一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统及其控制方法，其中，该系统包括：均与混合器的入口相连的空气进气管道和沼气进气管道，沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保及能源领域，尤其设及一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统及 其控制方法。
技术介绍
在能源短缺和环境污染日趋严重的今天，沼气因其可再生、资源量大、分布广泛、 低污染等突出特点，成为一种极具发展潜力的新能源。沼气的有效燃烧能够大幅提高发电 机组效率，对于节约能源、减少污染气体排放具有十分重大的意义。 与天然气等可燃气体相比，沼气存在热值低W及可燃气成分含量不稳定的问题， 运容易使得沼气内燃发电机组起动困难、转速不稳定、功率不足等，准确的空燃比控制是解 决上述问题的有效方法之一。 现有的通用性燃气发电机组，多针对天然气等成分稳定的气源。然而，沼气同天然 气不同，沼气的成分受发酵情况影响，可燃气体浓度含量波动很大，不能忽略。沼气的热值 低，易产生启动困难W及转速不稳定的情况。 而且专利号为201410057911的燃气发动机的空燃比自动控制系统，该控制系统 通过氧传感器反馈可W控制空燃比到理想状态，但存在控制滞后问题，响应不及时，更没有 考虑到缸溫对燃烧状态的影响，很难达到精确控制空燃比的目的。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，本专利技术提供一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统及 其控制方法。该控制系统能够使沼气发电机在多种工况下稳定可靠运行，并且大大提高了 沼气的燃烧效率。 为实现上述目的，本专利技术采用W下技术方案： -种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，包括： 空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的 入口相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气 口与内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气口均与控制器相连； 所述沼气进气管道中设有甲烧浓度传感器，甲烧浓度传感器将检测的沼气中甲烧 浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管 中尾气的氧含量反馈至控制器； 控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空 燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲 烧浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。 所述内燃发电机的气缸上还安装有溫度传感器，所述溫度传感器用于检测内燃发 电机的气缸溫度并传送至控制器，控制器根据内燃发电机的气缸溫度，进行修正给定空燃 比。 所述内燃发电机的转子上还设有速度传感器，所述速度传感器与控制器相连。 所述沼气进气管道中还安装有用于维持沼气和空气的压力差恒定的零压调节器。 所述空气进气管道中安装有过滤装置。 所述沼气进气管道中也安装有过滤装置。 一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，包括： 步骤（1):确定内燃发电机组当前的工况，预设与内燃发电机组工况相匹配的空 燃比；[001引步骤似追制器根据内燃发电机的气缸溫度，修正步骤（1)中预设的空燃比； 步骤（3):控制器根据修正后的空燃比与实际空燃比相比较，得到空燃比差值，控 制器根据空燃比差值计算燃气阀的开度，同时，控制器根据获取的甲烧浓度信息进行修正 燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。 所述步骤（1)中的内燃发电机组工况包括启动工况、怠速工况、中等负荷工况、大 负荷工况、负荷突加工况和负荷突减工况。[002引所述步骤（1)中，与内燃发电机组工况相匹配的空燃比等于实际空燃比与过量空 气系数的比值；其中，过量空气系数为与内燃发电机组工况相关的常数。 所述步骤（2)中，在内燃发电机组的不同工况下，每一个气缸溫度值对应一个空 燃比修正系数。 本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过氧传感器反馈准确监控实际空燃比，为了抑制甲烧浓度波动的影 响，引入了甲烧浓度传感器，通过甲烧浓度传感器测量甲烧浓度，并修正燃气阀口的进气 量，对扰动输入补偿，从而消除甲烧浓度波动对空燃比的影响W及消除了仅靠氧传感器反 馈控制滞后的缺点，达到准确控制空燃比的目的； (2)本专利技术在沼气进气管道中安装了零压调节器，采用零压调节器保证了沼气和 空气的压力差恒定，有利于气体混合；同时使得空气和燃气的混合比例完全由燃气阀的开 度决定； (3)本专利技术的该控制方法还通过缸溫进行修正空燃比，为混合气的充分燃烧提供 合适空燃比；本专利技术根据内燃发电机组的不同工况提供不同的空燃比，保证内燃发电机组 在不同工况下的稳定运行。【附图说明】 图1是本专利技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统结构示意图； 图2是本专利技术的沼气内燃发电机组的空燃比控制方法示意图； 图3是本专利技术的沼气内燃发电机组的空燃比控制方法实施例。【具体实施方式】 下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明： 图1为本专利技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统结构示意图，结合图1对本发 明的该控制系统进行下述说明： 本专利技术通过氧传感器反馈控制空燃比，并引入甲烧浓度前馈控制，同时综合考虑 内燃机所处工况，精确控制空燃比。本专利技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统，包括： 空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的 入口相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气 口与内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气口均与控制器相连； 所述沼气进气管道中设有甲烧浓度传感器，甲烧浓度传感器将检测的沼气中甲烧 浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管 中尾气的氧含量反馈至控制器； 控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空 燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲 烧浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。 本专利技术的沼气通过零压调节器，保证沼气和空气的压力差恒定，有利于气体混合， 同时使得空气和燃气的混合比例完全由燃气阀的开度决定。通过控制燃气阀的开度，就能 够达到精确控制空燃比的目的。 为了有效抑制甲烧浓度波动的影响，本专利技术引入甲烧浓度传感器。通过甲烧浓度 传感器测量甲烧浓度，并修正燃气阀口的进气量，对扰动输入补偿，从而消除甲烧浓度波动 对空燃比的影响，达到准确控制空燃比的目的。 本专利技术在机组排气管中安装氧传感器，通过氧传感器测量尾气中的氧含量，计算 实际空燃比，与给定空燃比做比较，构成闭环反馈控制。 在本实施例中，氧传感器优选采用宽域型氧传感器，也可W其他类型的氧传感器。 其中，内燃发电机的气缸上还安装有溫度传感器，溫度传感器用于检测内燃发电 机的气缸溫度并传送至控制器，控制器根据内燃发电机的气缸溫度，进行修正给定空燃比。 内燃发电机的转子上还设有速度传感器，所述速度传感器与控制器相连。 沼气进气管道中还安装有用于维持沼气和空气的压力差恒定的零压调节器。 空气进气管道中安装有过滤装置。 沼气进气管道中也安装有过滤装置。 在图1中，进入内燃发电机的进气岐管上还安装有溫度传感器W及压力传感器， 用于分别检测进气岐管上的溫度W及压力信号，并传送至控制器中，为判断内燃发电机的 工况做准备。 如图2所示，本专利技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，包括： 步骤（1):确定内燃发电机组当前的工况，预设与内燃发电机组工况相匹配的空 燃比；各个工况的特点如表1所示； 步骤（2):控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，包括：空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的入口相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气门均与控制器相连；所述沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，孙波，戴永强，赵峰，魏大钧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37