本发明专利技术涉及发电技术领域，公开了一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统，包括通过开关柜连接的一组发电装置，其中发电装置包括发电机和发动机，通过开关柜集成有与所述发电装置连接的计算机监控系统和远程数据处理中心，其中计算机监控系统包括集成在发电机和发动机端的远程数据输送系统、网电监控系统、单机自动同步系统、电机检测及保护系统；其中与发动机配套连接设有散热器、排放系统和进气系统。本发明专利技术通过系统整体的设计和沼气压力、浓度的精准控制，最终可达到综合效率84.6％。系统数据分别进行分类汇总，集中传输到控制单元，加强了系统的监测预警功能，达到统一控制的功能要求。的功能要求。的功能要求。
【技术实现步骤摘要】
一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统及方法
[0001]本专利技术涉及发电
，具体为一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统及方法。
技术介绍
[0002]近年来，生物质发电在国际上越来越受到重视，在国内也越来越受到政府的关注。我国生物质发电的投资总额不断增加，常年维持在两位数以上的较高水平，市场前景广阔。沼气发电是生物质发电的一种，将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能，具有创效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。
[0003]近年来，沼气发电的需求从农村扩展到了城市(例如城市垃圾、餐饮厨余垃圾发酵等)和工业企业(例如饲料生产过程中产生的柠檬酸废水发酵等)，变废为宝，可有效地提高能源的利用效率。
[0004]然而，由于柠檬酸废水经过厌氧处理产生的沼气属于低燃气品质，存在流量不稳定和可燃烧甲烷值偏小且波动的性质，导致燃气发电机组的启动和运行存在不确定性，一般的燃气发电机组无法满足，需要采取措施加以控制。所以就需要一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统及方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统及方法，本专利技术能够及时根据因进口沼气的流量波动造成的压力值和浓度值变化来控制空燃比，通过燃气进气阀组、电磁阀及压力调节器进行调节，从而精准控制其压力和浓度，达到理想的可燃烧的甲烷浓度(55
‑
60％),满足燃气发电机组运行的基本要求。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统，包括通过开关柜连接的一组发电装置，其中发电装置包括发电机和发动机，通过开关柜集成有与所述发电装置连接的计算机监控系统和远程数据处理中心，其中计算机监控系统包括集成在发电机和发动机端的远程数据输送系统、网电监控系统、单机自动同步系统、电机检测及保护系统；其中发电机包括3台TCG2020V20型的高压10KV发电机组，与所述发电机配套设有电子预热器、缸套水三通阀、中冷水三通阀、废气背压开关、燃气过滤器、燃气进气阀组、电磁阀及压力调节器和与远程数据处理中连接的空燃比控制系统。
[0008]其中与发动机配套连接设有散热器、排放系统和进气系统。
[0009]其中散热器包括与发动机连接的中冷散热器、板式散热器和紧急散热器，与所述发动机还连接有提供润滑油补给的润滑油箱，所述排放系统包括与发动机输出端连接的脱销系统，搭载有脱销系统的装置连接有烟气锅炉，所述烟气锅炉通过烟气高架排放架进行废气排出，所述进气系统包括与所述发动机连接的燃气阀组，所述燃气阀组的进气端连接
有进气预处理装置。
[0010]进一步，其中润滑油箱设有包括但不限于使用压力传感器监测润滑油量，通过包括但不限于使用温度传感器监测中冷散热器、板式散热器和紧急散热器的散热信息，在所述发动机和发电机上使用包括但不限于震动传感器监测发电机发电时的爆震信息，通过包括但不限于甲烷浓度监测传感器和进气压力传感器进行监测进气系统的甲烷含量与压力值；
[0011]所述的压力传感器、温度传感器、震动传感器、甲烷浓度传感器或进气压力传感器通过远程数据输送系统的现场总线接口Ethernet TCP/IP、Modbus/TCP协议通讯，进行向计算机监控系统和远程数据处理中心上传包括但不限于TEM
‑
EVO的状态信息、测量值、信号、警报、故障信息。
[0012]其中震动传感器应用在发动机的防爆震控制，发动机的每个气缸都带有高动态防爆震控制系统，以便在甲烷值较低时仍能确保发动机运行安全。在遵守排放极限值的情况下获得最高性能和最佳效率。
[0013]进一步，本专利技术提供一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节方法，具体按以下步骤执行：
[0014]S1：首先通过基于空气流量的空燃比，采用平均值算法，通过算法模型计算出发动机的进气系统的总进气量，其进气量的基本数据通过甲烷浓度传感器和压力传感器进行数据获取，以此设定空燃比计算出对应的燃气流量；
[0015]其中，理想状态下，进气量与发动机的各个参数模型如式(1)；
[0016][0017]其中，Q
