5)输送给换热器(3),使做功工质入口温度降低,当做功工质入口温度值与设定的蒸发温度值相等时,智能工质混合控制器(12)通过工质控制器(10)向电动调节阀(5-1)发出关闭控制信号,工质混合箱(8)停止向换热器(3)输送冷却工质;
3)ORC系统的发电功率控制:
在智能工质混合器开启后,智能工质混合控制器(12)开始监测做功工质入口信号传感器(3-1)温度值、做功工质入口信号传感器(3-4)的流量值、做功工质入口信号传感器(3-5)的压力值、做功工质出口温度信号传感器(3-3)的温度值、做功工质出口压力信号传感器(3-6)的压力值、工质泵出口工质流量信号传感器(3-7)的流量值和工质泵出口工质压力信号传感器(3-8)的压力值,并将上述数值通过逻辑运算进行发电功率模糊计算得到实时发电功率数值,将实时发电功率数值与设定的发电功率数值进行比较,当实时发电功率数值小于设定的发电功率数值时,智能工质混合控制器(12)通过冷却控制器(11)向冷却器电动调节阀(6-8)和冷却工质电动调节阀(7-8)发出开启信号,增加冷却水和冷却介质流量,降低做功工质出口的温度和做功工质出口的压力;当实时发电功率数值与设定的发电功率数值相等时,智能工质混合控制器(12)通过冷却控制器(11)向冷却器电动调节阀(6-8)和冷却工质电动调节阀(7-8)发出关闭信号,恢复冷却水和冷却介质正常工作,实现发电机(1)的功率控制。
3.根据权利要求2所述的ORC智能工质混合器的控制方法,其特征在于:所述智能工质混合控制器(12)、工质控制器(10)和冷却控制器(11)采用数据存储方式,控制过程的计算初值是经验数据,对整体ORC发电系统在新运行参数情况下实现智能控制。
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