CN109404105A - 发动机智能温控热电联供系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机智能温控热电联供系统，包括与发动机连接的板式换热器和冷却液散热装置；板式换热器的外循环出水管路通过烟气换热器连接有蓄水池，烟气换热器与发动机的排烟管道连接，排烟管道通过排气电动三通阀连接有烟气排放装置；发动机的出水口与进水口、板式换热器的出水口和进水口、蓄水池的出水口与进水口、烟气换热器的进烟口与出烟口处均安装有温度传感器，板式换热器的外循环进水管路上安装有循环检测调节装置；还包括电子控制单元ECU；本系统可以通过电控的方法进行换热的控制，用户可以设置需要的温度，系统可以自动进行调节控制，如果用户不需要热量的情况下，系统也可以把发动机的余热全部散失，达到智能温控的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机余热回收利用系统，尤其涉及一种能够做到智能温度控制的发动机智能温控热电联供系统。
背景技术
天然气在发动机的做功过程中会产生热量，其中排气、缸套水的余热可以进行回收利用，用于取暖等用途。
现有传统的热电联供系统主要是燃气发电机组配套烟气换热器、板式换热器，把发动机的排气和缸套水余热回收利用。现有的应用配套情况只是进行换热、没有做到温度精确控制。但是在实际应用中，终端用户的热量需求是变化的，例如冬天热量需求多，夏天热量需求少，并且对温度范围也有一定要求。如果用户需要恒定出水水温，但是水流量是变化的，这就导致换热量是在变化，传统的系统设备只能在用户换热量不变，即回水温度和流量一定的情况下，才能保证客户的出水温度不变，一旦回水温度和流量变化，便无法保证客户出水温度不变，无法满足用户恒温的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现智能温度控制、满足用户多种温度需求的发动机智能温控热电联供系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：发动机智能温控热电联供系统，包括安装在发动机的冷却出水管和冷却进水管之间的板式换热器，所述板式换热器与所述发动机之间的所述冷却出水管上安装有出水电动三通阀，所述出水电动三通阀连接有冷却液散热装置；
所述板式换热器的外循环出水管路和外循环进水管路之间安装有蓄水池，所述外循环出水管路上安装有烟气换热器，所述烟气换热器与所述发动机的排烟管道连接，所述烟气换热器与所述发动机之间的所述排烟管道上安装有排气电动三通阀，所述排气电动三通阀连接有烟气排放装置；
所述发动机的出水口与进水口、所述板式换热器的出水口和进水口、所述蓄水池的出水口与进水口、所述烟气换热器的进烟口与出烟口处均安装有温度传感器，所述外循环进水管路上安装有循环检测调节装置；
还包括与所有的所述温度传感器连接的电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU与所述出水电动三通阀和所述排气电动三通阀连接，所述电子控制单元ECU还与所述冷却液散热装置连接和所述循环检测调节装置连接。
作为一种优选的技术方案，所述冷却液散热装置包括散热水箱，所述出水电动三通阀安装在所述冷却出水管上且第三个端口与所述散热水箱之间连接有散热进水管，所述散热水箱的出水口通过散热出水管与所述冷却进水管连通，所述散热进水管上安装有散热手阀，所述散热出水管上安装有散热循环水泵，所述散热循环水泵的控制端与所述电子控制单元ECU连接。
作为一种优选的技术方案，所述烟气排放装置包括与所述排气电动三通阀的一个端口连接的烟气排放管，所述烟气排放管的出口端与所述烟气换热器的出口端连通。
作为一种优选的技术方案，所述烟气换热器的出口端连接有烟气换热出管，所述烟气换热出管上依次设置有所述烟气排放管、温度传感器和消声器。
作为一种优选的技术方案，所述循环检测调节装置包括安装在所述外循环进水管路上的流量计、主水泵和水压传感器。
