CN112112690A - 一种余热利用发电机组及其预防飞车装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种余热利用发电机组及其预防飞车装置和方法。该发电机组预防飞车装置包括变流器，变流器包括报警支路；发电机组通过变流器电连接耗能电阻；变流器在发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所发电机组与耗能电阻之间断开，同时控制报警支路上电；制动回路，发电机组通过制动回路电连接耗能电阻；制动回路与报警支路并联连接，制动回路根据报警支路的上电控制发电机组与耗能电阻之间连接；使得在进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的过程中，发电机组与耗能电阻保持连接，耗能电阻充当制动电阻来释放发电机组的转速，有效防止了发电机组在进行关闭膨胀机进气阀和打开排气阀动作的过程中发生飞车。

Description

一种余热利用发电机组及其预防飞车装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及发电组技术领域，尤其涉及一种余热利用发电机组及其预防飞车装置和方法。

背景技术

余热利用发电是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。

余热利用发电机组中，发电机组的转速越高发电机组的输出电压越高。发电机组的输出电压由变流器监测，当发电机组的输出电压超过额定电压或保护阈值时，变流器会断开发电机组与负载之间的连接，并使余热利用发电机组控制膨胀机的进气阀关闭排气阀打开以降低发电机组的转速，以防止发电机组发生飞车。

然而，在变流器使发电机组与负载断开的瞬间，进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的时长，往往大于发电机组从额定转速到超速的时长，通常，进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的时长是4秒钟，而发电机组从额定转速到超速的时长是1-2秒钟，因此，当发电机组的输出电压超过额定电压或保护阈值时，仅仅依靠膨胀机的进气阀关闭排气阀打开以降低发电机组的转速，仍然是无法防止发电机组发生飞车的。

发明内容

本发明实施例提供一种余热利用发电机组及其预防飞车装置和方法，以当发电机组的输出电压超过额定电压或保护阈值时，有效防止发电机组发生飞车，从而保护发电机组。

第一方面，本发明实施例提供了一种余热利用发电机组预防飞车装置，该余热利用发电机组预防飞车装置包括：

变流器，所述变流器包括报警支路；所述发电机组通过所述变流器电连接耗能电阻；所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所发电机组与所述耗能电阻之间断开，同时控制所述报警支路上电；

制动回路，所述发电机组通过所述制动回路电连接所述耗能电阻；所述制动回路与所述报警支路并联连接，所述制动回路根据所述报警支路的上电控制所述发电机组与所述耗能电阻之间连接。

可选地，所述制动回路包括继电器和第一断路器；

所述继电器的线圈的一端与所述报警支路的第一端电连接，所述继电器的线圈的另一端与所述报警支路的第二端电连接；

所述继电器的常开触点的一端与所述报警支路的第一端电连接，所述继电器的常开触点的另一端通过所述第一断路器的线圈与所述报警支路的第二端电连接；

所述第一断路器的触点的一端与所述发电机组电连接，所述第一断路器的触点的另一端与所述耗能电阻电连接。

可选地，所述报警支路包括故障指示灯，所述故障指示灯的第一端作为所述报警支路的第一端，所述故障指示灯的第二端作为所述报警支路的第二端。

可选地，所述变流器还包括网侧断路器、机侧断路器以及整流逆变模块；

所述发电机组依次通过所述机侧断路器、所述整流逆变模块以及所述网侧断路器与所述耗能电阻连接；

所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所述网侧断路器和所述机侧断路器断开，以控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开。

