对用于发电系统中的负载组的冷却和控制技术方案

本发明专利技术涉及一种发电系统，该发电系统包括发电机，所述发电机具有交流发电机和被配置为驱动该交流发电机产生电能的内燃机。所述交流发电机可以将所述内燃机产生的机械能转换成电能，诸如交流电。所述发电机可以将来自所述交流发电机的电能供应至可以连接到该交流发电机的各个设备。发电系统还可以包括负载组。负载组可以包括一个或多个电阻元件、电感元件、电容元件、或这些元件的组合。发电系统可以包括冷却系统，所述冷却系统可以从内燃机和负载组两者或其一者中移除热。冷却系统可以包括流经内燃机的各个组件的液体，从而向内燃机和负载组传递热或接收来自内燃机和负载组的热。

【技术实现步骤摘要】
对用于发电系统中的负载组的冷却和控制
本公开内容一般涉及发电系统，更具体地涉及对用于发电系统中的负载组的冷却和控制。
技术介绍
电子的和引擎驱动的设备被广泛使用并且用于在各种情境下执行多种任务。在许多情况中，引擎或引擎驱动的发电机可以提供电能或机械能，以使这样的电子的和引擎驱动的设备运转。例如，在公用电源不可用的海洋环境中，具有与交流发电机相连的内燃机的发电机可以被操作，并且向船上或舰上的各种电子设备供能。附图说明结合以下的附图和描述将更好地理解本专利技术。在附图中，相似的附图标记在不同的视图中表示对应的部件。图1是操作在预热模式中的示例性发电系统。图2是在图1所示的发电系统的冷却系统内发生的热传递的示意图。图3是操作在低负载模式中的示例性发电系统。图4是在图3所示的发电系统的冷却系统内发生的热传递的示意图。图5是操作在高负载模式中的示例性发电系统。图6是在图5所示的发电系统的冷却系统内发生的热传递的示意图。具体实施方式图1、图3、图5是发电系统100的例子。发电系统100可以包括发电机101，发电机101包括交流发电机103和内燃机102，其中内燃机102被配置为驱动所述交流发电机103以产生电能。内燃机102可以被诸如以下的燃料或资源供能：天然气、柴油、丙烷、汽油、或各种其它燃料。内燃机102在操作时可以生成机械能。除了其它类型的交流发电机之外，交流发电机103还可以包括或使用结合固定电枢的旋转磁场、结合固定磁场的旋转电枢、或线性交流发电机。交流发电机103可以将内燃机102产生的机械能转换成电能，诸如交流电。发电机101可以将来自交流发电机103的电能供应至可以被连接到该交流发电机103的各种设备。在其它系统中，发电系统100可以包括各种其它组件，并且可以以各种其它方式产生电能或能量。发电系统100还可以包括负载组104。负载组104可以是电性的负载组。负载组104可以包括一个或多个电阻元件、电感元件、电容元件、或这些元件的组合。其它类型的负载组也可以（或者替换性地）被包括在该发电系统100中。负载组104可以选择性地吸收来自发电机101的能量。例如，电性的负载组可以由吸收由发电机101供应的能量并且将该能量消耗为热的电阻元件形成。其它变形例也是可行的。发电机因为各种原因都可以被连接到负载组104，诸如为了满足涉及根据演习调度来操作发电机101的监管标准。负载组104可以用于确保在演习（exercise）期间发电机101达到操作温度并且在停机（outage）事件中能够供应能量。发电机101可以连接到负载组104，以便增加引擎排气温度，从而避免在引擎排气系统中不希望地堆积未燃烧的燃料。在引擎排气系统中未燃烧燃料的不希望的堆积常被称为“wet-stacking（湿堆垛）”，并且增加了引擎排气系统内不受控的起火或爆炸的风险。在发电系统100的操作期间，内燃机102会产生大量的热。产生的热量可以取决于发电系统100所处的环境，和/或发电机101的电能输出。将内燃机102的操作温度维持在一定范围内是所期望的，以便（i）保护构成内燃机102的组件免受温度相关的损坏；和/或（ii）对于内燃机102内的有效燃烧提供充足的活化能量。在一些示例中，内燃机102产生的部分或全部的热需要被从该内燃机102移除，以将内燃机102的操作温度维持在最优的范围或确定的范围。当负载组104用于向发电机101提供电负载时，负载组104也可以产生大量的热。为了避免负载组104的元件的温度相关的损坏，负载组104产生的部分或全部的热需要被从该负载组104移除。发电系统100可以包括冷却系统107，该冷却系统107可以从内燃机102和负载组104的一者或两者中移除热。冷却系统107可以包括热交换器105、开关106（或多个开关）、以及流经内燃机102的各个组件以将热传递到这些组件或从这些组件处移除热的冷却系统液体。作为例子，冷却系统液体可以流经内燃机102的汽缸体。随着冷却系统液体流经内燃机102，冷却系统液体可以吸收（接收和/或移除）来自内燃机102的热，使该内燃机102冷却。在其它例子中，冷却系统液体可以用于加热内燃机102的一个或多个组件，诸如当内燃机在冷却环境下初次启动时进行加热。冷却系统液体可以是水、乙二醇水混合物、机油、或其它液体。在一些示例中，冷却系统107可以用于将内燃机102的组件维持在期望的温度范围。冷却系统可以以各种速率从内燃机102和/或负载组104移除热。例如，取决于发电系统100所处的环境以及由负载组104施加于发电机101的电负载的量，冷却系统107可以具有充足的冷却能力，以等于内燃机102的生热速率与负载组104的生热速率之和的一个速率来移除热。在该系统中，冷却系统107由此可以维持发电机101的恒定操作温度。作为例子，冷却系统液体可以流经被包括在负载组104中的任何电阻元件的外表面。冷却系统液体可以与这些电阻元件直接地或间接地接触。作为间接接触的例子，在电阻元件与该冷却系统液体之间可以有电绝缘的导热层。在一些发电系统100中，冷却系统107还可以包括热交换器105。热交换器105可以移除冷却系统液体的热，由此使冷却系统液体冷却。当热交换器105移除了冷却系统液体的热之后，被冷却的液体可以随后循环经过冷却系统107，以便再次移除内燃机102和/或负载组104的热。该循环可以被连续重复，或在需要时被重复。热交换器105可以在发电系统100的所有操作模式期间以一个足够的速率从冷却系统液体移除热。作为例子，热交换器105可以是散热器，当冷却系统液体位于该散热器内时，所述散热器移除所述冷却系统液体的热。利用风扇迫使冷却空气经过该散热器，可以从该散热器中移除热。作为另一例子，热交换器105可以是液液热交换器。该液液热交换器105可以使一个不同的低温液体流经该热交换器105的一些部分，以便将流经该热交换器105的第一部分的冷却系统液体的热传递到流经该热交换器105的第二部分的所述不同的低温液体。一个示例应用是发电系统100用于海上应用，使得海水（浮起舰船的淡水或海水）用作热交换器105中的低温冷却流体。热交换器105还可以是任何其它类型、尺寸、或配置。在一些发电系统100中，发电系统100还可以包括发电机控制器110。作为例子，发电机控制器110可以选择性地操作和保护发电机101。发电机控制器110可以与用于控制冷却系统107的其它控制器相分离，或者是其一部分。发电机控制器110可以包括硬件、软件、固件、或其组合。发电机控制器110可以包括或访问存储在计算机可读介质中的逻辑或指令。发电机控制器110可以包括处理器或处理组件，所述处理器或处理组件可以执行存储在计算机可读介质中的逻辑或指令。在一些发电系统100中，发电机控制器110可以控制负载组104，以维持发电机101上的负载。作为例子，负载组104可以维持发电机101上的最小负载，以增加引擎排气温度，并且由此减少引擎排气系统中湿堆垛的可能性。其它例子也是可行的。发电机控制器110可以接收、监测、和/或测量发电机101的特性，并且基于该特性可以控制负载组104。作为例子，该特性可以是发电机101的操作状态（即，该发电机是否提供应急备用电源）。作为另一例子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电系统，包括：发电机，所述发电机包括交流发电机和被配置为驱动该交流发电机产生电能的内燃机；负载组，所述负载组被配置为选择性地吸收来自所述发电机的电能；以及冷却系统，所述冷却系统被配置为在所述负载组和所述内燃机之间移动液体。

