CN208890696U - 一种方舱电站及其冷却变频控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种方舱电站及其冷却变频控制系统，冷却变频控制系统包括轴流风机、为轴流风机提供电源的三相电源电路和控制轴流风机运行的风机控制电路，三相电源电路连接于轴流风机和方舱电站中发电机的三个动力输出端之间，且三相电源电路的通断受控于风机控制电路。风机控制电路包括变频器和与变频器的输入端电连接的温控装置，变频器串接于三相电源电路中，温控装置用于获取方舱电站中机组冷却液温度信息；方舱电站包括上述的冷却变频控制系统。本实用新型基于机组冷却液温度和变频器控制轴流风机的输出转速和功率，从而降低轴流风机平均输出功率,降低机组燃油耗，提高机组运行性能。

Description

一种方舱电站及其冷却变频控制系统

技术领域

本实用新型属于方舱电站技术领域，尤其是涉及一种用于方舱电站的冷却变频控制系统及其采用该冷却变频控制系统的方舱电站。

背景技术

方舱电站为一种半密封型的发电机组，也称作集装箱电站，其一般作为大型偏远施工工地现场电源，工作条件恶劣，使用负荷变动大。

方舱电站即发电机组，包括发电机、发动机、机组控制器和冷却系统等；其冷却系统用于对机组冷却液(具体为发动机中冷却液)进行冷却，主要由一台或多台轴流风机以及冷却水箱组成。该冷却系统保证了满载以及高温条件下,发电机组能安全可靠的运行。目前冷却系统中的轴流风机不受温度条件和机组控制器的直接管控；在发电机组运行或负荷投入后即投入运行，并不能根据发电机组运行状况、发电机组实际温升需求，控制改变轴流风机的输出功率。当发电机组空载、半载等状况，发电机组温度会较低，而轴流风机一直工作，必定会增加燃油损耗，造成能源浪费。尤其是当发电机组异常工作时，轴流风机无法停止工作，无法确保轴流风机自身运行的安全可靠性。

同时,发电机组温度偏低与偏高都会影响发电机组冷却和传动机构润滑性能，因此发电机组温升需求是冷却系统中的关键考虑点。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型解决的第一个技术问题是，提供一种用于方舱电站的冷却变频控制系统，基于机组温度进行冷却变频控制，以提高机组运行性能，达到节能降耗目的。

作为同一个技术构思，本实用新型所解决的另一个技术问题是，提供一种使用上述冷却变频控制系统的方舱电站。

为解决上述第一个技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种方舱电站的冷却变频控制系统，所述冷却变频控制系统包括轴流风机、为所述轴流风机提供电源的三相电源电路和控制所述轴流风机运行的风机控制电路，所述三相电源电路连接于所述轴流风机和所述方舱电站中发电机的三个动力输出端之间，且所述三相电源电路的通断受控于所述风机控制电路。

所述风机控制电路包括变频器和与所述变频器的输入端电连接的温控装置，所述变频器串接于所述三相电源电路中，所述温控装置用于获取所述方舱电站中机组冷却液温度信息；所述变频器的电源端与所述方舱电站中机组控制器的输出控制端电连接。

在上述技术方案中优选的，所述温控装置包括温度控制器和用于检测所述机组冷却液温度的温度传感器，所述温度传感器与所述温度控制器的输入端电连接，所述温度控制器的输出端与所述变频器的输入端电连接，所述温度控制器的两个电源端分别与一个所述动力输出端及所述发电机的零线端电连接。

在上述技术方案中优选的，所述温度控制器的所述电源端与所述动力输出端相连接的支路上串接有第一熔断器或第一微型断路器。

在上述技术方案中优选的，所述温控装置包括用于检测所述机组冷却液温度的温度传感器，所述温度传感器与所述变频器的输入端电连接。

在上述技术方案中优选的，所述三相电源电路包括断路器，所述断路器串接于三个所述动力输出端与所述变频器之间，所述变频器与所述轴流风机电连接。

在上述技术方案中优选的，所述机组控制器的信号输入端与所述发电机的三个所述动力输出端对应相连接，且所述信号输入端与三个所述动力输出端相连接的支路上串接有第二熔断器或第二微型断路器。

