CN205154291U - 垃圾填埋气体发动机监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及将垃圾填埋场中产生的填埋气作为燃料利用气体机发电的技术，具体涉及一种垃圾填埋气体发动机监控装置，包括：监测装置、安全保护装置、控制装置、辅助控制装置；监测装置对气体发动机的各项运行参数进行采集、分析处理、显示报警等处理；安全保护装置对气体机进行安全系统的保护，提高系统运行的安全性；控制装置对气体发动机的动态稳定进行控制；辅助控制装置对发动机的稳定运行提供可靠的运行环境保障。本实用新型的垃圾填埋气体发动机监控装置作为电站的监控、保护核心，监测、控制气体发动机电站的运行，提升机组综合稳定性，安全性。

Description

垃圾填埋气体发动机监控装置

技术领域

本实用新型涉及垃圾填埋气发电机组电站技术领域，具体涉及一种垃圾填埋气体发动机监控装置。

背景技术

随着能源短缺问题日益严重，人们对填埋气的认识发生了变化，填埋气体的主要成分是甲烷、二氧化碳和少量的微量气体。它是一种温室气体，同时又是一种可燃气体，具有很高的利用价值。垃圾填埋气气体发动机电站发电是将垃圾填埋场中产生的填埋气作为燃料利用气体机发电的技术，是一种将垃圾清洁化、资源化处理的利用方式。垃圾填埋气气体发动机电站监控系统作为电站的监控、保护核心，监测、控制气体发动机电站的运行，提升机组综合稳定性，安全性。

发明内容

为确保气体发动机能够安全、可靠、高效的运行，保证各项参数、报警及安全控制功能正常，本实用新型提供一种垃圾填埋气体发动机监控装置。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种垃圾填埋气体发动机监控装置由气体机发动机监测装置、气体机发动机控制装置、气体机发动机安全保护装置、气体机发动机辅助控制装置组成；气体机发动机监测装置与气体机发动机控制装置相连；气体机发动机安全保护装置与气体机发动机控制装置相连；气体机发动机安全保护装置通过气体机发动机监测装置与气体机发动机控制装置相连；

其中，气体机发动机监测装置通过电缆与气体发动机的转速传感器压力传感器、温度传感器、数字量传感器的信号传输接口相连；气体机发动机控制装置通过电缆与气体发动机的停机装置、节气门、点火、空燃比、爆震的信号传输接口相连；气体机发动机安全保护装置通过电缆与气体发动机的断气阀、转速传感器、压力传感器、温度传感器、本安型传感器、缸温1至缸温n的信号传输接口相连；气体机发动机辅助控制装置通过电缆与气体发动机的电磁阀、滑油泵、冷却水泵、冷却风机的信号传输接口相连。

一种垃圾填埋气体发动机监控装置，所述的气体机发动机监测装置由采集模块Ⅰ、处理模块Ⅰ、显示模块Ⅰ组成；所述处理模块Ⅰ的输入端通过采集模块Ⅰ与气体发动机的转速传感器、压力传感器、温度传感器、数字量传感器的信号传输接口相连，处理模块Ⅰ的输出端通过电缆与显示模块Ⅰ相连。

一种垃圾填埋气体发动机监控装置，所述的气体机发动机控制装置由控制模块Ⅱ、处理模块Ⅱ、控制按钮Ⅱ、显示模块Ⅱ组成，所述处理模块Ⅱ通过控制模块Ⅱ与气体发动机的停机装置、节气门的信号传输接口相连，控制模块Ⅱ的第一输入端与气体机发动机监测装置相连，控制模块Ⅱ的第二输入端与气体机发动机控制装置相连；处理模块Ⅱ的输入端与爆震的信号传输接口相连，处理模块Ⅱ的第一输出端与点火、空燃比的信号传输接口相连，处理模块Ⅱ的第二输出端与显示模块Ⅱ相连。