【技术特征摘要】
2013.05.15 US 13/894,6291.一种发电系统，包括：发电机，所述发电机包括交流发电机和被配置为驱动该交流发电机产生电能的内燃机；负载组；以及冷却系统，所述冷却系统被配置为在所述负载组和所述内燃机之间移动液体，其特征在于，所述负载组被配置为选择性地吸收来自所述发电机的电能；所述冷却系统被配置为以多种操作模式进行操作，其中所述操作模式包括预热模式、低负载模式、高负载模式；在所述预热模式中，所述液体接收来自所述负载组的热并且向所述内燃机供热；在所述低负载模式中，所述液体接收来自所述负载组的热，接收来自所述内燃机的热，并且向热交换器供热；以及在所述高负载模式中，所述液体接收来自所述内燃机的热，并且向所述热交换器供热，不接收来自所述负载组的热。2.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述液体是乙二醇水混合物。3.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述负载组包括电阻元件。4.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述热交换器是散热器。5.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述热交换器是液液热交换器。6.根据权利要求5所述的发电系统，其中，所述液液热交换器被配置为在所述液体和海水之间交换热。7.根据权利要求1所述的发电系统，还包括：发电机控制器，所述发电机控制器选择性地操作并且保护所述发电机，其中所述发电机控制器被配置为控制所述负载组从而维持所述发电机上的负载。8.一种发电系统，包括：发电机，所述发电机包括交流发电机和用于驱动该交流发电机产生电能的内燃机；负载组；以及冷却系统，所述冷却系统包括液体，其特征在于，所述发电系统还包括发电机控制器，所述发电机控制器选择性地操作并且保护所述发电机，并且所述负载组被配置为选择性地吸收来自所述发电机的电能；其中所述发电机控制器被配置为控制所述负载组从而维持所述发电机上的负载；所述发电机控制器在所述负载组和所述内燃机之间移动液体，所述冷却系统被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·丹福思三世，I·S·弗兰普顿，
申请(专利权)人：科勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US