CN112343731A - 一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及斯特林发动机发电设备技术领域，公开了一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统。该方法包括：起动时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制发电机获得电源，再控制短路电磁阀闭合，完成起动控制；运行时，工质压力变化率达到设定值时，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内；停车时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制短路电磁阀和排气电磁阀打开，再关闭发电机的电源，完成停车控制。本发明中，斯特林发动机在起动时降低冲击力，提高斯特林发动机的使用寿命，运行中控制斯特林发动机的工质压力维持在一定范围内，提高斯特林发动机的稳定运行能力，停车时避免斯特林发动机出现飞车现象。

Description

一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统

技术领域

本发明涉及斯特林发动机发电设备技术领域，尤其涉及一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统。

背景技术

斯特林发动机，又称热气机，是一种外燃机，能够使用多种形式的能源，无论是常规的液体燃料，还是气体燃料或者固体燃料，甚至太阳能、化学反应能和放射性同位素能源，斯特林发动机均可以工作；同时其振动噪音低，排放污染小，具有良好的环境特性。正是因为有如此明显的优点，斯特林发动机的用途比较广泛。

在实际使用中，在熔盐堆斯特林发动机起动时，如果直接采用发电机拖动斯特林发动机而对斯特林发动机不采取相应的控制方法则有非常大的冲击，对斯特林发动机的寿命性能影响非常大；斯特林发动机运行中，其工质密封在斯特林发动机内部，有一定的缓慢泄露率；在停车或异常发生时，由于熔盐堆不能立刻与斯特林发动机脱离，即斯特林发动机加热器仍能获得热能，斯特林发动机继续处于做功状态，如果不能及时采取控制措施则将引发飞车现象。因此，亟需设计一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统来解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统，在起动时降低斯特林发动机的冲击力，运行中控制斯特林发动机的工质压力维持在一定范围内，保证斯特林发动机稳定做功，在停车时避免斯特林发动机出现飞车现象。

本发明提供的技术方案如下：

一种熔盐斯特林发动机发电控制方法，包括以下步骤：

S101、起动时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制发电机获得电源，再控制短路电磁阀闭合，完成起动控制；

S102、运行时，工质压力变化率达到设定值时，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内；

S103、停车时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制短路电磁阀和排气电磁阀打开，再关闭发电机的电源，完成停车控制。

进一步优选地，步骤S101具体包括：

在起动时，当加热器温度达到设定值T₁，控制发电机获得电源，当转速达到设定值N₁，控制短路电磁阀闭合，完成起动过程。

本技术方案中，在斯特林发动机应用中，需要使工质形成压比才能斯特林发动机做功，但是，起动时如果也带压比，则将使发动机的运动部件承受相当大的冲击力，造成发动机使用寿命和可靠性下降。因此在上述技术方案中，采用先给发电机提供电源，使斯特林发动机起动，当斯特林发动机转速达到设定值时，控制短路电磁阀闭合形成压比驱动斯特林发动机做功，起动时采用本控制方法在起动时将大大减少发动机的运动部件承受的冲击力，有利于提高发动机使用寿命和可靠性。

进一步优选地，步骤S102具体包括：

在运行中，通过引入工质压力变化率来调节工质进排气的气量Q和次数K，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内，通过以下计算方法计算：

当工质压力变化超出额定值P_e的±P₁时，记录时间T₁，当工质压力变化超出额定值的±P₂时，记录时间T₂，每次工质气体进排气的气量Q通过以下计算方法计算获得：Q＝(P₂-P₁)/(T₂-T₁)，工质气体进排气的次数K，通过以下计算方法计算：K＝(P₂-P₁)/Q。

进一步优选地，当工质压力变化超出额定值P_e的+P₂时，工质压力增加，需要进行排气控制，则每隔a秒时间进行排气一次，共进行K次排气控制，每次排气量为Q，期间，如果工质压力在P_e与P+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K次排气控制。

进一步优选地，当工质压力变化超出额定值P_e的-P₂时，工质压力减少，需要进行进气控制，则每隔b秒时间进行进气一次，共进行K+1次进气控制，每次进气量为Q，期间，如果工质压力在P_e与P+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K+1次进气控制。

本技术方案中，斯特林发动机运行中，如果工质气体压力突然变化较大，将会使其振动噪声指标超标，功率不稳，尤其是在工质压力突然变化较大时，造成停机或飞车的概率较高，给斯特林发动机带来不利影响。在本方案中通过引入工质压力变化率来调节工质进排气的气量Q和次数K，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内，同时针对工质压力增大与减少的情况分别采用快排慢进的控制方法，例如：排气时每隔20秒时间进行进气一次，进气时每隔10秒时间进行排气一次，保证了斯特林发动机稳定运行。

