專利名稱：燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及燃氣發電機組空燃比自動調節方法及設備，特別涉及可以適應燃氣壓力和濃度變化的一種燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統。
背景技術：
目前燃氣發電機組使用的空燃比控制方法，主要為手動控制或根據發動機缸溫進行控制，為發動機的控制發揮了作用，但其存在著如下的缺點或不足①自動化水平低，相當一部分控制系統還是手動控制；②空燃比控制精度差，發電機組運行效率低；③系統不能根據燃氣壓力和濃度進行自動調節，對燃氣的壓力穩定性要求高，發電機組起動困難，穩
定性差。
發明內容
本發明的目的是提供一種燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，采用空燃比控制器、燃氣快速控制閥、燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊、混合氣絕對壓力/溫度測量模塊及轉速傳感器的組合結構，根據采集的燃氣絕對壓力、燃氣快速控制閥前后壓差、燃氣快速控制閥的開度、燃氣溫度、有功功率、轉速、發動機進氣管中的絕對壓力、溫度等參數， 經系統自動分析計算后給出控制信號，控制燃氣快速控制閥的開度，使燃氣發電機組的空燃比在各種運行工況下都得以精確的自動調節，有效地克服或避免上述現有技術中存在的缺點或不足。本發明所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，包括觸摸屏(1)、空燃比控制器(2)、燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)、燃氣快速控制閥(4)、文丘里管混合器、渦輪增壓器(6)、中冷器(7)、節氣門(8)、發動機(9)、轉速傳感器(10)、發電機(11)、 進氣歧管(12)、混合氣絕對壓力/溫度測量模塊(13)，其特征在于所述文丘里管混合器(5) 一端分別順次與燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)、燃氣快速控制閥(4)、空燃比控制器(2)、觸摸屏(1)相連接，文丘里管混合器(5)的另一端順次與渦輪增壓器(6)、中冷器 (7)、節氣門(8)、進氣歧管(12)、發動機(9)、轉速傳感器(10)、發電機(11)相連接，所述燃氣快速控制閥(4 )和燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3 )順次與空燃比控制器(2 )、觸摸屏(1)相連接，所述進氣歧管(12)順次與空燃比控制器(2)、觸摸屏(1)相連接，根據通過發動機的混合氣實際質量流量與理論質量流量的差值快速自動調節調節發動機的空燃比。
其中，所述燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3 )分別與燃氣快速控制閥(4 )的前后相連接。所述混合氣絕對壓力/溫度測量模塊(13)，測量發電機組進氣歧管(12)上混合氣的絕對壓力和溫度。所述燃氣快速控制閥(4)接收空燃比控制器(2)的信號對燃氣流量進行調節。所述燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)測量燃氣快速控制閥(4)前燃氣絕對壓力、燃氣溫度及燃氣快速控制閥(4 )前后的壓差。所述轉速傳感器(10 )測量發電機組的實時轉速。所述觸摸屏(1)為一體化嵌入式人機界面觸摸屏，該觸摸屏通過CAN總線與空燃比控制器(2)進行通訊，可實時顯示空燃比控制器(2)的狀態和參數設置。所述空燃比控制器(2)根據采集的壓力、壓差、溫度、轉速、功率信號，經過分析計算后控制燃氣快速控制閥(4)的開度，進行空燃比自動調節。所述發動機混合氣的實際質量流量由安裝于進氣歧管(12)上的混合氣絕對壓力/溫度測量模塊(13)、安裝于發動機(9)和發電機(11) 上的轉速傳感器(10)，根據發動機進氣歧管(12)中的絕對壓力、溫度及發動機的轉速計算得出。所述發動機混合氣的理論質量流量由空燃比控制器(2 )根據發電機組的轉速及輸出功率確定。本發明與現有技術相比較具有如下優點
1、空燃比控制策略合理，可適應不同熱值的氣體；
2、自動化程度高，在燃氣壓力、濃度變化時可以通過自動調整保證燃氣發電機組起動容易、穩定運行；
3、可實現空燃比精確控制，提高發電機組運行經濟性，有效降低尾氣排放；
4、具有發動機缸溫高自動快速關閉燃氣的功能，可防止發電機組防止發電機組發生燒
活塞等重大事故。5、快速燃氣控制閥的執行機構的結構簡單無減速裝置、動作速度快，全程最快動作時間小于50ms，維持電流小于0. 1A，電壓DCMV。6、對燃氣的氣源壓力及燃氣調壓閥的要求低，調壓閥后的壓力在一 0. 5ΚΙ^至+ 1. OKI3a都可以滿足要求。7、系統中不使用氧傳感器、燃氣濃度傳感器等易損部件，可靠性高，壽命長。8、空燃比控制系統主要部件完全自主設計開發，設計制作成本低，具有明顯的經濟優勢；
