CN210178452U - 一种煤层气发电机组空气冷却控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，属于煤层气燃气发电机组空气冷却控制技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种煤层气发电机组空气冷却控制系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括设置在燃气发电机组控制室内的风道通风装置，所述风道通风装置的出风口与燃气发电机组各部位相连；所述风道通风装置的进风口处设置有空气过滤器，所述空气过滤器与进风风道相连，所述进风风道通过钢架支架固定在管道风机平台上，所述进风风道的向内延伸端通过风道软连接与风道风机相连，所述风道风机的出风口通过定位板固定在管道风机平台上；本实用新型安装应用于煤层气发电机组。

Description

一种煤层气发电机组空气冷却控制系统

技术领域

本实用新型一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，属于煤层气燃气发电机组空气冷却控制技术领域。

背景技术

煤层气在煤矿称为煤矿瓦斯，新的资源评价结果显示，我国陆上煤层气资源量36.8万亿立方米，与陆上常规天然气资源量（38万亿立方米）相当；煤层气的主要成分是甲烷，甲烷在空气中的浓度达到5%-16%时，遇到明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源；另一方面，煤层气如果不加以利用，直接排放到大气中会破坏生态环境，其温室效应约为二氧化碳的21倍。

因此利用煤矿瓦斯发电，既可以有效解决煤矿瓦斯事故，改善煤矿安全生产条件，又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放，有利于节能环保；目前使用的煤层气发电系统内部设置有相应的发电机和发动机，通过将煤层气抽采导入发动机中进行稀薄燃烧，从而驱动发电机进行发电，这种发电方式存在如下问题：煤层气在抽采过程中，煤层气的流量与浓度会不断发生变化，会引起供给燃气发电机组产生煤层气压力波动，形成燃机连锁跳机的故障，另外发电机组内部各部件由于没有相应的冷却机制，各装置在长时间运行后，发电效率会明显降低，造成煤层气的浪费。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种煤层气发电机组空气冷却控制系统硬件结构的改进。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，包括设置在燃气发电机组控制室内的风道通风装置，所述风道通风装置的出风口与燃气发电机组各部位相连；

所述风道通风装置的进风口处设置有空气过滤器，所述空气过滤器与进风风道相连，所述进风风道通过钢架支架固定在管道风机平台上，所述进风风道的向内延伸端通过风道软连接与风道风机相连，所述风道风机的出风口通过定位板固定在管道风机平台上；

所述风道风机的出风口分别与发电机绕组冷却风道、发电机轴承冷却风道、发动机点火系统冷却风道、机体设备冷却系统风道相连；

所述发电机绕组冷却风道与发电机绕组机构相连；

所述发电机轴承冷却风道与发电机轴承机构相连；

所述发动机点火系统冷却风道与稀薄燃烧装置相连，用于冷却发动机点火系统中的点火导轨、点火监控器、点火线圈、点火杆；

所述机体设备冷却系统风道与发动机气缸盖、涡轮增压器、冷却水泵相连；

所述稀薄燃烧装置的进风口处设置有进气温度传感器，所述稀薄燃烧装置的内部设置有稀薄燃烧温度传感器，所述稀薄燃烧装置的出风口通过文丘里环与发动机相连。

所述燃气发电机组控制室内还设置有防爆配电柜，所述防爆配电柜上设置有控制面板和显示屏，所述防爆配电柜内部设置有PLC控制器，所述PLC控制器通过导线与控制面板、显示屏相连；

所述PLC控制器的信号输入端与模拟量采集模块相连，所述模拟量采集模块通过导线与进气温度传感器、稀薄燃烧温度传感器相连；

所述PLC控制器的信号输出端与风道风机的控制端相连；

所述PLC控制器还连接有数据通信模块，所述数据通信模块通过现场通信总线与监控服务器相连。

所述风道通风装置固定在燃气发电机组控制室预置的墙体基座上；

所述墙体基座包括混凝土基础、找平层、基础垫铁和通风装置定位板；

所述混凝土基础的外侧设置有找平层，所述找平层的外侧设置有基础垫铁，所述基础垫铁的外侧设置有通风装置定位板，所述通风装置定位板通过预埋螺栓固定在混凝土基础上，所述预埋螺栓依次贯穿找平层，基础垫铁和定位板。