mix
为混合气流量，MAP为进气道内压力值，V为发动机排量，n为转速，η
vol
为充气效率值；
[0018]其中，发动机进气管内与空气流量、燃气流量的模型如式(2)；
[0019]Q
mix
＝Q
air
+Q
gas
ꢀꢀꢀꢀ
式(2)
[0020]其中，Q
mix
为混合气流量，Q
air
为空气流量，Q
gas
为燃气流量；
[0021]S2：通过式(3)计算出发动机的输出功率，具体如式(3)；
[0022]P
calc
＝Q
gas
×
LHV
×
η
Total
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式(3)
[0023]其中，P
calc
为输出功率，LHV为燃气低热值；
[0024]S3：基于发动机的进气系统内的变化的甲烷值进行空燃比调节；通过朗格朗日插值公式计算出当前进气系统内的甲烷值浓度的燃气低热值；具体如式(4)；
[0025][0026]其中，ω
poi
为当前进气系统中的甲烷浓度，ω
poi
‑1和ω
poi+1
为当前甲烷浓度前后时刻的浓度值，LHV
poi
‑1和LHV
poi+1
分别为当前甲烷浓度前后的实际燃气低热值；
[0027]其中，为当前进气系统中的甲烷浓度，和为当前甲烷浓度前后时刻的浓度值，和分别为当前甲烷浓度前后的实际燃气低热值；
[0028]S4:对当前甲烷浓度以及空燃比进行数据计算，当的波动幅度大于5％，则通过远
程数据中心接入空燃比调节；
[0029]S5:具体通过S2‑
S3进行计算当前进气系统的压力以及空燃比的差异数值，具体包括进气管道内压力值、甲烷浓度值的标准值；发动机的进气系统压力包括进气管道内压力，具体包括通过管道阀口嵌插的压力传感器进行监测管道内的压力，其中与管道贯通连接有增压阀和减压阀，其中增压阀连接有增压装置。
[0030]S6:通过远程数据中心调整进气风量、和进气系统的压力值，以保证发动机的正常发电功率输出。
[0031]进一步，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被主控制器执行时实现如上述中任一项所述的方法。
[0032]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0033]1、通过系统整体的设计和沼气压力、浓度的精准控制，最终可达到综合效率84.6％。
[0034]系统数据分别进行分类本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统，其特征在于：包括通过开关柜连接的一组发电装置，其中发电装置包括发电机和发动机，通过开关柜集成有与所述发电装置连接的计算机监控系统和远程数据处理中心，其中计算机监控系统包括集成在发电机和发动机端的远程数据输送系统、网电监控系统、单机自动同步系统、电机检测及保护系统；其中与发动机配套连接设有散热器、排放系统和进气系统。2.根据权利要求1所述的一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统，其特征在于，其中散热器包括与发动机连接的中冷散热器、板式散热器和紧急散热器，与所述发动机还连接有提供润滑油补给的润滑油箱，所述排放系统包括与发动机输出端连接的脱销系统，搭载有脱销系统的装置连接有烟气锅炉，所述烟气锅炉通过烟气高架排放架进行废气排出，所述进气系统包括与所述发动机连接的燃气阀组，所述燃气阀组的进气端连接有进气预处理装置。3.根据权利要求1所述的一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节系统，其特征在于，其中润滑油箱设有包括但不限于使用压力传感器监测润滑油量，通过包括但不限于使用温度传感器监测中冷散热器、板式散热器和紧急散热器的散热信息，在所述发动机和发电机上使用包括但不限于震动传感器监测发电机发电时的爆震信息，通过包括但不限于甲烷浓度监测传感器和进气压力传感器进行监测进气系统的甲烷含量与压力值；所述的压力传感器、温度传感器、震动传感器、甲烷浓度传感器或进气压力传感器通过远程数据输送系统的现场总线接口Ethernet TCP/IP、Modbus/TCP协议通讯，进行向计算机监控系统和远程数据处理中心上传包括但不限于TEM
‑
EVO的状态信息、测量值、信号、警报、故障信息。4.一种柠檬酸废水发电的压力和空燃比调节方法，其特征在于，具体按以下步骤执行：S1:首先通过基于空气流量的空燃比，采用平均值算法，通过算法模型计算出发动机的进气系统的总进气量，其进气量的基本数据通过甲烷浓度传感器和压力传感器进行数据获取，以此设定空燃比计算出对应的燃气流量；其中，理想状态下，进气量与发动机的各个参数模型如式(1)；其中，Q
mix
为混合气流量，MAP为进气道内压力值，V为发动机排量，n为转速，η
vol
为充气效率值；其中，发动机进气管内与空气流量、燃气流量的模型如式(2)；Q
mix
＝Q
air
+Q
gas
【专利技术属性】
技术研发人员：刘浩，
申请(专利权)人：天津博威动力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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