作为一种优选的技术方案，所述发动机的天然气进气管上设置有进气调节控制装置，所述进气调节控制装置包括依次安装在所述天然气进气管上的燃气管道手阀、天然气温度压力传感器、电磁切断阀和燃气调压器，所述天然气温度压力传感器和所述电磁切断阀与所述电子控制单元ECU连接。
作为一种优选的技术方案，靠近所述蓄水池进水口的所述外循环出水管路上安装有蓄水池入口手阀，所述蓄水池进水口的所述温度传感器位于所述蓄水池进水口和所述蓄水池入口手阀之间。
作为一种优选的技术方案，靠近所述蓄水池出水口的所述外循环进水管路上安装有蓄水池出口手阀，所述蓄水池出水口的所述温度传感器位于所述蓄水池出水口和所述蓄水池出口手阀之间。
由于采用了上述技术方案，发动机智能温控热电联供系统，包括安装在发动机的冷却出水管和冷却进水管之间的板式换热器，所述板式换热器与所述发动机之间的所述冷却出水管上安装有出水电动三通阀，所述出水电动三通阀连接有冷却液散热装置；所述板式换热器的外循环出水管路和外循环进水管路之间安装有蓄水池，所述外循环出水管路上安装有烟气换热器，所述烟气换热器与所述发动机的排烟管道连接，所述烟气换热器与所述发动机之间的所述排烟管道上安装有排气电动三通阀，所述排气电动三通阀连接有烟气排放装置；所述发动机的出水口与进水口、所述板式换热器的出水口和进水口、所述蓄水池的出水口与进水口、所述烟气换热器的进烟口与出烟口处均安装有温度传感器，所述外循环进水管路上安装有循环检测调节装置；还包括与所有的所述温度传感器连接的电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU与所述出水电动三通阀和所述排气电动三通阀连接，所述电子控制单元ECU还与所述冷却液散热装置连接和所述循环检测调节装置连接；本系统可以通过电控的方法进行换热的控制，用户可以设置需要的温度，系统可以自动进行调节控制，如果用户不需要热量的情况下，系统也可以把发动机的余热全部散失，达到智能温控的目的。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的电控连线图；
图3是本发明实施例的控制流程图；
图中：11-发动机；12-冷却出水管；13-冷却进水管；21-板式换热器；22-出水电动三通阀；23-散热水箱；24-散热进水管；25-散热出水管；26-散热手阀；27-散热循环水泵；31-外循环出水管路；32-外循环进水管路；33-蓄水池；34-烟气换热器；35-排烟管道；36-排气电动三通阀；37-烟气排放管；38-烟气换热出管；39-消声器；4-温度传感器；51-流量计；52-主水泵；53-水压传感器；6-电子控制单元ECU；71-天然气进气管；72-燃气管道手阀；73-天然气温度压力传感器；74-电磁切断阀；75-燃气调压器；81-蓄水池入口手阀；82-蓄水池出口手阀；83-烟气换热控制手阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1和图2所示，发动机11智能温控热电联供系统，包括安装在发动机11的冷却出水管12和冷却进水管13之间的板式换热器21，所述板式换热器21与所述发动机11之间的所述冷却出水管12上安装有出水电动三通阀22，所述出水电动三通阀22连接有冷却液散热装置；所述冷却液散热装置包括散热水箱23，所述出水电动三通阀22安装在所述冷却出水管12上且第三个端口与所述散热水箱23之间连接有散热进水管24，所述散热水箱23的出水口通过散热出水管25与所述冷却进水管13连通，所述散热进水管24上安装有散热手阀26，所述散热出水管25上安装有散热循环水泵27，所述散热循环水泵27的控制端与电子控制单元ECU6连接。
