一種有機朗肯循環發電系統的控制方法
【專利摘要】本發明公開了：一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，所述循環發電系統采用了比水沸點更低的有機物作為介質，本系統包括工質泵、蒸發器、透平?發電機、冷凝器、接收容器，冷凝器連接有冷卻塔和冷卻水泵，接收容器上安裝有壓力傳感器。具有以下優點：不需要其他任何額外測定傳感器，根據接收容器內的壓力變化情況來控制冷卻水的供給，防止工質泵“氣穴”現象發生。
【專利說明】
一種有機朗肯循環發電系統的控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，具體的說，利用目前未能得到有效利用的低溫熱源進行發電，屬于發電技術領域。
【背景技術】
[0002]有機朗肯循環發電系統是利用目前未能得到有效利用的低溫熱源進行發電的系統。
[0003]有機朗肯循環發電系統由工質栗、蒸發器、透平-發電機、冷凝器、接收容器等構成。工作原理如下:首先由工質栗將高壓壓縮的液態有機工質輸送給蒸發器，高壓液體吸收蒸發器里的熱源后轉變為高壓氣體。高壓氣體通過透平-發電機的渦輪膨脹做功，推動透平-發電機的渦輪轉動，渦輪的動能傳遞給發電機產生電能。膨脹做功過程之后低溫低壓氣體有機工質進入冷凝器，在冷卻水的冷凝作用下凝結為液態，被收集到接收容器內。接收容器里收集的液態的有機工質再次利用工質栗輸送給蒸發器，從而實現反復的循環。
[0004]收集在接收容器內的液體，從冷凝器直接以冷凝的狀態輸送，其溫度和壓力接近于飽和狀態，如果直接進入工質栗的話，在入口處因為葉輪的轉動，流速加快，栗內液體再次沸騰，產生“氣穴”現象。
[0005]為了防止該現象的發生，把接收容器設置在與工質栗有一定高度差的上方位置，在栗入口處，因高度差產生的附加壓力可以防止“氣穴”現象的發生。
[0006]如圖2中所示，實線表示接收容器內部的壓力，點劃線表示飽和蒸汽壓，虛線表示栗入口壓力，由于接收容器內部壓力隨著蒸發器的熱源供給而增大，隨著冷凝器內冷卻水的供給而再次減小，系統運行正常之后壓力會逐漸增加。這時，接收容器內部的飽和蒸汽壓由液態有機工質的溫度所決定，又因為大量液體存在于接收容器內，溫度增加不大，所以飽和蒸汽壓幾乎沒有變化，可以認為是定值。根據設計，栗入口處的壓力一般比接收容器內的壓力值大一些，虛線值如果不降到點劃線以下，則“氣穴”現象就不會發生。
[0007]與之相反，如圖3中所示，實線表示接收容器內部的壓力，點劃線表示飽和蒸汽壓，虛線表示栗入口壓力，再啟動時接收容器內的液體溫度高，飽和蒸汽壓力維持在較高的水平，由于冷卻水的供給所產生的接收容器內的壓力會降低到相同(冷卻水工作時冷凝壓力)的水平，所以栗內會出現“氣穴”現象的問題。所以，本發明就是關于為了防止再啟動時工質栗“氣穴”現象的發生而研究的控制方法。

【發明內容】

[0008]本發明要解決的技術問題是針對上述不足，提供一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，具有不需要其他任何額外測定傳感器，根據接收容器內的壓力變化情況來控制冷卻水的供給，防止工質栗“氣穴”現象發生的優點。
[0009]為解決以上問題，本發明采用以下技術方案:一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，所述循環發電系統采用了比水沸點更低的有機物作為介質，本系統包括工質栗、蒸發器、透平-發電機、冷凝器、接收容器，冷凝器連接有冷卻塔和冷卻水栗，接收容器上安裝有壓力傳感器。
[0010]進一步的，所述控制方法包括以下步驟:
開始于步驟SlOl，完成后進入步驟S102;
步驟S102，設備運行，啟動初期，接收容器內的壓力存儲為Po，重新啟動時接收容器內的液體溫度處于相對較高的狀態。
[0011 ]進一步的，所述控制方法還包括以下步驟:
步驟S103，判斷接收容器的壓力是否2 Pmax，若是接收容器的壓力2 Pmax，則進行步驟S104，否則返回繼續執行步驟S103;
步驟S104，冷卻塔啟動，接收容器的壓力為Pmax時，存儲冷卻水栗轉數為Si，確定冷卻水栗的最少轉數。
[0012]進一步的，所述控制方法還包括以下步驟:
步驟S105，判斷接收容器的壓力是否< Po，若接收容器的壓力< Po，則進入步驟S106，否則返回執行S104;
步驟S106，冷卻水栗停止運轉，完成后返回執行步驟S103。
[0013]進一步的，所述控制方法包括第一階段，所述第一階段為啟動初期接收容器內的壓力存儲為Po。
[0014]進一步的，所述控制方法還包括第二階段，所述第二階段為隨著冷卻水栗的啟動和轉數的上升，接收容器的壓力增加量的符號由“+”變為，此時判定接收容器的壓力為Pmax0