一种垃圾填埋气体发动机监控装置，所述的气体机发动机安全保护装置由采集模块Ⅲ、安全保护模块、处理模块Ⅲ、缸温保护模块组成，处理模块Ⅲ通过安全保护模块与采集模块Ⅲ相连，采集模块Ⅲ通过电缆与气体发动机的转速传感器、压力传感器、温度传感器、本安型传感器的信号传输接口相连；安全保护模块的第一输出端与断气阀相连，安全保护模块的第二输出端与气体机发动机监测装置相连，安全保护模块的第三输出端与气体机发动机安全保护装置相连；处理模块Ⅲ通过缸温保护模块与气体发动机的缸温1至缸温n的信号传输接口相连；处理模块Ⅲ的输出端与气体机发动机辅助控制装置相连。

一种垃圾填埋气体发动机监控装置，所述的气体机发动机辅助控制装置由控制模块Ⅳ、处理模块Ⅳ、显示模块Ⅳ、控制按钮Ⅳ组成，处理模块Ⅳ通过控制模块Ⅳ与气体发动机的电磁阀、滑油泵、冷却水泵、冷却风机的信号传输接口相连；处理模块Ⅳ的输入端与控制按钮Ⅳ相连，处理模块Ⅳ的输出端与显示模块Ⅳ相连。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：

一种垃圾填埋气体发动机监控装置，包括监测装置、安全保护装置、控制装置、辅助控制装置；监测装置对气体发动机的各项运行参数进行采集、分析处理、显示报警等处理；安全保护装置对气体机进行安全系统的保护，提高系统运行的安全性；控制装置对气体发动机的动态稳定进行控制；辅助控制装置对发动机的稳定运行提供可靠的运行环境保障。该垃圾填埋气体发动机监控装置作为电站的监控、保护核心，能够监测、控制气体发动机电站的运行，提升机组综合稳定性，安全性。

附图说明

图1是垃圾填埋气体发动机监控电气框图。

图中：1、气体机发动机监测装置；2、气体机发动机控制装置；3、气体机发动机安全保护装置；4、气体机发动机辅助控制装置；5、垃圾填埋气体发动机远端计算机监控装置；6、采集模块Ⅰ；7、处理模块Ⅰ；8、显示模块Ⅰ；9、转速传感器；10、压力传感器；11、温度传感器；12、数字量传感器；13、控制模块Ⅱ；14、处理模块Ⅱ；15、控制按钮Ⅱ；16、显示模块Ⅱ；17、停机装置；18、节气门；19、点火；20、空燃比；21、爆震；22、采集模块Ⅲ；23、安全保护模块；24、缸温保护模块；25、处理模块Ⅲ；26、断气阀；27、转速传感器；28、压力传感器；29、温度传感器；30、本安型传感器；31、缸温1；32、缸温n；33、功率管理控制器；34、断路器；35、断气阀；36、控制模块Ⅳ；37、处理模块Ⅳ；38、显示模块Ⅳ；39、控制按钮Ⅳ；40、电磁阀；41、滑油泵；42、冷却水泵；43、冷却风机；44、气体发动机。

具体实施方式

如图1所示，一种垃圾填埋气体发动机监控装置由气体机发动机监测装置1、气体机发动机控制装置2、气体机发动机安全保护装置3、气体机发动机辅助控制装置4组成；气体机发动机监测装置1与气体机发动机控制装置2相连；气体机发动机安全保护装置3与气体机发动机控制装置2相连；气体机发动机安全保护装置3通过气体机发动机监测装置1与气体机发动机控制装置2相连；

其中，气体机发动机监测装置1通过电缆与气体发动机44的转速传感器9、压力传感器10、温度传感器11、数字量传感器12的信号传输接口相连；气体机发动机控制装置2通过电缆与气体发动机44的停机装置17、节气门18、点火19、空燃比20、爆震21的信号传输接口相连；气体机发动机安全保护装置3通过电缆与气体发动机44的断气阀26、转速传感器27、压力传感器28、温度传感器29、本安型传感器30、缸温131至缸温n32的信号传输接口相连；气体机发动机辅助控制装置4通过电缆与气体发动机44的电磁阀40、滑油泵41、冷却水泵42、冷却风机43的信号传输接口相连。

所述的气体机发动机监测装置1由采集模块Ⅰ6、处理模块Ⅰ7、显示模块Ⅰ8组成；所述处理模块Ⅰ7的输入端通过采集模块Ⅰ6与气体发动机44的转速传感器9、压力传感器10、温度传感器11、数字量传感器12的信号传输接口相连，处理模块Ⅰ7的输出端通过电缆与显示模块Ⅰ8相连。