进一步优选地，步骤S103具体包括：

停车时，当加热器温度达到设定值T₂，控制短路电磁阀和排气电磁阀打开，控制斯特林发动工质压力在设定额定值P范围内，当转速达到设定值N₂，关闭发电机电源，完成停车控制。

本技术方案中，在斯特林发动机熔盐堆应用中，在停车时如果直接将发电机的电源立刻断开，由于斯特林发动机仍然存在余热做功将导致出现飞车现象而损坏发动机，因此本发明当温度达到停车设定值时，先打开短路电磁阀，使发动机的工质气体压差不存在，同时打开工质排气电磁阀，将发动机内部工质气体降低到设定值，上述措施使发动机失去做功能力，当转速达到停车设定值时再控制关闭发电机的电源，上述控制过程将使停机过程较为平稳，能有效防止停车过程的飞车现象发生。

本发明提供的另一技术方案如下：

一种熔盐斯特林发动机发电控制系统，采用上述中任意一项所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，用于对包括传感器组、执行器组及控制器的熔盐斯特林发动机发电系统进行控制；

所述传感器组设置在斯特林发动机上，用于采集所述斯特林发动机的参数；

所述执行器组包括进气电磁阀、排气电磁阀及短路电磁阀，所述进气电磁阀设置在所述斯特林发动机的进气端，用于使所述进气端导通或断开；所述排气电磁阀设置在所述斯特林发动机的排气端，用于使所述排气端导通或断开；所述短路电磁阀设置在所述进气端与所述排气端之间，用于使所述进气端与所述排气端导通或断开；

所述控制器分别与所述传感器组及所述执行器组连接，用于接收计算所述传感器组实时采集的所述斯特林发动机的参数，基于所述参数以控制对应的执行器组执行相应的控制动作。

本技术方案中，传感器组，分别设置斯特林发动相关部位或管路上，与控制器连接，用于采集斯特林发动机的参数，所述参数包括斯特林发动机转速、加热器管壁温度、进气压力和排气压力。进气电磁阀设置在所述斯特林发动机的工质进气管路上，一端与所述控制器相连接，当接收到所述控制器闭合指令，则外部工质气体进入所述斯特林发动机，反之，当接收到所述控制器打开指令，则工外部质气体与所述斯特林发动机阻断而不能进入。排气电磁阀设置在所述斯特林发动机的工质排气管路上，一端与所述控制器相连接，当接收到所述控制器闭合指令，则所述斯特林发动机内部的工质气体向外排出，反之，当接收到所述控制器打开指令，则所述斯特林发动机内部的工质气体与外部之间阻断而不能排出。短路电磁阀设置在所述斯特林发动机的工质排气管路与工质进气管路之间，一端与所述控制器相连接，当接收到所述控制器闭合指令，则所述斯特林发动机的工质排气管路与工质进气管路之间相隔而不导通，反之当接收到所述控制器开启指令，则所述斯特林发动机的工质排气管路与工质进气管路之间相通而导通。