可选地，所述发电机组包括可编程逻辑控制器和膨胀机；

所述变流器在控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开的同时还输出故障信号；

所述可编程逻辑控制器根据所述故障信号控制所述膨胀机的进气阀关闭，以及控制所述膨胀机的排气阀打开。

可选地，所述发电机组还包括发电机和蒸发器；

所述发电机与所述膨胀机连接，所述发电机为永磁同步发电机；

所述蒸发器与所述膨胀机连接，所述蒸发器向所述膨胀机输入有机工质。

第二方面，本发明实施例还提供了一种余热利用发电机组预防飞车方法，该方法由本发明任意实施例中的余热利用发电机组预防飞车装置执行，该方法包括：

所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开，同时控制所述报警支路上电；

所述制动回路根据所述报警支路的上电控制所述发电机组与所述耗能电阻之间连接。

可选地，所述制动回路根据所述报警支路的上电控制所述发电机组与所述耗能电阻之间连接包括：

所述继电器的线圈根据所述报警支路的上电控制所述继电器的常开触点吸合，所述第一断路器的线圈根据所述继电器的常开触点的吸合控制所述第一断路器的触点吸合。

可选地，所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所发电机组与所述耗能电阻之间断开的同时还包括：输出故障信号；

所述可编程逻辑控制器根据所述故障信号控制所述膨胀机的进气阀关闭，以及控制所述膨胀机的排气阀打开。

第三方面，本发明实施例还提供一种余热利用发电机组，该余热利用发电机组包括如本发明任意实施例中的余热利用发电机组预防飞车装置。

本发明实施例提供的余热利用发电机组预防飞车装置包括变流器，变流器包括报警支路，变流器在发电机组的输出电压超过阈值电压时控制发电机组与耗能电阻之间断开，同时控制报警支路上电。通过设置制动回路，制动回路根据报警支路的上电控制发电机组与耗能电阻之间连接；即在变流器使发电机组与耗能电阻断开的瞬间，变流器控制报警支路上电，同时制动回路根据报警支路的上电控制发电机组与耗能电阻之间连接，使得在进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的过程中，发电机组与耗能电阻保持连接，耗能电阻充当制动电阻来释放发电机组的转速，从而有效地防止了发电机组在进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的过程中发生飞车，进而在关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀的动作完成后，膨胀机进气阀关闭且排气阀打开，发电机组的转速安全地被降低，保证了发电机组安全。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图；

图2是图1所示余热利用发电机组预防飞车装置在发电机组的输出电压超过阈值电压时的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图，参考图1，该余热利用发电机组预防飞车装置包括：

变流器30，变流器30包括报警支路31；发电机组10通过变流器30电连接耗能电阻20；变流器30在发电机组10的输出电压超过阈值电压时控制所发电机组10与耗能电阻20之间断开，同时控制报警支路31上电；

制动回路40，发电机组10通过制动回路40电连接耗能电阻20；制动回路40与报警支路31并联连接，制动回路40根据报警支路31的上电控制发电机组10与耗能电阻20之间连接。

具体地，在发电机组10中，关闭膨胀机的排气阀并打开膨胀机的进气阀，从而蒸发器向膨胀机输入高温高压有机工质且膨胀机利用有机工质对外做功，膨胀机以此带动发电机13转动，发电机13的转速近似为发电机组10的转速。

变流器30能够对发电机组10的输出电压进行监测，例如实时监测发电机组10的输出电压是否超过阈值电压，阈值电压的具体数值可以事先设置于变流器30中。变流器30内设置有一条报警支路31，当变流器30监测到发电机组10的输出电压超过阈值电压时，变流器30表现为故障，即变流器30能够断开发电机组10与耗能电阻20之间的连接，同时变流器30中的报警支路31通电，以及控制膨胀机的排气阀打开进气阀关闭。报警支路31通电，则报警支路31中有电流流过，此时若报警支路31中设置有报警装置，例如报警指示灯等，则报警装置或者报警指示灯可对外发出报警，以示意发电机组10的输出电压超过阈值电压。控制膨胀机的排气阀打开进气阀关闭，以使蒸发器停止向膨胀机输入有机工质，且膨胀机释放有机工质，从而减少膨胀机对外做功，降低发电机组10的转速。制动回路40与报警支路31并联电连接，因而当报警支路31通电，则制动回路40导通，从而发电机组10、制动回路40以及耗能电阻20的这一支路导通。

发电机组10的输出电压未超过阈值电压的情况下，如图1所示，发电机组10通过变流器30与耗能电阻20电连接，发电机组10通过变流器30向耗能电阻20输出功率，报警支路31未上电，报警支路31中没有电流流过，制动回路40未导通，发电机组10、制动回路40以及耗能电阻20的这一支路断开，耗能电阻20例如是用电负载。

