CN206788591U - 基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，该系统包括：工业控制计算机；通讯模块，通讯模块包括：内燃机组CAN通讯模块、内燃机组OBD通讯模块和DCS通讯总线模块；采集处理模块，采集处理模块包括：输入数据采集处理模块、输出数据采集处理模块和余热数据采集处理模块；本地远程数据通讯模块；云服务器，所述云服务器与所述本地远程数据通讯模块进行通讯。本实用新型的可以实时监控系统及各子系统的实时效率，增加企业的综合经济效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物质电厂技术领域，特别涉及一种基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统。
背景技术
中国是秸秆储量资源巨大的国家，秸秆总储量达8亿吨以上，其中约50％可以用来实现生物质多联产。在生物质电厂的应用过程中，效率在20-30％之间，普遍很低。其中，一方面是机组的发电效率低，虽然设计发电效率标称在37-42％，但在实际过程中由于秸秆产生的混合气热值低、混合气成分不稳定等诸多因素，使得生物质电厂的实际发电效率较低，直接影响到企业的经济效益，另一方面是能源综合利用效率低。所以对生物质电厂的实时数据进行监控，并处理分析多个生物电厂的大数据寻求更好的能效提升方法是十分必要的。
相关技术中，生物质电厂综合效率是人工进行统计，大约每月或季度才统计一次，统计不及时，使得很难推进和落实节能提效工作。另外，在进行人工统计中，只注重发电或只注重供热和供冷，不注重能源效率分析，也使得生物质电厂实际运行效率十分低下，从而造成多个生物质电厂亏损。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统。该系统可以实时监控系统及各子系统的实时效率，帮助企业监控生物质机组运行及能源综合利用状况，找出潜在的节能空间，提高生物质电厂的竞争力，增加企业的综合经济效益。
为了实现上述目的，本实用新型公开了一种基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，所述生物质电厂包括：发动机、气化炉组、余热利用设备、供热计量设备和供冷计量设备，包括：工业控制计算机，所述工业控制计算机用于采集和分析数据，并将分析结果通过界面显示；通讯模块，所述通讯模块包括：内燃机组CAN通讯模块，所述内燃机组CAN通讯模块的一端与天然气内燃机核心控制器ECU的CAN总线接口相连，用于采集所述发动机的关键参数；内燃机组OBD通讯模块，所述内燃机组OBD通讯模块的一端与天然气内燃机核心控制器ECU的OBD总线接口连接，用于采集所述发动机的关键参数；DCS通讯总线模块，所述的DCS通讯总线模块的一端分别与所述气化炉组、余热利用设备、供热计量设备和供冷计量设备连接；采集处理模块，所述采集处理模块包括：输入数据采集处理模块，所述输入数据采集处理模块分别与所述DCS通讯总线模块的另一端、所述内燃通讯机组CAN模块的另一端和内燃机组OBD通讯模块的另一端相连，以通过所述内燃机组CAN或OBD通讯接口读取混合气流量、热值数据，并与所述DCS通讯总线模块采集的所述气化炉组生物质气总流量参数进行比较，得到生物质电厂输入系统的总能量；输出数据采集处理模块，所述输出数据采集处理模块与所述DCS通讯总线模块的另一端相连，以通过所述DCS通讯总线模块读取发电负荷、读取所述供热计量设备的供热总出口流量、进/回水温度参数,读取所述供冷计量设备的供冷总出口流量、进/回水温度参数；余热数据采集处理模块，所述余热数据采集处理模块与所述DCS通讯总线模块的另一端相连，以通过所述DCS通讯总线模块读取所述内燃机组的原烟气温度、烟气流量、排烟利用后的温度，同时读取缸套冷却水的流量、进回温度；本地远程数据通讯模块，所述本地远程数据通讯模块用于实现大数据传输，将多个生物质电厂的数据集中传输到能源监控中心；云服务器，所述云服务器与所述本地远程数据通讯模块进行通讯，用于处理所述多个所述生物质电厂的数据，其中，云服务器至少与一个所述生物质电厂进行通讯。
根据本实用新型的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，利用采集处理模块通过通信模块将输入、输出能量数据以及天然气内燃机组的关键参数进行采集并发送至工业控制计算机中，以对数据进行处理，并通过本地远程数据通讯模块与云服务器进行实时通信，可以实时监控系统及各子系统的实时效率，帮助企业监控生物质机组运行及能源综合利用状况，找出潜在的节能空间，提高生物质电厂的竞争力，增加企业的综合经济效益。
