一種高性能推土裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高性能推土裝置，包括駕駛室、液壓桿、推土斗、橫梁、立柱、振動(dòng)板、驅(qū)動(dòng)履帶和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗通過液壓桿與駕駛室相連，橫梁位于液壓桿下方，一端與所述推土斗鉸接；立柱的一端鉸接在所述橫梁上，另一端與振動(dòng)板相連，振動(dòng)板內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī)；驅(qū)動(dòng)履帶由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量。該推土裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】
一種高性能推土裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及推土領(lǐng)域，具體涉及一種高性能推土裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]推土裝置，即推土機(jī)，是工程施工中一個(gè)重要的施工裝置。推土裝置是一種工程車輛，能單獨(dú)完成挖土、運(yùn)土和卸土工作，具有操作靈活、轉(zhuǎn)動(dòng)方便、所需工作面小、行駛速度快等特點(diǎn)。但是現(xiàn)有的推土裝置仍存在壓土不便、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜、能耗較高無法二次利用等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種高性能推土裝置。
[0004]本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0005]—種高性能推土裝置，其特征是，包括駕駛室、液壓桿、推土斗、橫梁、立柱、振動(dòng)板、驅(qū)動(dòng)履帶和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗通過液壓桿與駕駛室相連，橫梁位于液壓桿下方，其一端與所述推土斗鉸接;立柱的一端鉸接在所述橫梁上，另一端與振動(dòng)板相連，振動(dòng)板內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī);驅(qū)動(dòng)履帶由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，其包括散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)、回水蒸發(fā)器、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組、逆變器及變頻器、背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī);所述散熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，散熱器通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器上，并通過散熱器的表面散熱；發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、高溫蒸發(fā)器、低溫蒸發(fā)器冷卻后排至大氣；
[0006]高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗、高溫蒸發(fā)器、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)和高溫冷凝器，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)為水，高溫蒸發(fā)器安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗打入高溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水隨后進(jìn)入高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)做功；
[0007]低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗、低溫蒸發(fā)器、中間抽汽過熱器、低溫多級(jí)膨脹機(jī)和低溫冷凝器，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器后的低溫尾氣管道上;經(jīng)低溫冷凝器冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗打入低溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器加熱后進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)做功；中間抽汽過熱器為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的中間級(jí)抽汽;還包括調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥根據(jù)中間抽汽過熱器后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥開啟，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路;高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的3/4，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)為3級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第2級(jí)；
[0008]高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器均采用屏式-螺旋換熱管，在尾氣入口一側(cè)的前半段采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管，后半段采用螺旋換熱管;所述發(fā)動(dòng)機(jī)到散熱器的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器的入口處;所述高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體和后殼體通過螺栓扣合而成，前殼體的長(zhǎng)度與屏式換熱管的水平長(zhǎng)度相同，后殼體的長(zhǎng)度與螺旋換熱管的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管上設(shè)置有多個(gè)振打器，振打器由蓄電池組供電;所述前殼體的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口，用于定期排出屏式換熱管上振落的污物；
[0009]低溫多級(jí)膨脹機(jī)和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)之間通過聯(lián)軸器同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)初期，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，起到減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間的作用；在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)減速，以減少低溫膨脹機(jī)的惰走時(shí)間，起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用；
[0010]還包括蓄電池組、逆變器及變頻器，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的一端與蓄電池組相連，蓄電池組用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能；蓄電池組與逆變器及變頻器相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速；背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)用于減低并控制發(fā)動(dòng)機(jī)的背壓，運(yùn)行時(shí)通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值。
[0011]優(yōu)選地，所述低溫多級(jí)膨脹機(jī)和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量，采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30 %各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗或者低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時(shí)，保持高溫循環(huán)栗或低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
[0012]本推土裝置的有益效果:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣能量回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱同時(shí)回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯;重新設(shè)計(jì)了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)無外界電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的同時(shí)將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級(jí)膨脹機(jī)和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)之間通過聯(lián)軸器同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)減速，以減少低溫膨脹機(jī)的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設(shè)計(jì)了一種轉(zhuǎn)速和進(jìn)汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時(shí)保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0013]利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0014]圖1是本推土裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本能量回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器的側(cè)視圖；
[0017]圖4是高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器的正視圖。
[0018]附圖標(biāo)記:散熱器-1;發(fā)動(dòng)機(jī)-2;高溫冷凝器-3;低溫冷凝器-4;高溫蒸發(fā)器-5;低溫蒸發(fā)器-6;高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)-7;低溫多級(jí)膨脹機(jī)-8;回水蒸發(fā)器-9;高溫循環(huán)栗-10;低溫循環(huán)栗-1 I;中間抽汽過熱器-12;蓄電池組-13;背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)-14;逆變器及變頻器-15；調(diào)節(jié)閥-16;屏式換熱管-17;螺旋換熱管-18;聯(lián)軸器-19;前殼體-20;后殼體-21;螺栓-22;排污口 -23 ;駕駛室-24;液壓桿-25;推土斗-26 ;橫梁-27 ;立柱-28;振動(dòng)板-29;驅(qū)動(dòng)履帶-30 0