发电机组10的输出电压超过阈值电压的情况下，如图2所示，图2是图1所示余热利用发电机组预防飞车装置在发电机组10的输出电压超过阈值电压时的结构示意图，当发电机组10的转速升高致使发电机组10的输出电压超过阈值电压的情况下，变流器30故障，即变流器30控制发电机组10与耗能电阻20断开电连接，同时控制报警支路31上电以及控制膨胀机的进气阀关闭排气阀打开，那么，制动回路40导通，即发电机组10、制动回路40以及耗能电阻20的这一支路导通，从而使得发电机组10在发电机组10进行膨胀机的进气阀关闭排气阀打开动作的过程中与耗能电阻20保持电连接，耗能电阻20充当制动电阻来释放发电机组10的转速，从而有效地防止了发电机组10在进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的过程中发生飞车，进而在关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀的动作完成后，膨胀机进气阀关闭且排气阀打开，发电机组10的转速安全地被降低，保证了发电机组10安全。因膨胀机进气阀关闭且排气阀打开，使得发电机组10的转速安全地被降至停止后，可手动复位变流器30，变流器30复位，则报警支路31断电，从而制动回路40不导通，可重新回到图1所示的情况。

综上所述，本发明实施例的技术方案，通过设置制动回路40，制动回路40与变流器30的报警支路31并联电连接，当发电机组10因输出电压超过阈值电压使得变流器30故障时，制动回路40根据报警支路31的上电导通发电机组10与耗能电阻20之间的电连接，即使得发电机组10在膨胀机进行进气阀关闭排气阀打开动作的过程中与耗能电阻20保持电连接，耗能电阻20充当制动电阻来释放发电机组10的转速，从而有效地防止了发电机组10在进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的过程中发生飞车。

可选地，图3是本发明实施例提供的另一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图，参考图3，制动回路40包括继电器41和第一断路器42；继电器41的线圈的一端与报警支路31的第一端电连接，继电器41的线圈的另一端与报警支路31的第二端电连接；继电器41的常开触点K的一端与报警支路31的第一端电连接，继电器41的常开触点K的另一端通过第一断路器42的线圈与报警支路31的第二端电连接；第一断路器42的触点Q的一端与发电机组10电连接，第一断路器42的触点Q的另一端与耗能电阻20电连接。

具体地，发电机组10的输出电压超过阈值电压的情况下，变流器30断开发电机组10与耗能电阻20之间电连接的瞬间，报警支路31上电，则继电器41的线圈通电，从而继电器41的常开触点K吸合，进而第一断路器42的线圈通电，从而第一断路器42的触点Q吸合，制动回路40导通，发电机组10、制动回路40以及耗能电阻20的这一支路导通，耗能电阻20充当制动电阻来释放发电机组10的转速，从而有效地防止了发电机组10在进行关闭膨胀机进气阀以及打开膨胀机排气阀动作的过程中发生飞车。

可选地，可参考图3，报警支路31包括故障指示灯310，故障指示灯310的第一端作为报警支路31的第一端，故障指示灯310的第二端作为报警支路31的第二端。

具体地，报警支路31通电，则报警支路31中有电流流过，此时故障指示灯310通电，故障指示灯310可对外发出报警，以示意发电机组10的输出电压超过阈值电压或者示意变流器30故障。

可选地，图4是本发明实施例提供的另一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图，参考图4，变流器30还包括网侧断路器32、机侧断路器34以及整流逆变模块33；发电机组10依次通过机侧断路器34、整流逆变模块33以及网侧断路器32与耗能电阻20连接；变流器30在发电机组10的输出电压超过阈值电压时控制网侧断路器32和机侧断路器34断开，以控制发电机组10与耗能电阻20之间断开。