在上述技术方案中优选的，所述断路器与所述变频器之间串接有交流接触器，所述交流接触器受控于所述机组控制器。

为解决上述第二个技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种方舱电站，包括发电机、发动机和机组控制器，还包括上述提到的用于方舱电站的冷却变频控制系统，所述机组控制器由蓄电池供电，所述发电机的三个所述动力输出端与机组负荷断路器相连接。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的冷却变频控制系统，其中的风机控制电路与原有的风机控制电路相比，增加了温控装置和变频器；温控装置将获取的机组冷却液温度信号即电阻量信号转化为4-20mA模拟量信号上传给变频器，变频器对接受的信号进行处理后，通过变频器内置的PID闭环控制逻辑调节轴流风机的输出转速，进而调节轴流风机的输出功率，即变频器可自动调节轴流风机输出转速与功率，实现闭式循环，达到节能降耗目的。通过变频器控制，可以实现轴流风机软启动，减少电路电流冲击，降低机组噪声；其中温控装置中的温度控制器可以实时显示机组冷却液温度。

同时，变频器的上电受控于机组控制器，使轴流风机在机组异常工作中停止运行，保护轴流风机运行安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型方舱电站及其冷却变频控制系统中的第一种电路原理图；

图2是本实用新型方舱电站及其冷却变频控制系统中的第二种电路原理图；

图3是本实用新型方舱电站及其冷却变频控制系统中的第三种电路原理图；

图4是变频器的工作原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，以控制一个轴流风机M1为例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：

如图1所示，一种方舱电站及其冷却变频控制系统，冷却变频控制系统包括轴流风机M1，轴流风机M1和方舱电站中发电机GF的三个动力输出端U、V、W之间连接有三相电源电路，且三相电源电路的通断受控于风机控制电路。

风机控制电路包括变频器VVVF1和与变频器VVVF1的输入端电连接的温控装置WK，变频器VVVF1串接于三相电源电路中，温控装置WK用于获取方舱电站中机组冷却液温度信息。变频器VVVF1的电源端与方舱电站中机组控制器U1的输出控制端电连接，当机组控制器U1检测到发电机GF输出电压达到额定值时，向变频器VVVF1输出允许运行的启动信号。

其中：三相电源电路包括断路器QF2，断路器QF2串接于三个动力输出端U、V、W与变频器VVVF1之间，变频器VVVF1与轴流风机M1电连接。在三相电源电路中，断路器QF2用于轴流风机M1的短路保护，当轴流风机M1出现异常，发生短路故障时，相应断路器QF2跳闸，切断电路，防止故障进一步扩大。

本实施例中，温控装置WK包括温度控制器U2和用于检测机组冷却液温度的温度传感器Rt，温度传感器Rt与温度控制器U2的输入端电连接，温度控制器U2的输出端与变频器VVVF1的输入端电连接，温度控制器U2的两个电源端分别与一个动力输出端U及发电机GF的零线端N电连接。温度控制器U2的电源端与动力输出端U相连接的支路上串接有第一熔断器FU1或第一微型断路器。

机组控制器U1的信号输入端与发电机GF的三个动力输出端U、V、W对应相连接，且信号输入端与三个动力输出端U、V、W相连接的支路上串接有第二熔断器FU1或第二微型断路器。机组控制器U1由蓄电池供电，发电机GF的三个动力输出端U、V、W还与机组负荷断路器QF1相连接。

具体工作原理：

方舱电站即发电机组正常启动运行后，发电机GF开始建压，机组控制器U1检测电压达到额定值，机组控制器U1向变频器VVVF1输出允许运行的启动信号，利用变频器VVVF1实现轴流风机M1的软启动，减少电路电流冲击，降低机组噪声。同时温度传感器Rt检测机组冷却液的温度并将温度信号传送到温度控制器U2；温度控制器U2将温度信号变换为4-20mA或0-20Ma模拟量后传送给变频器VVVF1，变频器VVVF1进行模拟量处理后，通过内置的PID闭环控制逻辑调节输出给轴流风机M1电流值来调节轴流风机M1的输出转速，进而调节轴流风机M1的输出功率，即变频器VVVF1可自动调节轴流风机M1输出转速与功率，实现闭式循环，达到节能降耗目的。

当机组负荷增加或者由于环境温度升高，导致机组冷却液有温度升高趋势；变频器VVVF1会自动升高轴流风机M1转速，加大冷却功率，保证机组温度恒定；反之亦然。

当方舱电站即发电机组异常工作时，机组控制器U1不会向变频器VVVF1输出允许运行的启动信号，轴流风机M1停止工作，可以保护轴流风机M1自身运行的安全可靠。通过变频器VVVF1可以实现对轴流风机M1过流、过压等保护控制，避免故障进一步产生与扩大，变频器VVVF1在一定程度上可担当电机保护器的角色。