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]如圖1所示的一種高性能推土裝置，包括駕駛室24、液壓桿25、推土斗26、橫梁27、立柱28、振動(dòng)板29、驅(qū)動(dòng)履帶30和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗26通過液壓桿25與駕駛室24相連，橫梁27位于液壓桿25下方，其一端與所述推土斗26鉸接;立柱28的一端鉸接在所述橫梁27上，另一端與振動(dòng)板29相連，振動(dòng)板29內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)；驅(qū)動(dòng)履帶30由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。
[0022]如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)2尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、回水蒸發(fā)器9、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14。散熱器I與發(fā)動(dòng)機(jī)2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動(dòng)機(jī)2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0023]高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7和高溫冷凝器3，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的機(jī)械能。
[0024]低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和低溫冷凝器4，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進(jìn)一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級(jí)膨脹機(jī)8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的機(jī)械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級(jí)數(shù)可以根據(jù)兩個(gè)膨脹機(jī)中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的出力過低，設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實(shí)驗(yàn)的方法人為設(shè)定，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實(shí)施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的3/4，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為3級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第2級(jí)。
[0025]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長(zhǎng)時(shí)間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時(shí)很方便，同時(shí)錯(cuò)列布置也能有效減少尾氣的流動(dòng)阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因?yàn)檫@部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長(zhǎng)度與屏式換熱管17的水平長(zhǎng)度相同，后殼體21的長(zhǎng)度與螺旋換熱管18的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管17上設(shè)置有多個(gè)振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0026]在發(fā)動(dòng)機(jī)2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨(dú)增設(shè)一個(gè)循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0027]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)8首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，由于此時(shí)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的葉片長(zhǎng)度較低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的葉片長(zhǎng)度小，葉片的鼓風(fēng)摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0028]高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機(jī)將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)2的影響主要在于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)活塞將廢氣推出氣缸時(shí)的功耗增加，因此設(shè)置背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14可以有效減低并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的背壓，運(yùn)行時(shí)，通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時(shí)這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點(diǎn)。
[0029]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量。采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫?fù)Q熱回路還是高溫?fù)Q熱回路，栗的控制和膨脹機(jī)的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)在膨脹機(jī)進(jìn)口處溫度的控制，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)膨脹機(jī)必須做出相應(yīng)的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機(jī)的運(yùn)行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機(jī)的運(yùn)行也無法保持穩(wěn)定，同時(shí)根據(jù)高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時(shí)，由于小流量時(shí)的進(jìn)汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
[0030]在此實(shí)施例的推土裝置中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱同時(shí)回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯;重新設(shè)計(jì)了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)無外界電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的同時(shí)將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設(shè)計(jì)了一種轉(zhuǎn)速和進(jìn)汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時(shí)保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的3/4，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為3級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的第2級(jí)，熱量回收效率提高了4%，取得了意想不到的效果。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]如圖1所示的一種高性能推土裝置，包括駕駛室24、液壓桿25、推土斗26、橫梁27、立柱28、振動(dòng)板29、驅(qū)動(dòng)履帶30和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗26通過液壓桿25與駕駛室24相連，橫梁27位于液壓桿25下方，其一端與所述推土斗26鉸接;立柱28的一端鉸接在所述橫梁27上，另一端與振動(dòng)板29相連，振動(dòng)板29內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)；驅(qū)動(dòng)履帶30由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。
[0033]如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、回水蒸發(fā)器9、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14。散熱器I與發(fā)動(dòng)機(jī)2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動(dòng)機(jī)2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0034]高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7和高溫冷凝器3，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的機(jī)械能。
[0035]低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和低溫冷凝器4，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進(jìn)一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級(jí)膨脹機(jī)8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的機(jī)械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級(jí)數(shù)可以根據(jù)兩個(gè)膨脹機(jī)中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的出力過低，設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實(shí)驗(yàn)的方法人為設(shè)定，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實(shí)施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的2/3，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為4級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第2級(jí)。