所述PLC控制器中使用的芯片型号为STC89C52；

所述数据通信模块中使用的芯片型号为MAX485；

所述显示屏中使用的芯片型号为LCD1602；

所述进气温度传感器、稀薄燃烧温度传感器使用的传感器型号为DS18B20。

所述燃气发电机组控制室的顶部还设置有通风消声器。

本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型提供的煤层气发电机组空气冷却系统应用于煤层气发电系统，通过扩大进风通道入口尺寸，同时在通道入口增设进风过滤器，保障燃气发电机组运行时所需的气体量，使用于发电的煤层气满足质量成分要求；本实用新型通过对现有煤层气发电机组的风通道结构进行改进，通过管道式风机向燃气发电机组各部位进行强制通风，满足发电机冷却系统和发动机稀薄燃烧系统的工况需求，有效提高煤层气燃气发电机组的发电效率，减少资源浪费。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型电路结构示意图；

图中：1为风道通风装置、2为空气过滤器、3为进风风道、4为钢架支架、5为管道风机平台、6为风道软连接、7为风道风机、8为定位板、9为发电机绕组冷却风道、10为发电机轴承冷却风道、11为发动机点火系统冷却风道、12为机体设备冷却系统风道、13为稀薄燃烧装置、14为进气温度传感器、15为稀薄燃烧温度传感器、16为控制面板、17为显示屏、18为PLC控制器、19为模拟量采集模块、20为数据通信模块、21为监控服务器、22为墙体基座、23为通风消声器。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，包括设置在燃气发电机组控制室内的风道通风装置1，所述风道通风装置1的出风口与燃气发电机组各部位相连；

所述风道通风装置1的进风口处设置有空气过滤器2，所述空气过滤器2与进风风道3相连，所述进风风道3通过钢架支架4固定在管道风机平台5上，所述进风风道3的向内延伸端通过风道软连接6与风道风机7相连，所述风道风机7的出风口通过定位板8固定在管道风机平台5上；

所述风道风机7的出风口分别与发电机绕组冷却风道9、发电机轴承冷却风道10、发动机点火系统冷却风道11、机体设备冷却系统风道12相连；

所述发电机绕组冷却风道9与发电机绕组机构相连；

所述发电机轴承冷却风道10与发电机轴承机构相连；

所述发动机点火系统冷却风道11与稀薄燃烧装置13相连，用于冷却发动机点火系统中的点火导轨、点火监控器、点火线圈、点火杆；

所述机体设备冷却系统风道12与发动机气缸盖、涡轮增压器、冷却水泵相连；

所述稀薄燃烧装置13的进风口处设置有进气温度传感器14，所述稀薄燃烧装置13的内部设置有稀薄燃烧温度传感器15，所述稀薄燃烧装置13的出风口通过文丘里环与发动机相连。

所述燃气发电机组控制室内还设置有防爆配电柜，所述防爆配电柜上设置有控制面板16和显示屏17，所述防爆配电柜内部设置有PLC控制器18，所述PLC控制器18通过导线与控制面板16、显示屏17相连；

所述PLC控制器18的信号输入端与模拟量采集模块19相连，所述模拟量采集模块19通过导线与进气温度传感器14、稀薄燃烧温度传感器15相连；

所述PLC控制器18的信号输出端与风道风机7的控制端相连；

所述PLC控制器18还连接有数据通信模块20，所述数据通信模块20通过现场通信总线与监控服务器21相连。

所述风道通风装置1固定在燃气发电机组控制室预置的墙体基座22上；

所述墙体基座22包括混凝土基础、找平层、基础垫铁和通风装置定位板；

所述混凝土基础的外侧设置有找平层，所述找平层的外侧设置有基础垫铁，所述基础垫铁的外侧设置有通风装置定位板，所述通风装置定位板通过预埋螺栓固定在混凝土基础上，所述预埋螺栓依次贯穿找平层，基础垫铁和定位板。