[0015]進一步的，所述控制方法還包括第三階段，所述第三階段為接收容器的壓力增加量的符號由“+”變為時，冷卻水栗的轉數存儲為Si。
[0016]進一步的，所述控制方法還包括第四階段，所述第四階段為接收容器的壓力變為Po時，冷卻水栗停止運轉。
[0017]進一步的，所述控制方法還包括第五階段，所述第五階段為接收容器的壓力變為Pmax時，冷卻水栗轉數調整為Si。
[0018]進一步的，所述控制方法還包括第六階段，所述第六階段為第四階段和第五階段進行反復，直到接收容器的壓力增加量的符號由變為“+”，此時接收容器的壓力為的Pmin，Pmin比Po大時為止。
[0019]本發明采用以上技術方案，與現有技術性比，具有以下優點:
1.不需要增加額外的測定傳感器，直接用系統原有的傳感器即可完成運行，能夠有效避免“氣穴”現象的產生。
[0020]2.傳統的循環系統在避免“氣穴”現象產生時，一般采用增加接受容器和工質栗間的高度，或者系統長時間地停止運行，使得系統自行降溫，進而達到降壓效果。因此，該與傳統的循環系統相比，能夠顯著減小接受容器與工質栗間的高度差，使整個系統尺寸減小。與傳統的循環系統相比，可以避免系統運行停止的時間，以提高發電效率。
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
【附圖說明】
[0022]圖1是有機朗肯發電系統構成圖；
圖2是啟動初期接收容器內部及栗入口的壓力根據時間而變化的圖表；
圖3是重新啟動時接收容器內部及栗入口的壓力根據時間而變化的圖表；
圖4是控制方法的流程圖；
圖5是根據本發明的控制方法，啟動時的接收容器內部及栗入口的壓力根據時間而變化的圖表。
【具體實施方式】
[0023]實施例，如圖1、圖4及圖5所示，一種有機朗肯循環發電系統采用了比水沸點更低的有機物作為介質，本系統包括工質栗、蒸發器、透平-發電機、冷凝器、接收容器，冷凝器連接有冷卻塔和冷卻水栗，冷凝器或接收容器上安裝有壓力傳感器，一般冷凝器壓力和接收容器壓力幾乎相同。
[0024]雖然有機工質可以使用不同種類的物質，但是大體上HFC系列的冷媒物質比較適合，尤其是在使用R245fa(五氟丙烷)的情況下，(蒸汽壓)數值大約在I?2bar之間。
[0025]—種有機朗肯循環發電系統的控制方法包括以下步驟:
所述控制方法開始于步驟S101，完成后進入步驟S102;
步驟S102，設備運行，啟動初期，接收容器內的壓力存儲為Po，重新啟動時接收容器內的液體溫度處于相對較高的狀態，完成后進入步驟S103。
[0026]步驟S103，判斷接收容器的壓力是否2Pmax，若是接收容器的壓力2 Pmax，則進行步驟S104，否則返回繼續執行步驟S103。
[0027]冷卻水栗的啟動和轉數提高引起的接收容器的壓力增加量的符號由“+”變為，此時判定接收容器的壓力為Pmax，這時掌握了冷卻水最初供給的時刻。
[0028]為了使冷卻水循環，又考慮到發電系統結構自身原因，有可能要求高水位，或者需要較長的管道長度，可能會伴隨管道浪費的問題，即使啟動冷卻水栗，轉數需提高，最少量冷卻水供給的栗的轉數會根據安裝現場情況不同而發生變化，因此，可以通過確定這個基點，來決定以后冷卻水栗的重新啟動的時刻點。
[0029]步驟S104，冷卻塔啟動，接收容器的壓力為Pmax時，存儲冷卻水栗轉數為Si，確定冷卻水栗的最少轉數，完成后進入步驟S105。
[0030]通過確定轉數，控制器在冷卻水栗重新啟動時會一直保持最少的冷卻水被供給，所以會最大限度地降低接收容器的壓力的下降程度，為使接收容器內部的液體溫度達到正常狀態確保有充足的時間。
[0031]步驟S105，判斷接收容器的壓力是否<Po，若接收容器的壓力< Po，則進入步驟S106，否則返回執行S104。
[0032]步驟S106，冷卻水栗停止運轉，完成后返回執行步驟S103。
[0033]即使壓力下降時間最短化，接收容器的壓力會繼續減少，會減少到使工質栗的“氣穴”現象發生的基點，為了防止這種情況的發生，需要在接收容器的壓力成為Po的時候，冷卻水栗停止運轉。
[0034]即使壓力降低到比Po更低的點，在某種程度上“氣穴”現象可能不會出現，但是為了確保利潤，考慮到系統的熱慣性，在接收容器的壓力為Po時停止冷卻水栗運行，重新增加接收容器內部的壓力。
[0035]但最終冷卻水栗按照額定轉速運轉，接收容器的壓力增加到Pmax時，將冷卻水栗的轉數調節到Si。
[0036]這樣，冷卻水栗啟動和停止進行不斷反復，接收容器內部的液體溫度會下降到原來系統的運行時的適合溫度，以后即使冷卻水栗以額定轉速運轉也不會出現問題。
[0037]—種有機朗肯循環發電系統的控制方法步驟分為六個階段，六個階段如下:
第一階段，啟動初期接收容器內的壓力存儲為Po。