具体地，本实施例中的变流器30能够对发电机组10的输出电压进行监测，并在发电机组10的输出电压超过阈值电压时断开发电机组10和耗能电阻20之间的电连接，以及控制其报警支路31上电，以及控制膨胀机的排气阀打开进气阀关闭，因此，能够具有上述功能的变流器30均可适用于本实施例中。其中，变流器30包括网侧断路器32、机侧断路器34以及整流逆变模块33，变流器30基于整流逆变模块33，在发电机组10的输出电压超过阈值电压时，通过控制网侧断路器32和机侧断路器34断开，以控制发电机组10与耗能电阻20之间断开。

可选地，图5是本发明实施例提供的另一种余热利用发电机组预防飞车装置的结构示意图，参考图5，发电机组10包括可编程逻辑控制器11和膨胀机12；变流器30在控制发电机组10与耗能电阻20之间断开的同时还输出故障信号；可编程逻辑控制器11根据故障信号控制膨胀机12的进气阀关闭，以及控制膨胀机12的排气阀打开。

具体地，可编程逻辑控制器11用于控机制膨胀机12的进气阀以及排气阀的打开或者关闭。在发电机组10的输出电压超过阈值电压时，变流器30向可编程逻辑控制器11输出故障信号，可编程逻辑控制器11根据故障信号控制膨胀机12的进气阀关闭，以及控制膨胀机12的排气阀打开，以使蒸发器14停止向膨胀机12输入有机工质，且膨胀机12释放有机工质，从而减少膨胀机12对外做功，降低发电机组10的转速。这里，可编程逻辑控制器11根据故障信号控制膨胀机12的进气阀完全关闭排气阀完全打开的整个动作的时长(通常为4秒钟)，大于发电机组10从额定转速到超速的时长(通常为1-2秒钟)。

可选地，继续参考图5，发电机组10还包括发电机13和蒸发器14；发电机13与膨胀机12连接，发电机13为永磁同步发电机；蒸发器14与膨胀机12连接，蒸发器14向膨胀机12输入有机工质。

具体地，蒸发器14用于对膨胀机12提供高温高压的有机工质，膨胀机12根据有机工质对外做功，进而带动发电机13转动，从而发电机13输出电压。正常情况下，发电机13通过变流器30向耗能电阻20输出功率，而当发电机13的输出电压超过额定电压时，变流器30断开发电机13与耗能电阻20之间的电连接并控制报警支路31上电，以及通过可编程逻辑控制器11控制膨胀机12的排气阀打开进气阀关闭，制动回路40因报警支路31上电而导通，从而制动回路40使得发电机13与耗能电阻20在膨胀机12进行排气阀打开进气阀关闭动作的过程中保持电连接，耗能电阻20充当制动电阻来释放发电机组10的转速，从而有效地防止了发电机组10在进行关闭膨胀机12进气阀以及打开膨胀机12排气阀动作的过程中发生飞车。另外，本实施例中的发电机13可以是永磁同步发电机，也可以是其它发电机，本实施例对此不作具体限定。

本发明实施例还提供了一种余热利用发电机组预防飞车方法，该方法由本发明任意实施例中的余热利用发电机组预防飞车装置执行，该方法包括：变流器30在发电机组10的输出电压超过阈值电压时控制发电机组10与耗能电阻20之间断开，同时控制报警支路31上电；制动回路40根据报警支路31的上电控制发电机组10与耗能电阻20之间连接。

具体地，变流器30在发电机组10的输出电压超过阈值电压时，控制发电机组10与耗能电阻20之间断开电连接，同时控制报警支路31上电，制动回路40根据报警支路31的上电控制发电机组10与耗能电阻20之间电连接，以使耗能电阻20充当制动电阻来释放发电机组10的转速，从而有效地防止了发电机组10在进行关闭膨胀机12进气阀以及打开膨胀机12排气阀动作的过程中发生飞车。

可选地，制动回路40根据报警支路31的上电控制发电机组10与耗能电阻20之间连接包括：继电器41的线圈根据报警支路31的上电控制继电器41的常开触点K吸合，第一断路器42的线圈根据继电器41的常开触点K的吸合控制第一断路器42的触点Q吸合。