进一步优选地，所述传感器组包括：

转速传感器，设置在所述斯特林发动机的飞轮罩壳上，并与所述控制器相连接，用于采集所述斯特林发动机的转速；

温度传感器，设置在所述斯特林发动机的加热器管壁上，并与所述控制器相连接，用于采集所述斯特林发动机的加热器管壁温度；

进气压力传感器，设置在所述斯特林发动机的工质进气管路上，并与所述控制器相连接，用于采集所述斯特林发动机的进气工质压力；

排气压力传感器，设置在所述斯特林发动机的工质排气管路上，并与所述控制器相连接，用于采集所述斯特林发动机的排气工质压力。

进一步优选地，所述执行器组还包括：

控制开关，所述控制开关分别与电源、发电机和所述控制器相连接；

当接收到所述控制器的闭合指令时，所述控制开关闭合，使所述电源给所述发电机供电；

当接收到所述控制器的断开指令时，所述控制开关断开，使所述电源与所述发电机断开。

与现有技术相比，本发明的熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统有益效果在于：

本发明中，熔盐堆斯特林发动机发电控制系统中，在起动时，采用先给发电机提供电源，使斯特林发动机起动，当斯特林发动机转速达到设定值时，控制短路电磁阀闭合形成压比驱动斯特林发动机做功，大大减少发动机的运动部件承受的冲击力，有利于提高发动机使用寿命和可靠性；运行中，控制工质压力在设定范围内，同时针对工质压力增大与减少的情况分别采用快排慢进的控制方法，提高斯特林发动机的稳定运行能力；停车时，当温度达到停车设定值时，先打开短路电磁阀，使发动机的工质气体压差不存在，同时打开工质排气电磁阀，将发动机内部工质气体降低到设定值，使发动机失去做功能力，当转速达到停车设定值时再控制关闭发电机的电源，使停机过程较为平稳，能有效防止停车过程的飞车现象。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明斯熔盐斯特林发动机发电控制系统的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明中斯熔盐斯特林发动机发电控制方法的流程示意图；

图3是本发明中斯熔盐斯特林发动机发电控制系统的另一实施例的结构示意图；

图4是本发明中起动控制方法的流程示意图；

图5是本发明中停车控制方法的流程示意图；

图6是本发明中运行中工质压力控制方法的流程示意图。

附图标号说明：

100.发电机，101.斯特林发动机，102.传感器组，103.执行器组，104.控制器，105.电源，106.控制开关，107.温度传感器，108.转速传感器，109.进气压力传感器，110.排气压力传感器，111.短路电磁阀，112.进气电磁阀，113.排气电磁阀，114.加热器。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

作为一个具体实施例，如图1所示，本实施例提供了一种熔盐斯特林发动机发电控制系统，用于控制斯特林发动机101带动发电机100发电，其包括：传感器组102、执行器组103及控制器104。其中，传感器组102设置在斯特林发动机101上，用于采集斯特林发动机101的参数，所述参数包括斯特林发动机转速、加热器管壁温度、进气压力和排气压力。执行器组103分别设置斯特林发动机101的相关部位或管路上，与控制器104连接，根据控制器104的控制指令，执行相应的控制动作，所述的控制动作包括控制开关的打开与闭合、短路电磁阀的打开与闭合、进气电磁阀的打开与闭合和排气电磁阀的打开与闭合。控制器104分别与传感器组102及执行器组103连接，用于接收计算传感器组102实时采集的斯特林发动机101的参数，基于参数以控制对应的执行器组103执行相应的控制动作。

具体地，如图1、图3所示，传感器组102包括：转速传感器108、温度传感器107、进气压力传感器109及排气压力传感器110。其中，转速传感器108设置在斯特林发动机101的飞轮罩壳上，一端与控制器104相连接，用于采集斯特林发动机101的转速。温度传感器107设置在斯特林发动机101的加热器管壁上，一端与控制器104相连接，用于采集斯特林发动机101的加热器管壁温度。进气压力传感器109设置在斯特林发动机101的工质进气管路上，一端与控制器104相连接，用于采集斯特林发动机101的进气工质压力。排气压力传感器110设置在斯特林发动机101的工质排气管路上，一端与控制器104相连接，用于采集斯特林发动机101的排气工质压力。

进一步地，如图1、图3所示，执行器组103包括：控制开关106、进气电磁阀112、排气电磁阀113及短路电磁阀111。其中，控制开关106分别与电源105、发电机100和控制器104相连接。当接收到控制器104的闭合指令时，控制开关106闭合，则电源105给发电机100供电；当接收到控制器104的打开指令时，控制开关106断开，则电源105与发电机100断开，发电机100失去电源。

进气电磁阀112设置在斯特林发动机101的工质进气管路上，进气电磁阀112的一端与控制器104相连接。当进气电磁阀112接收到控制器104闭合指令，则外部工质气体进入斯特林发动机101；反之，当进气电磁阀112接收到控制器104打开指令，则工外部质气体与斯特林发动机101阻断而不能进入。

排气电磁阀113设置在斯特林发动机101的工质排气管路上，排气电磁阀113的一端与控制器104相连接。当排气电磁阀113接收到控制器104的闭合指令，则斯特林发动机101内部的工质气体向外排出；反之，当排气电磁阀113接收到控制器104的打开指令，则斯特林发动机101内部的工质气体与外部之间阻断而不能排出。

短路电磁阀111设置在斯特林发动机101的工质排气管路与工质进气管路之间，短路电磁阀111的一端与控制器104相连接。当短路电磁阀111接收到控制器104的闭合指令，则斯特林发动机101的工质排气管路与工质进气管路之间相隔而不导通；反之，当短路电磁阀111接收到控制器104开启指令，则斯特林发动机101的工质排气管路与工质进气管路之间相通而导通。