所述板式换热器21的外循环出水管路31和外循环进水管路32之间安装有蓄水池33，所述外循环出水管路31上安装有烟气换热器34，所述烟气换热器34与所述发动机11的排烟管道35连接，所述烟气换热器34与所述发动机11之间的所述排烟管道35上安装有排气电动三通阀36，所述排气电动三通阀36连接有烟气排放装置；所述烟气排放装置包括与所述排气电动三通阀36的一个端口连接的烟气排放管37，所述烟气排放管37的出口端与所述烟气换热器34的出口端连通。所述烟气换热器34的出口端连接有烟气换热出管38，所述烟气换热出管38上依次设置有所述烟气排放管37、温度传感器4和消声器39。烟气换热器34与板式换热器21之间的外循环出水管路31上安装有烟气换热控制手阀83。
所述发动机11的出水口与进水口、所述板式换热器21的出水口和进水口、所述蓄水池33的出水口与进水口、所述烟气换热器34的进烟口与出烟口处均安装有温度传感器4，所述外循环进水管路32上安装有循环检测调节装置；所述循环检测调节装置包括安装在所述外循环进水管路32上的流量计51、主水泵52和水压传感器53。
还包括与所有的所述温度传感器4连接的电子控制单元ECU6，所述电子控制单元ECU6与所述出水电动三通阀22和所述排气电动三通阀36连接，所述电子控制单元ECU6还与所述冷却液散热装置连接和所述循环检测调节装置连接。所述板式换热器21与所述烟气换热器34的结构和工作原理均属于现有技术，这里不再赘述。
所述发动机11的天然气进气管71上设置有进气调节控制装置，所述进气调节控制装置包括依次安装在所述天然气进气管71上的燃气管道手阀72、天然气温度压力传感器73、电磁切断阀74和燃气调压器75，所述天然气温度压力传感器73和所述电磁切断阀74与所述电子控制单元ECU6连接。
靠近所述蓄水池33进水口的所述外循环出水管路31上安装有蓄水池入口手阀81，所述蓄水池33进水口的所述温度传感器4位于所述蓄水池33进水口和所述蓄水池入口手阀81之间。靠近所述蓄水池33出水口的所述外循环进水管路32上安装有蓄水池出口手阀82，所述蓄水池33出水口的所述温度传感器4位于所述蓄水池33出水口和所述蓄水池出口手阀82之间。
天然气路：天然气依次通过燃气管道手阀72、天然气温度压力传感器73、电磁切断阀74、燃气调压器75进入到发动机11中燃烧做功，天然气温度压力传感器73可以测量天然气的温度和压力，测量值会反馈给电子控制单元ECU6，如果温度超过限值、压力超过限值或不稳定，电子控制单元ECU6会报警和控制电磁切断阀74的开关。燃气调压阀会调整并稳定进入发动机11的燃气压力，当电磁切断阀74失效时，也可以通过燃气管道手阀72来控制天然气的通断。
发动机11循环水路：出水电动三通阀22安装在发动机11出水位置，用于分配通过板式换热器21和散热水箱23的水流量，发动机11冷却液流过板式换热器21可以和外循环水路进行换热，冷却液流过散热水箱23则把热量散失，不回收，若出水电动三通阀22全开，则冷却液全都通向散热水箱23，若出水电动三通阀22全关，则冷却液全都通向板式换热器21。散热水箱23和发动机11之间的水循环靠散热循环水泵27来辅助，发动机11进水口温度传感器4测量进入发动机11的冷却液温度，发动机11出水口温度传感器4是测量发动机11的冷却液出水温度，散热手阀26可以用于控制冷却液流过水箱流量的手动调整。
发动机11排气路：排气电动三通阀36安装在发动机11排气管路，用于调整排气通过烟气换热器34的量，排气通过烟气换热器34可以对外循环水进行加热，排气不通过烟气换热器34可以直接排出，不进行热量回收，如果排气电动三通阀36全开，则排气全都不经过烟气换热器34，如果排气电动三通阀36全关，则排气全都经过烟气换热器34对外循环水路进行加热。消声器39安装在烟气换热器34后方，起到消声的作用。烟气换热器34进烟口的温度传感器4用于测量进入烟气换热器34的排气温度，烟气换热器34出烟口温度传感器4用于测量出排气口的温度。