9、空燃比控制器控制程序可以根據現場特殊情況進行優化，適應不同的工況。
圖1為本發明的一種實施例結構示意圖2為按圖1所示的結構空燃比控制電氣連接示意圖。
具體實施例方式參閱圖1-圖2，一種燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，包括觸摸屏1、空燃比控制器2、燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊3、燃氣快速控制閥4、文丘里管混合器5、 渦輪增壓器6、中冷器7、節氣門8、發動機9、轉速傳感器10、發電機11、進氣歧管12、混合氣絕對壓力/溫度測量模塊13。文丘里管混合器5 —端分別順次與燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊3、燃氣快速控制閥4、空燃比控制器2、觸摸屏1相連接，文丘里管混合器5的另一端順次與渦輪增壓器6、中冷器7、節氣門8、進氣歧管12、發動機9、轉速傳感器10、發電機11相連接。燃氣快速控制閥4和燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊3順次與空燃比控制器2、觸摸屏1相連接。進氣歧管12順次與空燃比控制器2、觸摸屏1相連接，根據通過發動機的混合氣實際質量流量與理論質量流量的差值快速自動調節調節發動機的空燃比。燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊3分別與燃氣快速控制閥4的前后相連接。 混合氣絕對壓力/溫度測量模塊13，測量發電機組進氣歧管12上混合氣的絕對壓力和溫度。燃氣快速控制閥4是快速電動執行機構及非接觸式角度傳感器的燃氣碟門，接收空燃比控制器2的信號對燃氣流量進行調節。燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊3測量燃氣快速控制閥4前燃氣絕對壓力、燃氣溫度及燃氣快速控制閥4前后的壓差。所述轉速傳感器10測量發電機組的實時轉速。觸摸屏1為一體化嵌入式人機界面觸摸屏，該觸摸屏通過 CAN總線與空燃比控制器2進行通訊，可實時顯示空燃比控制器2的狀態和參數設置。空燃比控制器2根據采集的壓力、壓差、溫度、轉速、功率信號，經過分析計算后控制燃氣快速控制閥4的開度，進行空燃比自動調節。發動機混合氣的實際質量流量由安裝于進氣歧管12 上的混合氣絕對壓力/溫度測量模塊13、安裝于發動機9和發電機11上的轉速傳感器10 根據發動機進氣歧管12中的絕對壓力、溫度及發動機的轉速計算得出。所述發動機混合氣的理論質量流量由空燃比控制器2根據發電機組的轉速及輸出功率確定。運行時，混合氣壓力/溫度測量模塊13、磁電式轉速傳感器10，通過發動機進氣歧管12中的絕對壓力、溫度及發動機的轉速計算得出發動機混合器的實際質量流量。所述混合氣壓力/溫度測量模塊13、轉速傳感器10，根據發動機進氣歧管中的絕對壓力、燃氣快速控制閥4的開度、燃氣溫度及發動機的轉速計算得出發動機混合器的實際質量流量，保證全量程流量計量準確、壓力損失小。根據發電機組的轉速及輸出功率確定發動機混合氣的理論質量流量，由混合氣實際質量流量與理論質量流量的差值調節空燃比的設定值，空燃比的設定值可以由發動機的功率缸溫曲線修正，功率缸溫曲線通過試驗數據確定。根據混合氣的實際質量流量與空燃比的設定值計算得出燃氣的需求質量流量，再由燃氣的實際質量流量與需求質量流量的差值對快速燃氣控制閥4的開度進行調節。作為發動機燃料的燃氣經初步調壓至一 0. 5KPa至l.OKPa之間，一 0. 5KPa至 1. OKPa的燃氣送至燃氣快速控制閥4對燃氣的流量進行控制；由控制閥4送出的燃氣在混合器5中與空濾器來的空氣進行混合，形成空氣與燃氣的混合氣；混合氣經渦輪增壓器6加壓、中冷器7冷卻后，經節氣門8進入發動機的進氣歧管；節氣門8用于調節混合氣進入發動機的量以達到調節發動機轉速或輸出功率的目的；混合氣絕對壓力/溫度測量模塊13、 磁電式轉速傳感器10，根據發動機進氣歧管12中的絕對壓力、溫度及發電機11的轉速可以計算得出進入發動機9的混合氣實際質量流量；空燃比控制器2根據發電機組的轉速及輸出功率確定發動機混合氣的理論質量流量，由混合氣實際質量流量與理論質量流量的差值調節空燃比的設定值，使混合氣的實際質量流量與理論質量流量接近，空燃比的設定值可以由發動機的平均運行缸溫修正；空燃比控制器2還根據混合氣的實際質量流量與空燃比的設定值計算得出燃氣的需求質量流量，再由燃氣的實際質量流量與需求質量流量的差值對快速燃氣控制閥的開度進行調節，使燃氣的實際質量流量與需求質量流量相接近，達到對空燃比快速精確的控制；觸摸屏1用于設置空燃比控制器2的初始工作參數及顯示其運行狀態和參數，也用于發動機其它運行參數的顯示。燃氣壓差/壓力/溫度采集模塊采集燃氣快速控制閥前后的壓差和閥前的燃氣絕對壓力和溫度，采集的信號送至空燃比控制器2 ；混合氣絕對壓力/溫度測量模塊13，采集混合氣絕對壓力和溫度，把采集的信號傳送至空燃比控制器2 ；轉速傳感器10安裝在發動機飛輪上，實時測量發動機轉速，并把轉速信號傳送至空燃比控制器2。空燃比控制器2根據采集的信號經分析計算后輸出控制信號控制燃氣快速控制閥的開度。觸摸屏1與空燃比控制器2通過CAN總線進行通訊，實時顯示燃氣壓力、壓差、燃氣開度、溫度、轉速等參數，也可以通過觸摸屏對空燃比控制器進行參數設置。