控制器104还可基于斯特林发动机101的参数，确定斯特林发动机101执行对应动作的状态。

在另一实施例中，如图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种熔盐斯特林发动机发电控制方法，包括以下步骤：

S101、起动时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制发电机获得电源，再控制短路电磁阀闭合，完成起动控制；

S102、运行时，工质压力变化率达到设定值时，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内；

S103、停车时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制短路电磁阀和排气电磁阀打开，再关闭发电机的电源，完成停车控制。

具体地，步骤S101具体包括：在起动时，当温度传感器107的温度达到设定值T₁时，控制器104控制发电机100获得电源105；当转速传感器108的转速达到设定值N₁时，控制器104控制短路电磁阀111闭合，完成起动过程。

本实施例斯特林发动机熔盐堆应用中，需要使工质形成压比才能斯特林发动机101做功，但是，起动时如果也带压比，则将使斯特林发动机101的运动部件承受相当大的冲击力，造成斯特林发动机101使用寿命和可靠性下降。因此在本实施例中，采用先给发电机100提供电源105，使斯特林发动机101起动，当斯特林发动机101的转速达到设定值时，控制短路电磁阀111闭合形成压比驱动斯特林发动机101做功，起动时采用本控制方法在起动时将大大减少斯特林发动机101的运动部件承受的冲击力，有利于提高斯特林发动机101使用寿命和可靠性。

进一步地，步骤S103具体包括：停车时，当温度传感器107的温度达到设定值T₂时，控制器104控制短路电磁阀111和排气电磁阀113打开，并控制斯特林发动机101工质压力在设定额定值P范围内，当转速传感器108的转速达到设定值N₂，关闭发电机100的电源105，完成停车控制。

本实施例斯特林发动机熔盐堆应用中，在停车时，如果直接将发电,100的电源105立刻断开，由于斯特林发动机101仍然存在余热做功将导致出现飞车现象而损坏斯特林发动机101。因此本实施例中，当温度传感器107的温度达到停车设定值时，先打开短路电磁阀111，使斯特林发动机101的工质气体压差不存在，同时打开工质排气电磁阀113，将斯特林发动机101内部工质气体降低到设定值。上述措施使斯特林发动机101失去做功能力，当转速传感器108的转速达到停车设定值时，控制器104再控制关闭发电机100的电源105。上述控制过程将使停机过程较为平稳，能有效防止停车过程的飞车现象发生。

进一步地，步骤S102具体包括：在运行中，通过引入工质压力变化率来调节工质进排气的气量Q和次数K，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内，通过以下计算方法计算：

当工质压力变化超出额定值P_e的±P₁时，记录时间T₁，当工质压力变化超出额定值的±P₂时，记录时间T₂，每次工质气体进排气的气量Q通过以下计算方法计算获得：Q＝(P₂-P₁)/(T₂-T₁)，工质气体进排气的次数K，通过以下计算方法计算：K＝(P₂-P₁)/Q。

当工质压力变化超出额定值P_e的+P₂时，工质压力增加，需要进行排气控制，则每隔a秒时间进行排气一次，共进行K次排气控制，每次排气量为Q，期间，如果工质压力在P_e与P+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K次排气控制。

当工质压力变化超出额定值P_e的-P₂时，工质压力减少，需要进行进气控制，则每隔b秒时间进行进气一次，共进行K+1次进气控制，每次进气量为Q，期间，如果工质压力在P_e与P+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K+1次进气控制。

本实施例斯特林发动机熔盐堆应用中，如果工质气体压力突然变化较大，将会使其振动噪声指标超标，功率不稳，尤其是在工质压力突然变化较大时，造成停机或飞车的概率较高，给斯特林发动机带来不利影响。在本实施例中通过引入工质压力变化率来调节工质进排气的气量Q和次数K，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内，同时针对工质压力增大与减少的情况分别采用快排慢进的控制方法，例如：排气时每隔20秒时间进行进气一次，进气时每隔10秒时间进行排气一次，保证了斯特林发动机稳定运行。