另外，根据本实用新型上述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，还包括：光电耦合隔离模块，所述光电耦合隔离模块设置在所述采集处理模块与所述通讯模块之间，用于保证数据传输安全和抗干扰。
进一步地，所述云服务器与所述本地远程数据通讯模块之间通过高速互联网进行通讯。
进一步地，所述内燃机组CAN通讯模块以只读模式从天然气内燃机核心控制器接口进行数据采集，其中，所述天然气内燃机核心控制器接口支持CAN总线接口。
进一步地，所述内燃机组OBD通讯模块以只读模式从天然气内燃机核心控制器接口进行数据采集，其中，所述天然气内燃机核心控制器接口支持OBD总线接口。
进一步地，所述工业控制计算机包括：装载和需求设计软件系统。
进一步地，所述生物质电厂为气、电、炭、热、肥多联电厂。
进一步地，所述生物质电厂为生物质热电联产电厂。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型一个实施例的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统的结构图；以及
图2是根据本实用新型另一个实施例的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
以下结合附图描述根据本实用新型实施例的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统。
图1是根据本实用新型一个实施例的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统的结构图。
在介绍本系统之前，首先了解的是，生物质电厂至少包括：发动机1、气化炉组2、余热利用设备3、供热计量设备4和供冷计量设备5。其中，余热利用设备3，可以为余热锅炉，可以为余热利用型溴化锂空调双效或单效机组，也可以为板式换热设备。
如图1所示，根据本实用新型一个实施例的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统100，包括：工业控制计算机10、通讯模块20、采集处理模块30、本地远程数据通讯模块40和云服务器50。
其中，工业控制计算机10用于采集和分析数据，并将分析结果通过界面显示。例如，工业控制计算机10内安装有开发的嵌入式组态软件系统，对实时采集的全部数据，按照能源模型及各种优化算法进行计算分析，计算出系统输入燃料能量、实时和累计供出热量、冷量，进而计算出综合热效率、内燃机组热效率、余热利用效率，并在触摸屏的界面上显示。优选的，工业控制计算机10采用无风扇工业计算机，采取通用组态软件实现功能需求设计、便于二次开发与升级。
通讯模块20包括：内燃机组CAN通讯模块21、内燃机组OBD通讯模块22和DCS通讯总线模块23。具体，内燃机组CAN通讯模块21的一端与天然气内燃机核心控制器ECU的CAN总线接口相连，用于采集发动机的关键参数，关键参数例如点火提前角、喷气时间、转速及故障码信息，内燃机组OBD通讯模块22的一端与天然气内燃机核心控制器ECU的OBD总线接口连接，用于采集所述发动机的关键参数，关键参数例如点火提前角、喷气时间、转速及故障码信息，DCS通讯总线模块23的一端分别与气化炉组2、余热利用设备3、供热计量设备4和供冷计量设备连接5。
采集处理模块30包括：输入数据采集处理模块31、输出数据采集处理模块32和余热数据采集处理模块33。具体，输入数据采集处理模块31分别与DCS通讯总线模块23的另一端、内燃通讯机组CAN模块21的另一端和内燃机组OBD通讯模块22的另一端相连，以通过内燃机组CAN或OBD通讯接口读取混合气流量、热值数据，并与DCS通讯总线模块采集23的气化炉组2生物质气总流量参数进行比较，得到生物质电厂输入系统的总能量，输出数据采集处理模块32与DCS通讯总线模块23的另一端相连，以通过DCS通讯总线模块23读取发电负荷、读取供热计量设备4的供热总出口流量、进/回水温度参数,读取供冷计量设备5的供冷总出口流量、进/回水温度参数，余热数据采集处理模块33与DCS通讯总线模块23的另一端相连，以通过DCS通讯总线模块23读取内燃机组的原烟气温度、烟气流量、排烟利用后的温度，同时读取缸套冷却水的流量、进回温度。
本地远程数据通讯模块40用于实现大数据传输，将多个生物质电厂的数据集中传输到能源监控中心。