[0038]第二階段，隨著冷卻水栗的啟動和轉數的上升，接收容器的壓力增加量的符號由“+”變為此時判定為Pmax。
[0039]第三階段，上述符號發生變化時，冷卻水栗的轉數存儲為Si。
[0040]第四階段，接收容器的壓力變為Po時，冷卻水栗停止運轉。
[0041]第五階段，接收容器的壓力變為Pmax時，冷卻水栗轉數調整為Si。
[0042]第六階段，第四、五階段進行反復，直到接收容器的壓力增加量的符號由變為“+”的Pmin比Po大時為止。
[0043]系統狀態能否達到這樣穩定的狀態根據第六階段來判斷。
[0044]第四階段和第五階段反復運行的話，會經常出現接收容器的壓力增加量的符號由變為“+”的Pmin現象。此時，Pmin是由Po所決定，第四階段還在運行階段，接收容器內部的液體溫度還很高，雖然還需要第四階段和第五階段反復運行，接收容器的壓力增加量的符號由變為“+”的Pmin比Po大，即使不運行第四階段，也意味著壓力增大，意味著有機工質的系統內部能夠實現充分循環，也意味著已經達到不再需要第四階段和第五階段的反復的狀態了。
[0045]因此，如果運行第六階段，也就是第四階段和第五階段不斷反復的過程，直到接收容器的壓力增加量的符號由變為“+”的Pmin比Po變大為止，這樣的話以后工質栗的“氣穴”現象就不會發生，保證了后期控制程序的安全運行。
[0046]以上所述為本發明最佳實施方式的舉例，其中未詳細述及的部分均為本領域普通技術人員的公知常識。本發明的保護范圍以權利要求的內容為準，任何基于本發明的技術啟示而進行的等效變換，也在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種有機朗肯循環發電系統，其特征在于:所述循環發電系統采用了比水沸點更低的有機物作為介質，循環發電系統包括工質栗、蒸發器、透平-發電機、冷凝器、接收容器，冷凝器連接有冷卻塔和冷卻水栗，接收容器上安裝有壓力傳感器。2.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法包括以下步驟: 步驟S102，設備運行，啟動初期，接收容器內的壓力存儲為Po，重新啟動時接收容器內的液體溫度處于相對較高的狀態。3.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括以下步驟: 步驟S103，判斷接收容器的壓力是否2 Pmax，若是接收容器的壓力2 Pmax，則進行步驟S104，否則返回繼續執行步驟S103; 步驟S104，冷卻塔啟動，接收容器的壓力為Pmax時，存儲冷卻水栗轉數為Si，確定冷卻水栗的最少轉數。4.如權利要求3所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括以下步驟: 步驟S105，判斷接收容器的壓力是否< Po，若接收容器的壓力< Po，則進入步驟S106，否則返回執行S104; 步驟S106，冷卻水栗停止運轉，完成后返回執行步驟S103。5.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法包括第一階段，所述第一階段為啟動初期接收容器內的壓力存儲為Po。6.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括第二階段，所述第二階段為隨著冷卻水栗的啟動和轉數的上升，接收容器的壓力增加量的符號由“+”變為，此時判定接收容器的壓力為Pmax。7.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括第三階段，所述第三階段為接收容器的壓力增加量的符號由“+”變為時，冷卻水栗的轉數存儲為Si。8.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括第四階段，所述第四階段為接收容器的壓力變為Po時，冷卻水栗停止運轉。9.如權利要求1所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括第五階段，所述第五階段為接收容器的壓力變為Pmax時，冷卻水栗轉數調整為Si010.如權利要求8或9所述的一種有機朗肯循環發電系統的控制方法，其特征在于:所述控制方法還包括第六階段，所述第六階段為第四階段和第五階段進行反復，直到接收容器的壓力增加量的符號由變為V’，此時接收容器的壓力為的Pmin，Pmin比Po大時為止。
【文檔編號】F04B49/02GK105822369SQ201610167147
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】李時雨, 王芳, 李永勝
【申請人】濰坊真率節能科技有限公司