在另一实施例中，如图3所示，在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种熔盐斯特林发动机发电控制系统。其中，电源105与控制开关106连接，控制开关106与发电机100连接。在发电机100与斯特林发动机101之间的飞轮罩壳上设置转速传感器108进行转速测量，在斯特林发动机101的加热器114上设置温度传感器107用于测量加热器114管壁温度。进气电磁阀112与斯特林发动机101的进气管路相连接，用于增加工质气体。排气电磁阀113与斯特林发动机101的排气管路相连接，用于排放工质气体。在斯特林发动机101的进气管路与排气管路上设置短路电磁阀111，用于隔断工质气体形成压比。在斯特林发动机101的进气管路设置进气压力传感器109，用于测量进气压力。在斯特林发动机101的排气管路设置排气压力传感器110，用于测量排气压力。控制开关106、转速传感器108、温度传感器107、进气电磁阀112、排气电磁阀113、短路电磁阀111、进气压力传感器109和排气压力传感器110分别于控制器104相连接。通过引入转速、加热器管壁温度和工质压力的监测，实现了熔盐斯特林发动机发电精准控制，实现了起动控制、运行控制和停车控制步骤。

如图4所示，本实施例斯特林发动机熔盐堆应用中，起动开始后，熔盐进入斯特林发动机101的加热器114，通过加热器114管壁上的温度传感器107传递的数值，控制器104采集并计算。当控制器104获得温度传感器107的温度达到设定值T1，控制器104发出控制开关KM闭合控制指令，发电机100与电源105接通，斯特林发动机101开始起动。控制器104采集转速传感器108的信号并计算斯特林发动机101的转速，当控制器104计算转速达到设定值N₁时，发出短路电磁阀YV2闭合控制指令，完成起动过程。通过采用先电后闭合控制步骤，在起动时将大大减少发动机的运动部件承受的冲击力，有利于提高发动机使用寿命和可靠性。

如图5所示，本实施例斯特林发动机熔盐堆应用中，停车开始后，熔盐逐渐不再进入斯特林发动机101的加热器114，控制器104计算加热器114管壁上的温度传感器107传递的数值。当其温度达到设定值T₂时，控制器104控制短路电磁阀YV2和排气电磁阀YV3打开，此时工质压力开始减少；当控制器104检测到工质压力达到设定值P时，控制器104控制排气电磁阀YV2关闭。控制器104检测转速达到设定值N₂，控制器104发出控制开关106打开控制指令，发电机100与电源105断开，完成停车控制。通过采用先打开后电控制步骤将使停机过程较为平稳，能有效防止停车过程的飞车现象发生。

如图6所示，在运行中，控制器通过引入工质压力变化率来调节工质压力，具体包括以下步骤：

步骤S201，运行中计算工质压力变化率。

步骤S202,当工质压力变化超出额定值的P_e+P₁时，属于工质压力过大需排气控制，控制器记录P_e+P₁时刻的时间T₁，当控制器测量到工质压力为P_e+P₂时控制器记录P_e+P₂时刻T₂。

步骤S203，控制器计算每次工质气体排气的气量Q通过以下计算方法计算获得：Q＝(P₂-P₁)/(T₂-T₁)；工质气体排气的次数K，通过以下计算方法计算：K＝(P₂-P₁)/Q。

步骤S204，控制器在T₂时刻延迟10秒后起，通过控制排气电磁阀的打开与闭合实现工质排气控制。控制器控制排气电磁阀闭合，此时工质气体开始向外部排出，当工质压力下降Q时，控制器立刻控制排气电磁阀打开，此时工质气体与外部之间阻断而不能排出。控制器记录一次排气控制，等待10秒后再进行一次排气控制操作，如此反复，期间，如果斯特林发动机内的工质气体压力在P_e与P_e+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K次排气控制。

步骤S205，当工质压力变化超出额定值的P_e-P₁时，属于工质压力过小需进气控制，控制器记录P_e-P₁时刻的时间T₁，当控制器测量到工质压力为P-P₂时控制器记录P_e-P₂时刻T₂。

步骤S206，控制器计算每次工质气体进气的气量Q通过以下计算方法计算获得：Q＝(P₂-P₁)/(T₂-T₁)；工质气体进气的次数K，通过以下计算方法计算：K＝(P₂-P₁)/Q。

步骤S207，控制器在T2时刻延迟20秒后起，通过控制进气电磁阀的打开与闭合实现工质进气控制。控制器控制进气电磁阀闭合，此时工质气体开始由外部进入斯特林发动机内部，工质气体压力开始增大，当工质压力增大Q时控制器立刻控制进气电磁阀打开，此时工质气体与外部之间阻断而不能进入。控制器记录一次进气控制，等待20秒后再进行一次进气控制操作，如此反复，期间，如果斯特林发动机内的工质气体压力在P_e与P_e+P₁之间则立刻停止进气控制，否则一直完成K次进气控制。