[0036]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長(zhǎng)時(shí)間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時(shí)很方便，同時(shí)錯(cuò)列布置也能有效減少尾氣的流動(dòng)阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因?yàn)檫@部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長(zhǎng)度與屏式換熱管17的水平長(zhǎng)度相同，后殼體21的長(zhǎng)度與螺旋換熱管18的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管17上設(shè)置有多個(gè)振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0037]在發(fā)動(dòng)機(jī)2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨(dú)增設(shè)一個(gè)循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0038]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)8首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，由于此時(shí)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的葉片長(zhǎng)度較低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的葉片長(zhǎng)度小，葉片的鼓風(fēng)摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0039]高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機(jī)將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)2的影響主要在于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)活塞將廢氣推出氣缸時(shí)的功耗增加，因此設(shè)置背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14可以有效減低并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的背壓，運(yùn)行時(shí)，通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時(shí)這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點(diǎn)。
[0040]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量。采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫?fù)Q熱回路還是高溫?fù)Q熱回路，栗的控制和膨脹機(jī)的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)在膨脹機(jī)進(jìn)口處溫度的控制，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)膨脹機(jī)必須做出相應(yīng)的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機(jī)的運(yùn)行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機(jī)的運(yùn)行也無法保持穩(wěn)定，同時(shí)根據(jù)高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時(shí)，由于小流量時(shí)的進(jìn)汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
[0041]在此實(shí)施例的推土裝置中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱同時(shí)回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯;重新設(shè)計(jì)了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)無外界電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的同時(shí)將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設(shè)計(jì)了一種轉(zhuǎn)速和進(jìn)汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時(shí)保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的2/3，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為4級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的第2級(jí)，熱量回收效率提高了 4.5%，取得了意想不到的效果。
[0042]實(shí)施例3:
[0043]如圖1所示的一種高性能推土裝置，包括駕駛室24、液壓桿25、推土斗26、橫梁27、立柱28、振動(dòng)板29、驅(qū)動(dòng)履帶30和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗26通過液壓桿25與駕駛室24相連，橫梁27位于液壓桿25下方，其一端與所述推土斗26鉸接;立柱28的一端鉸接在所述橫梁27上，另一端與振動(dòng)板29相連，振動(dòng)板29內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)；驅(qū)動(dòng)履帶30由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。
[0044]如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、回水蒸發(fā)器9、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14。散熱器I與發(fā)動(dòng)機(jī)2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動(dòng)機(jī)2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0045]高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7和高溫冷凝器3，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的機(jī)械能。
[0046]低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和低溫冷凝器4，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進(jìn)一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級(jí)膨脹機(jī)8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的機(jī)械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級(jí)數(shù)可以根據(jù)兩個(gè)膨脹機(jī)中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的出力過低，設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實(shí)驗(yàn)的方法人為設(shè)定，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實(shí)施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的1/2，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為5級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第3級(jí)。
[0047]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長(zhǎng)時(shí)間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時(shí)很方便，同時(shí)錯(cuò)列布置也能有效減少尾氣的流動(dòng)阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因?yàn)檫@部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長(zhǎng)度與屏式換熱管17的水平長(zhǎng)度相同，后殼體21的長(zhǎng)度與螺旋換熱管18的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管17上設(shè)置有多個(gè)振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0048]在發(fā)動(dòng)機(jī)2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨(dú)增設(shè)一個(gè)循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0049]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)8首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，由于此時(shí)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的葉片長(zhǎng)度較低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的葉片長(zhǎng)度小，葉片的鼓風(fēng)摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0050]高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機(jī)將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡冾l器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)2的影響主要在于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)活塞將廢氣推出氣缸時(shí)的功耗增加，因此設(shè)置背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14可以有效減低并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的背壓，運(yùn)行時(shí)，通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時(shí)這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點(diǎn)。