外循环水路：外循环水经过板式换热器21加热后，流入烟气换热器34进一步加热，最后流入蓄水池33热水区中储存待用，蓄水池33热水区内恒定温度的热水可供用户取暖和生活用，蓄水池33热水区中的热水热量利用完冷却后进入蓄水池33冷水区中，蓄水池33冷水区与蓄水池33热水区之间隔热设置，水压传感器53用于测量外循环水路的水压，主水泵52可以控制外循环水路的循环，水流量计51用于测量外循环水的流量；蓄水池33热水区进口安装有蓄水池33进水口温度传感器4，用于测量蓄水池33入水水温，蓄水池33冷水区出口安装有蓄水池33出水口温度传感器4，用于测量蓄水池33出水水温。蓄水池33进出水口安装有蓄水池出口手阀82和蓄水池入口手阀81，用于设备维修。板式换热器21出口温度传感器4用于测量板式换热器21的出水温度，板式换热器21入口温度传感器4用于测量板式换热器21的入水温度，烟气换热器34到板式换热器21之间设置有烟气换热器34入口手阀，用于设备维护和流量手动调整。
电子控制单元ECU6负责采集天然气温度压力传感器73、发动机11进水口温度传感器4、发动机11出水口温度传感器4、烟气换热器34出烟口温度传感器4、蓄水池33出水口温度传感器4、蓄水池33进水口温度传感器4、烟气换热器34进烟口的温度传感器4、板式换热器21入口温度传感器4、板式换热器21出口温度传感器4的温度信息，采集天然气温度压力传感器73和水压传感器53的压力信息，采集水流量计51的流量信息，控制出水电动三通阀22和排气电动三通阀36的开度，控制主水泵52的工作转速，控制电磁切断阀74的通断。
工作原理：如图3所示，用户把水温设定值A输入给电子控制单元ECU6，把流量设定值a输入给电子控制单元ECU6，若流量不设置，则主水泵52执行默认中间转速，电子控制单元ECU6会实时采集蓄水池33进水口温度传感器4的温度信息B，采集水流量计51外循环水的流量信息b。电子控制单元ECU6会控制主水泵52的转速，来保证用户需要的水流量。
如果B＜A,首先电子控制单元ECU6会根据用户设定的流量a调整水泵转速，电子控制单元ECU6会检测排气电动三通阀36的开度，若排气电动三通阀36未全关，则会控制排气电动三通阀36开度减小，直到完全关闭，期间烟气换热器34进烟口的温度传感器4测量的温度会对开度进行修正。若检测排气电动三通阀36全关，并检测出水电动三通阀22的开度未全关，电子控制单元ECU6则会控制出水电动三通阀22的开度，使用发动机11冷却液更多的流向板式换热器21，期间根据发动机11出水口温度传感器4测量的温度值会对开度进行修正，直到出水电动三通阀22全关，此时产热量已达到最大值，若此时温度B还小于A,用户还可以进入恒温变流量模式，电子控制单元ECU6通过控制主水泵52的转速来降低水流量，提高水温，水流量的最低值设置有限定值，此模式仅用于用户提高水温。
如果B＞A，首先电子控制单元ECU6会根据用户设定的流量a调整水泵转速，电子控制单元ECU6会检测出水电动三通阀22的开度，如果检测到出水电动三通阀22未全开，则会控制出水电动三通阀22开度加大，期间发动机11出水口温度传感器4测量的温度值会对开度进行修正，直到完全打开。如果检测到出水电动三通阀22完全打开，电子控制单元ECU6则会控制排气电动三通阀36的开度，使部分排气不进入烟气换热器34中，期间烟气换热器34进烟口的温度传感器4测量的温度会对开度进行修正，直到排气电动三通阀36完全打开。
出水电动三通阀22和排气电动三通阀36的开大或开小，主水泵52的转速升高或降低，是按照设定值进行的，由于水温的加热是有一定的延迟的，为了能够真实的测量调整后的温度，需要设定等待时间T，在等待时间内，出水电动三通阀22和排气电动三通阀36维持现有状态，等待时间T过后来执行下一步开大或开小。出水电动三通阀22的等待时间为t1，排气电动三通阀36的等待时间为t2，主水泵52的等待时间为t3。
本系统设置有多处限值：
热量限值：由于发动机11的最大产热量是固定的，所以根据蓄水池33进水口温度传感器4与水流量计51测量的参数，电子控制单元ECU6可以计算发动机11的输出热量，若用户需求的热量过大则会提示并报警。
压力限值：通过水压传感器53测量，保证水正常流通，设有最低水压限值，触发会报警或停机
温度限值：排气出口温度过低，则容易产生冷凝水，烟气换热器34出烟口温度传感器4测量排气出口温度，系统限值最低排气温度，触发会报警。