所述的气体机发动机控制装置2由控制模块Ⅱ13、处理模块Ⅱ14、控制按钮Ⅱ15、显示模块Ⅱ16组成，所述处理模块Ⅱ14通过控制模块Ⅱ13与气体发动机44的停机装置17、节气门18的信号传输接口相连，控制模块Ⅱ13的第一输入端与气体机发动机监测装置1相连，控制模块Ⅱ13的第二输入端与气体机发动机控制装置3相连；处理模块Ⅱ14的输入端与爆震19的信号传输接口相连，处理模块Ⅱ14的第一输出端与点火20、空燃比20的信号传输接口相连，处理模块Ⅱ14的第二输出端与显示模块Ⅱ16相连。

所述的气体机发动机安全保护装置3由采集模块Ⅲ22、安全保护模块23、处理模块Ⅲ25、缸温保护模块24组成，处理模块Ⅲ25通过安全保护模块23与采集模块Ⅲ22相连，采集模块Ⅲ22通过电缆与气体发动机44的转速传感器27、压力传感器28、温度传感器29、本安型传感器30的信号传输接口相连；安全保护模块23的第一输出端与断气阀26相连，安全保护模块23的第二输出端与气体机发动机监测装置1相连，安全保护模块23的第三输出端与气体机发动机安全保护装置2相连；处理模块Ⅲ25通过缸温保护模块24与气体发动机44的缸温31至缸温32的信号传输接口相连；处理模块25的输出端与气体机发动机辅助控制装置4相连。

所述的气体机发动机辅助控制装置4由控制模块Ⅳ36、处理模块Ⅳ37、显示模块Ⅳ38、控制按钮Ⅳ39组成，处理模块Ⅳ37通过控制模块Ⅳ36与气体发动机44的电磁阀40、滑油泵41、冷却水泵42、冷却风机43的信号传输接口相连；处理模块37的输入端与控制按钮Ⅳ39相连，处理模块Ⅳ37的输出端与显示模块Ⅳ38相连。

图1介绍了各个装置及气体机发动机监测装置、气体机发动机控制装置、气体机发动机安全保护装置、气体机发动机辅助控制装置、垃圾填埋气体发电机组远端计算机监控装置之间的联动关系；

1、数据有效性判断，垃圾填埋气体机发动机正常运行的参数有温度、压力、排温等，通过将采集信息与所采集参数正常范围进行对比，在控制工作状态下，若采集参数小于越限下限值或大于越限上限值时，判断传感器越限，并给予警示报警；在正常工作状态下，若采集值达到报警设定值范围（低于压力低报警值、高于温度高报警值），判定气体机组监测装置发出声光报警，提醒运营人员检查相关传感器。

2、数据修正，由于温度类信号在采集过程中有传输线路线阻的存在，线阻的采集会造成显示温度比实际温度偏高，为了保证采集信号的正确性，采集电阻值后，在程序中，做一个外部可调电阻对应程序某段电阻值，用采集后的电阻减去外部调节的电阻值，其差值就是趋于实际电阻值，趋于实际温度值。在设计应用中，利用西门子PLC模块的可调电位器，对应程序中，相应的电阻可调字节。在模块调节电位器，使程序采集电阻值“减去”线阻，显示或判断趋于实际值的温度。

3、滤波处理，为解决压力信号压力源抖动问题，需要信息采集模块所采集压力信号进行滤波处理，使用在特定时间段内连续采集N次压力参数并去掉一个最大值，去掉一个最小值，将N-2中间值求算术平均值的方法，使压力滤波掉误差峰值和误差波谷值，更合理的实际压力值，用于显示及判断。

4、数据转换，将所采集的数据进行最终量值变换，将数据转换成PLC易读易应用计算、判断的数字量信息，应用完成后，再将其数字量转化为目标参数，实现机组运行状态的显示，如：电阻值与温度；4-20mA与压力；0-30mV与排温等。