所述PLC控制器18中使用的芯片型号为STC89C52；

所述数据通信模块20中使用的芯片型号为MAX485；

所述显示屏17中使用的芯片型号为LCD1602；

所述进气温度传感器14、稀薄燃烧温度传感器15使用的传感器型号为DS18B20。

所述燃气发电机组控制室的顶部还设置有通风消声器23。

本实用新型提供的煤层气发电机组可以有效保证稀薄煤层气燃烧条件，从而带动发动机给发电机提供动力用于发电，提高机组发电效率，并能降低发电机组的运行温度，在相同工况下保障机组发电效率，节约能源。

采用煤层气进行发电的原理在于利用煤层气爆燃的特性，将其引入稀薄燃烧装置，使其满足稀薄煤层气燃烧条件，即可驱动发动机动作，为发电机提供发电动力；本实用新型提供的煤层气燃气发电机组空气冷却系统主要包括风道通风装置1，发电机组冷却装置，发动机稀薄燃烧装置13以及自动控制系统；其中风道通风装置1中的空气过滤器2由过滤器结构框架固定在预置墙体基座上，与进风风道3连接，进风风道3设置在管道式风机平台上侧，由管道式风机平台上侧钢架支架4连接固定，风道软连接6通过法兰将进风风道3接入管道式风机进口，可以减小管道式风机在运行过程中产生振动对风道的影响，出风风道与管道式风机出口连接，以实现新鲜空气对发电机组指定区域的通风冷却。

所述发电机绕组冷却风道与管道式风机出口相连接，用于冷却发电机绕组、发电机轴承；所述发动机点火系统冷却风道与管道式风机出口相连接，用于冷却发动机本体各种辅助设备及零部件，包括发动机点火系统点火导轨、点火监控器、点火线圈、点火杆等部件，同时对发动机稀薄燃烧装置13的空气过滤器源源不断的提供新鲜的空气，由进气温度传感器14测量实时空气温度；冷却升温后的空气通过通风消声器23通风降噪后排出室内，满足发电机冷却系统和发动机稀薄燃烧系统的工况需求，有效提高煤层气燃气发电机组同一工况下的发电效率；

为保证发电机组内部各部件的冷却效果，所述机体设备冷却系统风道固定在管道风机平台5下侧基座，与管道式风机出口相连接，用于冷却发动机气缸盖、涡轮增压器、冷却水泵等附属设备。

本实用新型在使用时，燃气发电机组所需空气量均由进风通道入口经风道风机7强制吸入，本实用新型对现有冷却管道进行改造后，出口送至燃气发电机组所需设备进行冷却，保障了燃气发电机组稀薄燃烧所需空气质量的要求。

所述空气过滤器2结构框架与墙体预留口焊接固定，所述更换过滤器所需操作平台由墙体预留基座与操作平台相连接，所述过滤器滤芯通过固定卡扣安装在过滤器结构框架上，所述进风风道3在管道式风机平台上侧由钢架连接固定，所述风道风机7安装在管道式风机平台基座上，所述风道软连接6通过法兰由进风风道3和风道风机7进口连接，所述出风风道固定在管道式风机平台下侧基座与管道式风机出口连接。

本实用新型还设置有一套控制管理系统和远程监控系统；所述主控系统采用PLC控制器18，可以实时控制风道风机7的启停，接收相应温度传感器采集的温度数据，外部设置监控服务器21实现对PLC控制器18的远程监控；所述控制管理系统设置在防爆配电柜内，该配电柜上设置有相应的人机交互模块，方便工作人员观察数据并进行相应操作。