本实施例斯特林发动机熔盐堆应用中，采用定时定量分段控制步骤，进行快排慢进的控制方法，控制工质压力在设定范围内，保证了斯特林发动机稳定运行。

具体的，在实际操作中，在起动控制时需要预先设置加热器起动温度T₁为550℃，短路电磁阀闭合转速N₁为1397转/分。

具体的，在实际操作中，在停车控制时需要预先设置加热器停车温度T₂为150℃，停车时工质压力设定值P为0.75MPa,短路电磁阀闭合转速N₁为1297转/分。

具体的，在实际操作中，在运行控制中需要预先设置工质压力额定值P_e为4MPa,工质压力变化值P₁为0.1MPa,工质压力变化值P₂为0.4MPa,在工质压力变化值达到P₁时记录此时刻的时间T₁，在工质压力变化值达到P₂时记录此时刻的时间T₂，具体的，在实际操作中，每次工质气体进排气的气量Q通过以下计算方法计算获得：Q＝(P₂-P₁)/(T₂-T₁)；工质气体进排气的次数K，通过以下计算方法计算：K＝(P₂-P₁)/Q。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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 (7)

1.一种熔盐斯特林发动机发电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、起动时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制发电机获得电源，再控制短路电磁阀闭合，完成起动控制；

S102、运行时，工质压力变化率达到设定值时，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内；

S103、停车时，根据斯特林发动机的加热器温度和转速状态，先控制短路电磁阀和排气电磁阀打开，再关闭发电机的电源，完成停车控制。

2.根据权利要求1所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，其特征在于，步骤S101具体包括：

在起动时，当加热器温度达到设定值T₁，控制发电机获得电源，当转速达到设定值N₁，控制短路电磁阀闭合，完成起动过程。

3.根据权利要求1所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，其特征在于，步骤S102具体包括：

在运行中，通过引入工质压力变化率来调节工质进排气的气量Q和次数K，采用定时定量分段控制步骤，控制工质压力在设定范围内，通过以下计算方法计算：

当工质压力变化超出额定值P_e的±P₁时，记录时间T₁，当工质压力变化超出额定值的±P₂时，记录时间T₂，每次工质气体进排气的气量Q通过以下计算方法计算获得：Q＝(P₂-P₁)/(T₂-T₁)，工质气体进排气的次数K，通过以下计算方法计算：K＝(P₂-P₁)/Q。

4.根据权利要求3所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，其特征在于：

当工质压力变化超出额定值P_e的+P₂时，工质压力增加，需要进行排气控制，则每隔a秒时间进行排气一次，共进行K次排气控制，每次排气量为Q，期间，如果工质压力在P_e与P+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K次排气控制。

5.根据权利要求3所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，其特征在于：

当工质压力变化超出额定值P_e的-P₂时，工质压力减少，需要进行进气控制，则每隔b秒时间进行进气一次，共进行K+1次进气控制，每次进气量为Q，期间，如果工质压力在P_e与P+P₁之间则立刻停止排气控制，否则一直完成K+1次进气控制。

6.根据权利要求1所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，其特征在于，步骤S103具体包括：

停车时，当加热器温度达到设定值T₂，控制短路电磁阀和排气电磁阀打开，控制斯特林发动工质压力在设定额定值P范围内，当转速达到设定值N₂，关闭发电机电源，完成停车控制。

7.一种熔盐斯特林发动机发电控制系统，采用上述权利要求1-6中任意一项所述的熔盐斯特林发动机发电控制方法，用于对包括传感器组、执行器组及控制器的熔盐斯特林发动机发电系统进行控制，其特征在于：

所述传感器组设置在斯特林发动机上，用于采集所述斯特林发动机的参数；

所述执行器组包括进气电磁阀、排气电磁阀及短路电磁阀，所述进气电磁阀设置在所述斯特林发动机的进气端，用于使所述进气端导通或断开；所述排气电磁阀设置在所述斯特林发动机的排气端，用于使所述排气端导通或断开；所述短路电磁阀设置在所述进气端与所述排气端之间，用于使所述进气端与所述排气端导通或断开；

所述控制器分别与所述传感器组及所述执行器组连接，用于接收计算所述传感器组实时采集的所述斯特林发动机的参数，基于所述参数以控制对应的执行器组执行相应的控制动作。

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