可选地，变流器在发电机组10的输出电压超过阈值电压时控制所发电机组10与耗能电阻20之间断开的同时还包括：输出故障信号；可编程逻辑控制器11根据故障信号控制膨胀机12的进气阀关闭，以及控制膨胀机12的排气阀打开。

本发明实施例还提供一种余热利用发电机组，该余热利用发电机组包括如本发明任意实施例中的余热利用发电机组预防飞车装置。本发明实施例提供的余热利用发电机组预防飞车方法、余热利用发电机组预防飞车装置以及余热利用发电机组三者属于相同的发明构思，因而能够达到相同的技术效果，重复内容此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种余热利用发电机组预防飞车装置，其特征在于，包括：

变流器，所述变流器包括报警支路；所述发电机组通过所述变流器电连接耗能电阻；所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开，同时控制所述报警支路上电；

制动回路，所述发电机组通过所述制动回路电连接所述耗能电阻；所述制动回路与所述报警支路并联连接，所述制动回路根据所述报警支路的上电控制所述发电机组与所述耗能电阻之间连接。

2.根据权利要求1所述的余热利用发电机组预防飞车装置，其特征在于，所述制动回路包括继电器和第一断路器；

所述继电器的线圈的一端与所述报警支路的第一端电连接，所述继电器的线圈的另一端与所述报警支路的第二端电连接；

所述继电器的常开触点的一端与所述报警支路的第一端电连接，所述继电器的常开触点的另一端通过所述第一断路器的线圈与所述报警支路的第二端电连接；

所述第一断路器的触点的一端与所述发电机组电连接，所述第一断路器的触点的另一端与所述耗能电阻电连接。

3.根据权利要求2所述的余热利用发电机组预防飞车装置，其特征在于，

所述报警支路包括故障指示灯，所述故障指示灯的第一端作为所述报警支路的第一端，所述故障指示灯的第二端作为所述报警支路的第二端。

4.根据权利要求1所述的余热利用发电机组预防飞车装置，其特征在于，所述变流器还包括网侧断路器、机侧断路器以及整流逆变模块；

所述发电机组依次通过所述机侧断路器、所述整流逆变模块以及所述网侧断路器与所述耗能电阻连接；

所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所述网侧断路器和所述机侧断路器断开，以控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开。

5.根据权利要求1所述的余热利用发电机组预防飞车装置，其特征在于，所述发电机组包括可编程逻辑控制器和膨胀机；

所述变流器在控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开的同时还输出故障信号；

所述可编程逻辑控制器根据所述故障信号控制所述膨胀机的进气阀关闭，以及控制所述膨胀机的排气阀打开。

6.根据权利要求5所述的余热利用发电机组预防飞车装置，其特征在于，所述发电机组还包括发电机和蒸发器；

所述发电机与所述膨胀机连接，所述发电机为永磁同步发电机；

所述蒸发器与所述膨胀机连接，所述蒸发器向所述膨胀机输入有机工质。

7.一种余热利用发电机组预防飞车方法，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述余热利用发电机组预防飞车装置执行，所述方法包括：

所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所述发电机组与所述耗能电阻之间断开，同时控制所述报警支路上电；

所述制动回路根据所述报警支路的上电控制所述发电机组与所述耗能电阻之间连接。

8.根据权利要求7所述的余热利用发电机组预防飞车方法，其特征在于，所述制动回路根据所述报警支路的上电控制所述发电机组与所述耗能电阻之间连接包括：

所述继电器的线圈根据所述报警支路的上电控制所述继电器的常开触点吸合，所述第一断路器的线圈根据所述继电器的常开触点的吸合控制所述第一断路器的触点吸合。

9.根据权利要求8所述的余热利用发电机组预防飞车方法，其特征在于，所述变流器在所述发电机组的输出电压超过阈值电压时控制所发电机组与所述耗能电阻之间断开的同时还包括：输出故障信号；

所述可编程逻辑控制器根据所述故障信号控制所述膨胀机的进气阀关闭，以及控制所述膨胀机的排气阀打开。

10.一种余热利用发电机组，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述余热利用发电机组预防飞车装置。

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