5、远传数据通讯，将数据远传至远端计算机监控单元，用户在远程对机组的运行状态进行监控。

6、在点火系统中，PLC可根据发动起动、空载、部分负载、满载等运行工况对点火提前角进行实时调整，控制燃气机组的起动、运行稳定性；

7、PLC通过测量空气和混合气的流量来计算出空燃比值，通过外部设定固定空燃比设定值，实时针对燃气热值、燃气浓度变化以及燃气机组转速，负载等运行工况变化自动进行精确补偿，控制当前发动机的空燃比值以满足机器对空燃比实际的需求；

8、PLC通过调整气体机组进机混合气进气量的大小实现对气体机组转速的实时调整，完成对气体机的调速；

9、PLC监测气体机内的非控制燃烧过程，在燃烧室内产生高频压力震荡，输出爆震严重等级信息开关量信号，用于气体机报警或控制停车；

10、在点火系统中，PLC可根据发动起动、空载、部分负载、满载等运行工况对点火提前角进行实时调整，控制燃气机组的起动、运行稳定性；

11、PLC通过测量空气和混合气的流量来计算出空燃比值，通过外部设定固定空燃比设定值，实时针对燃气热值、燃气浓度变化以及燃气机组转速，负载等运行工况变化自动进行精确补偿，控制当前发动机的空燃比值以满足机器对空燃比实际的需求；

12、PLC通过调整气体机组进机混合气进气量的大小实现对气体机组转速的实时调整，完成对气体机的调速；

13、PLC监测气体机内的非控制燃烧过程，在燃烧室内产生高频压力震荡，输出爆震严重等级信息开关量信号，用于气体机报警或控制停车；

1、当监测到包括爆震控制器报警、沼气泄露报警、火焰报警、烟雾报警、可燃气烟雾报警等时，切断气体预处理主管路并气体机紧急停机。提高垃圾填埋气气体机发动机的安全运行。

2、缸温保护报警停机：当监控机组单缸排温温度大于690℃时，监控系统保护判断发出声光报警并延时判断确认后，关闭流量阀保护停机；当气体机组某几个气缸超负荷做功，缸温温度升高，监控机组单缸排温温度小于690℃，但机组A列、B列单列平均缸温温度大于660℃时，监控系统保护判断发出声光报警并延时判断确认后，关闭流量阀保护停机；2为当气体机组某气缸超负荷做功，缸温温度升高，监控机组单缸排温温度与本列平均排气温度差绝对值在200℃以上（包含200℃）时，监控系统保护判断系统声光报警并延时判断确认关闭流量阀保护停机；

1、滑油预供与置换：在气体机停机备用状态下，装置可自动定时控制电动滑油输送泵运转，为气体机主轴瓦、汽缸套等运动副注入润滑油对其进行预润滑；在气体机由运行转为停止状态后，装置可自动打开电动滑油输送泵，对滑油进行强制循环，起到对机体内部主要运动部件降温的功能；在气体机运行状态下，对装置的自动滑油置换工作进行初始化，通过控制装置定时器自动投入工作，使滑油置换按照所需时间间隔断续的投入运行；在气体机油底壳（气体机润滑油存储部位）安装滑油液位检测装置，判断滑油置换投入自动运行逻辑中，当滑油液位低于设定值时，暂停滑油置换，并通过报警信息提醒运行人员检查。

2、冷却水恒温：冷却水温度上升过程，机组运行成功后，冷却水循环泵开启，当温度检测装置检测到冷却水温度升高，调整电动三通阀开启角度，由关闭至全开，由小循环到大循环进行冷却，温度继续升高时，逐个开启冷却风机进行冷却，冷却水温度高于设定值，机组冷却水温度高报警通讯至远端提示操作人员检查；冷却水温度下降过程，机组正常运行，冷却水温度持续下降，逐个停止冷却风机，温度继续降低时，调整电动三通阀开启角度，由全开至关闭，由大循环到小循环进行冷却，当发动机停止运行，延时冷却，关闭循环水泵。

Claims (5)

1.一种垃圾填埋气体发动机监控装置，其特征是：由气体机发动机监测装置（1）、气体机发动机控制装置（2）、气体机发动机安全保护装置（3）、气体机发动机辅助控制装置（4）组成；气体机发动机监测装置（1）与气体机发动机控制装置（2）相连；气体机发动机安全保护装置（3）与气体机发动机控制装置（2）相连；气体机发动机安全保护装置（3）通过气体机发动机监测装置（1）与气体机发动机控制装置（2）相连；