云服务器50，与本地远程数据通讯模块40进行通讯，用于处理多个所述生物质电厂的数据，其中，云服务器至少与一个所述生物质电厂进行通讯。云服务器50可以对应多个本地远程通讯模块，若一个生物质电厂具有一套本地远程通讯模块，则可以处理多个生物质电厂的数据。云服务器50可以对云端大量的生物质能电厂运行数据进行计算处理、统计分析、历史记录查询等，使用高级数学方法，进一步进行大数据挖掘、分析。
其中，内燃机组CAN通讯模块21包括CAN总线接收硬件电路，内燃机组OBD通讯模块22包括OBD接收硬件电路。
值得注意的是，工业控制计算机10，通讯模块20包括：内燃机组CAN通讯模块21、内燃机组OBD通讯模块22和DCS通讯总线模块23，采集处理模块30包括：输入数据采集处理模块31、输出数据采集处理模块32和余热数据采集处理模块33，本地远程数据通讯模块40设置在生物质电厂中，采集生物质电厂的数据信息，云服务器50与本地远程数据通讯模块40通讯，获取这个生物质电厂的数据信息，当云服务器50通过与多个本地远程数据通讯模块40通讯时，可以获取多个生物质电厂的数据信息，实现大数据的综合应用。
根据本实用新型的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，利用采集处理模块通过通信模块将输入、输出能量数据以及天然气内燃机组的关键参数进行采集并发送至工业控制计算机中，以对数据进行处理，并通过远程数据通讯模块与云服务器进行实时通信，可以实时监控系统及各子系统的实时效率，帮助企业监控生物质机组运行及能源综合利用状况，找出潜在的节能空间，提高生物质电厂的竞争力，增加企业的综合经济效益。
值得注意的是，系统100由1个DCS通讯总线模块23和多个气化炉2构成，其中，至少由1个DCS通讯总线模块23和1个气化炉构成。
结合图2所示，系统100由1台云服务器50和多个生物质电厂客户端装置构成，至少由1台云服务器和1个生物质电厂客户端装置构成。也就是说，每个生物质电厂中包括一个本地远程数据通讯模块40与云服务器50进行通讯。有利于全面监控生物质电厂的用能及能效及余热利用状态，提高能源综合利用效率。
结合图1所示，基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统100还包括：光电耦合隔离模块60，光电耦合隔离模块60设置在采集处理模块30与通讯模块20之间，用于保证数据传输安全和抗干扰。
进一步地，云服务器与所述本地远程数据通讯模块之间通过高速互联网进行通讯。避免了传统GPRS到internet网络的数据流量费用问题，能够实现海量数据传输，毫秒级刷新，优选为有线高速互联网传输。
在一些实施例中，内燃机组CAN通讯模块21以只读模式从天然气内燃机核心控制器接口进行数据采集，其中，天然气内燃机核心控制器接口支持CAN总线接口。内燃机组OBD通讯模块22以只读模式从天然气内燃机核心控制器接口进行数据采集，其中，天然气内燃机核心控制器接口支持OBD总线接口。
可知，天然气内燃机工作参数采集同时支持CAN总线或OBD协议，提高了系统100对发动机1的兼容性。其中，可以监控如下天然气内燃机参数：发动机转速、冷却液温度、进气歧管压力、进气温度、空气流速、节气门位置、混合气流量、混合气热值、氧传感器电压、燃油压力等。输入数据采集处理模块31可以通过内燃机组CAN通讯模块21或者内燃机组OBD通讯模块22将这些参数进行采集，最终显示在工业控制计算机10中，实现了实时监控天然气内燃机的经济运行特性。
作为一个示例，为了提高数据的安全性和系统性能，在客户端完成存储有关系统100设置的数据信息，大量的生物质电厂的能源数据与处理结果、与云服务器50的数据同步。
在一些实施例中，工业控制计算机10包括：装载和需求设计软件系统，可以完成本地的数据高速采集、计算、展示、报警功能及远程通讯功能，在本地以分布式方式完成部分计算分析。另外，为了提高数据的安全性和系统性能，在客户端工业计算机设计了固态硬盘储存。完成存储有关系统设置的数据信息、大量的生物质电厂客户端的能源数据计算与预处理结果、与云服务器的数据同步。
在一些实施例中，所述生物质电厂可以为气、电、炭、热、肥多联电厂，或者生物质电厂可以为生物质热电联产电厂。其中，生物质电厂应优先为城市、县、镇地区实现气、电、热、冷多联供，同时生产活性炭和有机碳肥。
通过以上几个方面，改变了生物质电厂只注重发电、供热和供冷的现状，实时掌握系统效率和各个关键子系统的效率，同时能够获取各个生物质电厂用能、供能数据、能耗指标数据，方便开展对标工作。并对于指导生物质电厂生产，分析能耗指标有显著的指导作用意义，非常值得推广，同时符合国家新能源及能源互联网战略。