此热电联供系统可以根据用户的热量需求，对整个机组的换热进行控制，当用户热量需求大的时候换热系统进行充分的换热，当用户热量需求小的时候换热系统又可以把多余的热量散失。本系统可以通过电控的方法进行换热的控制，用户可以在控制面板上设置需要的温度，系统可以自动进行调节控制，如果用户不需要热量的情况下，系统也可以把发动机11的余热全部散失，达到智能温控的目的。系统设置有安全报警、远程监控，达到安全使用的目的，满足用户多方面的使用需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：包括安装在发动机的冷却出水管和冷却进水管之间的板式换热器，所述板式换热器与所述发动机之间的所述冷却出水管上安装有出水电动三通阀，所述出水电动三通阀连接有冷却液散热装置；
所述板式换热器的外循环出水管路和外循环进水管路之间安装有蓄水池，所述外循环出水管路上安装有烟气换热器，所述烟气换热器与所述发动机的排烟管道连接，所述烟气换热器与所述发动机之间的所述排烟管道上安装有排气电动三通阀，所述排气电动三通阀连接有烟气排放装置；
所述发动机的出水口与进水口、所述板式换热器的出水口和进水口、所述蓄水池的出水口与进水口、所述烟气换热器的进烟口与出烟口处均安装有温度传感器，所述外循环进水管路上安装有循环检测调节装置；
还包括与所有的所述温度传感器连接的电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU与所述出水电动三通阀和所述排气电动三通阀连接，所述电子控制单元ECU还与所述冷却液散热装置连接和所述循环检测调节装置连接。
2.如权利要求1所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：所述冷却液散热装置包括散热水箱，所述出水电动三通阀安装在所述冷却出水管上且第三个端口与所述散热水箱之间连接有散热进水管，所述散热水箱的出水口通过散热出水管与所述冷却进水管连通，所述散热进水管上安装有散热手阀，所述散热出水管上安装有散热循环水泵，所述散热循环水泵的控制端与所述电子控制单元ECU连接。
3.如权利要求1所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：所述烟气排放装置包括与所述排气电动三通阀的一个端口连接的烟气排放管，所述烟气排放管的出口端与所述烟气换热器的出口端连通。
4.如权利要求3所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：所述烟气换热器的出口端连接有烟气换热出管，所述烟气换热出管上依次设置有所述烟气排放管、温度传感器和消声器。
5.如权利要求1所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：所述循环检测调节装置包括安装在所述外循环进水管路上的流量计、主水泵和水压传感器。
6.如权利要求1所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：所述发动机的天然气进气管上设置有进气调节控制装置，所述进气调节控制装置包括依次安装在所述天然气进气管上的燃气管道手阀、天然气温度压力传感器、电磁切断阀和燃气调压器，所述天然气温度压力传感器和所述电磁切断阀与所述电子控制单元ECU连接。
7.如权利要求1所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：靠近所述蓄水池进水口的所述外循环出水管路上安装有蓄水池入口手阀，所述蓄水池进水口的所述温度传感器位于所述蓄水池进水口和所述蓄水池入口手阀之间。
8.如权利要求1至7任一权利要求所述的发动机智能温控热电联供系统，其特征在于：靠近所述蓄水池出水口的所述外循环进水管路上安装有蓄水池出口手阀，所述蓄水池出水口的所述温度传感器位于所述蓄水池出水口和所述蓄水池出口手阀之间。
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