实施例二：

实施例二与实施例一的构思和工作原理基本相同，不同之处在于温控装置WK组成不同。

如图2所示，温控装置WK包括用于检测机组冷却液温度的温度传感器Rt，温度传感器Rt直接与变频器VVVF1的输入端电连接，由变频器VVVF1直接对温度传感器Rt传送的温度模拟量进行处理，处理后再通过内置的PID闭环控制逻辑调节输出给轴流风机M1电流值来调节轴流风机M1的输出转速，进而调节轴流风机M1的输出功率，即变频器VVVF1可自动调节轴流风机M1输出转速与功率，实现闭式循环，达到节能降耗目的。

实施例三：

实施例三与实施例一的构思和工作原理基本相同，不同之处在于：

如图3所示，在三相电源电路中断路器QF2与变频器VVVF1之间串接交流接触器KM，交流接触器KM的得失电受控于机组控制器U1。

同样，也可以在实施例二(图2)的基础上，在三相电源电路中断路器QF2与变频器VVVF1之间串接交流接触器KM，交流接触器KM的得失电受控于机组控制器U1。

其中：上述提到的温度控制器U1是数字温度传感器，是市面上较为常见的一类控制器，它可以采用热电偶或者热电阻作为温度传感器，通过对传感器传感头电势或电阻变化测量，进行被测环境或物品的温度测量，它可以实时显示机组机体温度(冷却液的温度)，同时将检测的电阻信号转化为4-20mA的模拟量信号，提供给变频器VVVF1。

上述实施例的温度控制器U1可采用E5CZ-C2ML的数字式温度控制器；配备Pt100温度传感器。

为了便于对变频器VVVF1的具体工作原理进行了解，提供了可展现其工作原理的图4。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种方舱电站及其冷却控制系统的改进，即仅为元器件的等效替换，而对其三相电源电路和风机控制电路没有进行根本性更改的技术方案，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于方舱电站的冷却变频控制系统，所述冷却变频控制系统包括轴流风机、为所述轴流风机提供电源的三相电源电路和控制所述轴流风机运行的风机控制电路，所述三相电源电路连接于所述轴流风机和所述方舱电站中发电机的三个动力输出端之间，且所述三相电源电路的通断受控于所述风机控制电路；其特征在于，

所述风机控制电路包括变频器和与所述变频器的输入端电连接的温控装置，所述变频器串接于所述三相电源电路中，所述温控装置用于获取所述方舱电站中机组冷却液温度信息；

所述变频器的电源端与所述方舱电站中机组控制器的输出控制端电连接。

2.如权利要求1所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，其特征在于，所述温控装置包括温度控制器和用于检测所述机组冷却液温度的温度传感器，所述温度传感器与所述温度控制器的输入端电连接，所述温度控制器的输出端与所述变频器的输入端电连接，所述温度控制器的两个电源端分别与一个所述动力输出端及所述发电机的零线端电连接。

3.如权利要求2所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，其特征在于，所述温度控制器的所述电源端与所述动力输出端相连接的支路上串接有第一熔断器或第一微型断路器。

4.如权利要求1所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，其特征在于，所述温控装置包括用于检测所述机组冷却液温度的温度传感器，所述温度传感器与所述变频器的输入端电连接。

5.如权利要求1至4任一项所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，其特征在于，所述三相电源电路包括断路器，所述断路器串接于三个所述动力输出端与所述变频器之间，所述变频器与所述轴流风机电连接。

6.如权利要求5所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，其特征在于，所述机组控制器的信号输入端与所述发电机的三个所述动力输出端对应相连接，且所述信号输入端与三个所述动力输出端相连接的支路上串接有第二熔断器或第二微型断路器。

7.如权利要求6所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，其特征在于，所述断路器与所述变频器之间串接有交流接触器，所述交流接触器受控于所述机组控制器。

8.一种方舱电站，包括发电机、发动机和机组控制器，其特征在于，还包括权利要求1至4任一项所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，所述发电机的三个所述动力输出端与机组负荷断路器相连接，所述机组控制器由蓄电池供电。

9.一种方舱电站，包括发电机、发动机和机组控制器，其特征在于，还包括权利要求7所述的用于方舱电站的冷却变频控制系统，所述发电机的三个所述动力输出端与机组负荷断路器相连接，所述机组控制器由蓄电池供电。