对于各个生物质电厂来说，通过使用系统100，全面监控天然气内燃机的运行状态，提高内燃机运行的经济性，改善内燃机节能运行特性；同时提高内燃机的易维护性，降低维护成本。如果发现某个内燃机组效率低于设定值，则可以通过关闭一些机组，使得气化炉组2产生的混合气集中进入少量机组，提高发电效率，进而提高全厂综合效率。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述生物质电厂至少包括：发动机、气化炉组、余热利用设备、供热计量设备和供冷计量设备，包括：
工业控制计算机，所述工业控制计算机用于采集和分析数据，并将分析结果通过界面显示；
通讯模块，所述通讯模块包括：
内燃机组CAN通讯模块，所述内燃机组CAN通讯模块的一端与天然气内燃机核心控制器ECU的CAN总线接口相连，用于采集所述发动机的关键参数；
内燃机组OBD通讯模块，所述内燃机组OBD通讯模块的一端与天然气内燃机核心控制器ECU的OBD总线接口连接，用于采集所述发动机的关键参数；
DCS通讯总线模块，所述的DCS通讯总线模块的一端分别与所述气化炉组、余热利用设备、供热计量设备和供冷计量设备连接；
采集处理模块，所述采集处理模块包括：
输入数据采集处理模块，所述输入数据采集处理模块分别与所述DCS通讯总线模块的另一端、所述内燃机组CAN通讯模块的另一端和内燃机组OBD通讯模块的另一端相连，以通过所述内燃机组CAN或OBD通讯接口读取混合气流量、热值数据，并与所述DCS通讯总线模块采集的所述气化炉组生物质气总流量参数进行比较，得到生物质电厂输入系统的总能量；
输出数据采集处理模块，所述输出数据采集处理模块与所述DCS通讯总线模块的另一端相连，以通过所述DCS通讯总线模块读取发电负荷、读取所述供热计量设备的供热总出口流量、进/回水温度参数,读取所述供冷计量设备的供冷总出口流量、进/回水温度参数；
余热数据采集处理模块，所述余热数据采集处理模块与所述DCS通讯总线模块的另一端相连，以通过所述DCS通讯总线模块读取所述内燃机组的原烟气温度、烟气流量、排烟利用后的温度，同时读取缸套冷却水的流量、进回温度；
本地远程数据通讯模块，所述本地远程数据通讯模块用于实现大数据传输，将多个生物质电厂的数据集中传输到能源监控中心；
云服务器，所述云服务器与所述本地远程数据通讯模块进行通讯，用于处理所述多个所述生物质电厂的数据，其中，云服务器至少与一个所述生物质电厂进行通讯。
2.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，还包括：
光电耦合隔离模块，所述光电耦合隔离模块设置在所述采集处理模块与所述通讯模块之间，用于保证数据传输安全和抗干扰。
3.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述云服务器与所述本地远程数据通讯模块之间通过高速互联网进行通讯。
4.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述内燃机组CAN通讯模块以只读模式从天然气内燃机核心控制器接口进行数据采集，其中，所述天然气内燃机核心控制器接口支持CAN总线接口。
5.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述内燃机组OBD通讯模块以只读模式从天然气内燃机核心控制器接口进行数据采集，其中，所述天然气内燃机核心控制器接口支持OBD总线接口。
6.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述工业控制计算机包括：装载和需求设计软件系统。
7.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述生物质电厂为气、电、炭、热、肥多联电厂。
8.根据权利要求1所述的基于生物质电厂的能效分析和远程监控系统，其特征在于，所述生物质电厂为生物质热电联产电厂。
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| CN108224787A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-06-29 | 湖北金雄节能科技股份有限公司 | 余热回收监测方法 |
| CN109709839A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-05-03 | 国家电网有限公司 | 一种生物质电厂多级实时监控方法 |
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