權利要求
1.一種燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，包括觸摸屏(1)、空燃比控制器(2)、 燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)、燃氣快速控制閥(4)、文丘里管混合器(5)、渦輪增壓器(6)、中冷器(7)、節氣門(8)、發動機(9)、轉速傳感器(10)、發電機(11)、進氣歧管(12)、混合氣絕對壓力/溫度測量模塊(13)，其特征在于所述文丘里管混合器(5)—端分別順次與燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)、燃氣快速控制閥(4)、空燃比控制器(2)、 觸摸屏(1)相連接，文丘里管混合器(5)的另一端順次與渦輪增壓器(6)、中冷器(7)、節氣門(8)、進氣歧管(12)、發動機(9)、轉速傳感器(10)、發電機(11)相連接，所述燃氣快速控制閥(4)和燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)順次與空燃比控制器(2)、觸摸屏(1) 相連接，所述進氣歧管(12)順次與空燃比控制器(2)、觸摸屏(1)相連接，根據通過發動機的混合氣實際質量流量與理論質量流量的差值快速自動調節調節發動機的空燃比。
2.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)分別與燃氣快速控制閥(4)的前后相連接。
3.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述混合氣絕對壓力/溫度測量模塊(13)，測量發電機組進氣歧管(12)上混合氣的絕對壓力和溫度。
4.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述燃氣快速控制閥(4 )接收空燃比控制器(2 )的信號對燃氣流量進行調節。
5.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊(3)測量燃氣快速控制閥(4)前燃氣絕對壓力、燃氣溫度及燃氣快速控制閥(4)前后的壓差。
6.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述轉速傳感器(10)測量發電機組的實時轉速。
7.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述觸摸屏(1)為一體化嵌入式人機界面觸摸屏，該觸摸屏通過CAN總線與空燃比控制器(2)進行通訊，可實時顯示空燃比控制器(2)的狀態和參數設置。
8.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述空燃比控制器(2)根據采集的壓力、壓差、溫度、轉速、功率信號，經過分析計算后控制燃氣快速控制閥(4 )的開度，進行空燃比自動調節。
9.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述發動機混合氣的實際質量流量由安裝于進氣歧管(12)上的混合氣絕對壓力/溫度測量模塊(13)、安裝于發動機(9)和發電機(11)上的轉速傳感器(10)根據發動機進氣歧管(12)中的絕對壓力、溫度及發動機的轉速計算得出。
10.根據權利要求1所述的燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，其特征在于所述發動機混合氣的理論質量流量由空燃比控制器(2)根據發電機組的轉速及輸出功率確定。
全文摘要
一種燃氣發電機組空燃比快速自動調節系統，包括觸摸屏、文丘里管混合器、渦輪增壓器、中冷器、節氣門、發動機、轉速傳感器、發電機、進氣歧管、混合氣絕對壓力/溫度測量模塊。所述文丘里管混合器一端分別順次與燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊、燃氣快速控制閥、空燃比控制器、觸摸屏相連接，文丘里管混合器的另一端順次與渦輪增壓器、中冷器、節氣門、進氣歧管、發動機、轉速傳感器、發電機相連接，所述燃氣快速控制閥和燃氣壓差/絕對壓力/溫度測量模塊順次與空燃比控制器、觸摸屏相連接，所述進氣歧管順次與空燃比控制器、觸摸屏相連接，根據通過發動機的混合氣實際質量流量與理論質量流量的差值快速自動調節調節發動機的空燃比。
文檔編號F02D19/02GK102230425SQ201110124798
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者唐慶國, 康磊, 田友剛, 田淑娥, 秦廷勇, 陳宜亮 申請人:勝利油田勝利動力機械集團有限公司