本实用新型使用通用并且安全的温度采集控制模块，采用485通信模块和现场通信总线，不仅可与目前大多数的管理设备通信端口相连，并且支持数据的双向传输交；本实用新型使用的PLC控制器18中采用STC89C52单片机作为主控芯片，采用高精度的传感器DS18B20作为温度传感器，采用MAX485芯片作为数据通信模块20使用芯片，并且数据通信模块20可以将所采集到的数据传输给兼容RS485通信总线的后端服务器上。

关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，其特征在于：包括设置在燃气发电机组控制室内的风道通风装置（1），所述风道通风装置（1）的出风口与燃气发电机组各部位相连；

所述风道通风装置（1）的进风口处设置有空气过滤器（2），所述空气过滤器（2）与进风风道（3）相连，所述进风风道（3）通过钢架支架（4）固定在管道风机平台（5）上，所述进风风道（3）的向内延伸端通过风道软连接（6）与风道风机（7）相连，所述风道风机（7）的出风口通过定位板（8）固定在管道风机平台（5）上；

所述风道风机（7）的出风口分别与发电机绕组冷却风道（9）、发电机轴承冷却风道（10）、发动机点火系统冷却风道（11）、机体设备冷却系统风道（12）相连；

所述发电机绕组冷却风道（9）与发电机绕组机构相连；

所述发电机轴承冷却风道（10）与发电机轴承机构相连；

所述发动机点火系统冷却风道（11）与稀薄燃烧装置（13）相连，用于冷却发动机点火系统中的点火导轨、点火监控器、点火线圈、点火杆；

所述机体设备冷却系统风道（12）与发动机气缸盖、涡轮增压器、冷却水泵相连；

所述稀薄燃烧装置（13）的进风口处设置有进气温度传感器（14），所述稀薄燃烧装置（13）的内部设置有稀薄燃烧温度传感器（15），所述稀薄燃烧装置（13）的出风口通过文丘里环与发动机相连。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，其特征在于：所述燃气发电机组控制室内还设置有防爆配电柜，所述防爆配电柜上设置有控制面板（16）和显示屏（17），所述防爆配电柜内部设置有PLC控制器（18），所述PLC控制器（18）通过导线与控制面板（16）、显示屏（17）相连；

所述PLC控制器（18）的信号输入端与模拟量采集模块（19）相连，所述模拟量采集模块（19）通过导线与进气温度传感器（14）、稀薄燃烧温度传感器（15）相连；

所述PLC控制器（18）的信号输出端与风道风机（7）的控制端相连；

所述PLC控制器（18）还连接有数据通信模块（20），所述数据通信模块（20）通过现场通信总线与监控服务器（21）相连。

3.根据权利要求2所述的一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，其特征在于：所述风道通风装置（1）固定在燃气发电机组控制室预置的墙体基座（22）上；

所述墙体基座（22）包括混凝土基础、找平层、基础垫铁和通风装置定位板；

所述混凝土基础的外侧设置有找平层，所述找平层的外侧设置有基础垫铁，所述基础垫铁的外侧设置有通风装置定位板，所述通风装置定位板通过预埋螺栓固定在混凝土基础上，所述预埋螺栓依次贯穿找平层，基础垫铁和定位板。

4.根据权利要求3所述的一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，其特征在于：所述PLC控制器（18）中使用的芯片型号为STC89C52；

所述数据通信模块（20）中使用的芯片型号为MAX485；

所述显示屏（17）中使用的芯片型号为LCD1602；

所述进气温度传感器（14）、稀薄燃烧温度传感器（15）使用的传感器型号为DS18B20。

5.根据权利要求1所述的一种煤层气发电机组空气冷却控制系统，其特征在于：所述燃气发电机组控制室的顶部还设置有通风消声器（23）。

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