其中，气体机发动机监测装置（1）通过电缆与气体发动机（44）的转速传感器（9）、压力传感器（10）、温度传感器（11）、数字量传感器（12）的信号传输接口相连；气体机发动机安全保护装置（2）通过电缆与气体发动机（44）的停机装置（17）、节气门（18）、点火（19）、空燃比（20）、爆震（21）的信号传输接口相连；气体机发动机控制装置（3）通过电缆与气体发动机（44）的断气阀（26）、转速传感器（27）、压力传感器（28）、温度传感器（29）、本安型传感器（30）、缸温（31）至缸温（32）的信号传输接口相连；气体机发动机辅助控制装置（4）通过电缆与气体发动机（44）的电磁阀（40）、滑油泵（41）、冷却水泵（42）、冷却风机（43）的信号传输接口相连。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋气体发动机监控装置，其特征是：所述的气体机发动机监测装置（1）由采集模块Ⅰ（6）、处理模块Ⅰ（7）、显示模块Ⅰ（8）组成；所述处理模块Ⅰ（7）的输入端通过采集模块Ⅰ（6）与气体发动机（44）的转速传感器（9）、压力传感器（10）、温度传感器（11）、数字量传感器（12）的信号传输接口相连，处理模块Ⅰ（7）的输出端通过电缆与显示模块Ⅰ（8）相连；处理模块Ⅰ（7）通过垃圾填埋气体发电机组远端计算机监控装置（5）与功率管理控制器（33）相连。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋气体发动机监控装置，其特征是：所述的气体机发动机控制装置（2）由控制模块Ⅱ（13）、处理模块Ⅱ（14）、控制按钮Ⅱ（15）、显示模块Ⅱ（16）组成，所述处理模块Ⅱ（14）通过控制模块Ⅱ（13）与气体发动机（44）的停机装置（17）、节气门（18）的信号传输接口相连，控制模块Ⅱ（13）的第一输入端与气体机发动机监测装置（1）相连，控制模块Ⅱ（13）的第二输入端与气体机发动机控制装置（3）相连；处理模块Ⅱ（14）的输入端与爆震（19）的信号传输接口相连，处理模块（14）的第一输出端与点火（20）、空燃比（20）的信号传输接口相连，处理模块Ⅱ（14）的第二输出端与显示模块Ⅱ（16）相连。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋气体发动机监控装置，其特征是：所述的气体机发动机安全保护装置（3）由采集模块Ⅲ（22）、安全保护模块（23）、处理模块Ⅲ（25）、缸温保护模块（24）组成，处理模块Ⅲ（25）通过安全保护模块（23）与采集模块（22）相连，采集模块Ⅲ（22）通过电缆与气体发动机（44）的转速传感器（27）、压力传感器（28）、温度传感器（29）、本安型传感器（30）的信号传输接口相连；安全保护模块（23）的第一输出端与断气阀（26）相连，安全保护模块（23）的第二输出端与气体机发动机监测装置（1）相连，安全保护模块（23）的第三输出端与气体机发动机安全保护装置（2）相连；处理模块（25）通过缸温保护模块（24）与气体发动机（44）的缸温1（31）至缸温n（32）的信号传输接口相连；处理模块Ⅲ（25）的输出端与气体机发动机辅助控制装置（4）相连。

5.根据权利要求1所述的一种垃圾填埋气体发动机监控装置，其特征是：所述的气体机发动机辅助控制装置（4）由控制模块Ⅳ（36）、处理模块Ⅳ（37）、显示模块Ⅳ（38）、控制按钮Ⅳ（39）组成，处理模块Ⅳ（37）通过控制模块Ⅳ（36）与气体发动机（44）的电磁阀（40）、滑油泵（41）、冷却水泵（42）、冷却风机（43）的信号传输接口相连；处理模块Ⅳ（37）的输入端与控制按钮Ⅳ（39）相连，处理模块（37）的输出端与显示模块Ⅳ（38）相连。