[发明专利]燃气发电机组空燃比快速自动调节系统

说明书

技术领域：

本发明涉及燃气发电机组空燃比自动调节方法及设备，特别涉及可以适应燃气压力和浓度变化的一种燃气发电机组空燃比快速自动调节系统。

技术背景

目前燃气发电机组使用的空燃比控制方法，主要为手动控制或根据发动机缸温进行控制，为发动机的控制发挥了作用，但其存在着如下的缺点或不足：①自动化水平低，相当一部分控制系统还是手动控制；②空燃比控制精度差，发电机组运行效率低；③系统不能根据燃气压力和浓度进行自动调节，对燃气的压力稳定性要求高，发电机组起动困难，稳定性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃气发电机组空燃比快速自动调节系统，采用空燃比控制器、燃气快速控制阀、燃气压差/绝对压力/温度测量模块、混合气绝对压力/温度测量模块及转速传感器的组合结构，根据采集的燃气绝对压力、燃气快速控制阀前后压差、燃气快速控制阀的开度、燃气温度、有功功率、转速、发动机进气管中的绝对压力、温度等参数，经系统自动分析计算后给出控制信号，控制燃气快速控制阀的开度，使燃气发电机组的空燃比在各种运行工况下都得以精确的自动调节，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的燃气发电机组空燃比快速自动调节系统，包括触摸屏（1）、空燃比控制器（2）、燃气压差/绝对压力/温度测量模块（3）、燃气快速控制阀（4）、文丘里管混合器（5）、涡轮增压器（6）、中冷器（7）、节气门（8）、发动机（9）、转速传感器（10）、发电机（11）、进气歧管（12）、混合气绝对压力/温度测量模块（13），其特征在于所述文丘里管混合器（5）一端分别顺次与燃气压差/绝对压力/温度测量模块（3）、燃气快速控制阀（4）、空燃比控制器（2）、触摸屏（1）相连接，文丘里管混合器（5）的另一端顺次与涡轮增压器（6）、中冷器（7）、节气门（8）、进气歧管（12）、发动机（9）、转速传感器（10）、发电机（11）相连接，所述燃气快速控制阀（4）和燃气压差/绝对压力/温度测量模块（3）顺次与空燃比控制器（2）、触摸屏（1）相连接，所述进气歧管（12）顺次与空燃比控制器（2）、触摸屏（1）相连接，根据通过发动机的混合气实际质量流量与理论质量流量的差值快速自动调节调节发动机的空燃比。

其中，所述燃气压差/绝对压力/温度测量模块（3）分别与燃气快速控制阀（4）的前后相连接。所述混合气绝对压力/温度测量模块（13），测量发电机组进气歧管（12）上混合气的绝对压力和温度。所述燃气快速控制阀（4）接收空燃比控制器（2）的信号对燃气流量进行调节。所述燃气压差/绝对压力/温度测量模块（3）测量燃气快速控制阀（4）前燃气绝对压力、燃气温度及燃气快速控制阀（4）前后的压差。所述转速传感器（10）测量发电机组的实时转速。所述触摸屏（1）为一体化嵌入式人机界面触摸屏，该触摸屏通过CAN总线与空燃比控制器（2）进行通讯，可实时显示空燃比控制器（2）的状态和参数设置。所述空燃比控制器（2）根据采集的压力、压差、温度、转速、功率信号，经过分析计算后控制燃气快速控制阀（4）的开度，进行空燃比自动调节。所述发动机混合气的实际质量流量由安装于进气歧管（12）上的混合气绝对压力/温度测量模块（13）、安装于发动机（9）和发电机（11）上的转速传感器（10），根据发动机进气歧管（12）中的绝对压力、温度及发动机的转速计算得出。所述发动机混合气的理论质量流量由空燃比控制器（2）根据发电机组的转速及输出功率确定。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、空燃比控制策略合理，可适应不同热值的气体；

2、自动化程度高，在燃气压力、浓度变化时可以通过自动调整保证燃气发电机组起动容易、稳定运行；

3、可实现空燃比精确控制，提高发电机组运行经济性，有效降低尾气排放；

4、具有发动机缸温高自动快速关闭燃气的功能，可防止发电机组防止发电机组发生烧活塞等重大事故。

5、快速燃气控制阀的执行机构的结构简单无减速装置、动作速度快，全程最快动作时间小于50ms，维持电流小于0.1A，电压DC24V。

6、对燃气的气源压力及燃气调压阀的要求低，调压阀后的压力在－0.5KPa至＋1.0KPa都可以满足要求。

7、系统中不使用氧传感器、燃气浓度传感器等易损部件，可靠性高，寿命长。

8、空燃比控制系统主要部件完全自主设计开发，设计制作成本低，具有明显的经济优势；

9、空燃比控制器控制程序可以根据现场特殊情况进行优化，适应不同的工况。

附图说明