[0051]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量。采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫?fù)Q熱回路還是高溫?fù)Q熱回路，栗的控制和膨脹機(jī)的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)在膨脹機(jī)進(jìn)口處溫度的控制，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)膨脹機(jī)必須做出相應(yīng)的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機(jī)的運(yùn)行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機(jī)的運(yùn)行也無法保持穩(wěn)定，同時(shí)根據(jù)高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時(shí)，由于小流量時(shí)的進(jìn)汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
[0052]在此實(shí)施例的推土裝置中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱同時(shí)回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯;重新設(shè)計(jì)了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)無外界電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的同時(shí)將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設(shè)計(jì)了一種轉(zhuǎn)速和進(jìn)汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時(shí)保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的1/2，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為5級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的第3級(jí)，熱量回收效率提高了5%，取得了意想不到的效果。
[0053]實(shí)施例4:
[0054]如圖1所示的一種高性能推土裝置，包括駕駛室24、液壓桿25、推土斗26、橫梁27、立柱28、振動(dòng)板29、驅(qū)動(dòng)履帶30和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗26通過液壓桿25與駕駛室24相連，橫梁27位于液壓桿25下方，其一端與所述推土斗26鉸接;立柱28的一端鉸接在所述橫梁27上，另一端與振動(dòng)板29相連，振動(dòng)板29內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)；驅(qū)動(dòng)履帶30由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。
[0055]如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、回水蒸發(fā)器9、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14。散熱器I與發(fā)動(dòng)機(jī)2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動(dòng)機(jī)2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0056]高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7和高溫冷凝器3，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的機(jī)械能。
[0057]低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和低溫冷凝器4，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進(jìn)一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級(jí)膨脹機(jī)8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的機(jī)械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級(jí)數(shù)可以根據(jù)兩個(gè)膨脹機(jī)中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的出力過低，設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實(shí)驗(yàn)的方法人為設(shè)定，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實(shí)施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的2/5，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為5級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第2級(jí)。
[0058]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長(zhǎng)時(shí)間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時(shí)很方便，同時(shí)錯(cuò)列布置也能有效減少尾氣的流動(dòng)阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因?yàn)檫@部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長(zhǎng)度與屏式換熱管17的水平長(zhǎng)度相同，后殼體21的長(zhǎng)度與螺旋換熱管18的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管17上設(shè)置有多個(gè)振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0059]在發(fā)動(dòng)機(jī)2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨(dú)增設(shè)一個(gè)循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0060]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)8首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，由于此時(shí)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的葉片長(zhǎng)度較低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的葉片長(zhǎng)度小，葉片的鼓風(fēng)摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0061]高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機(jī)將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)2的影響主要在于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)活塞將廢氣推出氣缸時(shí)的功耗增加，因此設(shè)置背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14可以有效減低并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的背壓，運(yùn)行時(shí)，通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時(shí)這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點(diǎn)。
[0062]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量。采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫?fù)Q熱回路還是高溫?fù)Q熱回路，栗的控制和膨脹機(jī)的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)在膨脹機(jī)進(jìn)口處溫度的控制，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)膨脹機(jī)必須做出相應(yīng)的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機(jī)的運(yùn)行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機(jī)的運(yùn)行也無法保持穩(wěn)定，同時(shí)根據(jù)高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時(shí)，由于小流量時(shí)的進(jìn)汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
[0063]在此實(shí)施例的推土裝置中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱同時(shí)回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯;重新設(shè)計(jì)了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)無外界電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的同時(shí)將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設(shè)計(jì)了一種轉(zhuǎn)速和進(jìn)汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時(shí)保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的2/5，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為5級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的第2級(jí)，熱量回收效率提高了 5.5%，取得了意想不到的效果。
[0064]實(shí)施例5:
[0065]如圖1所示的一種高性能推土裝置，包括駕駛室24、液壓桿25、推土斗26、橫梁27、立柱28、振動(dòng)板29、驅(qū)動(dòng)履帶30和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗26通過液壓桿25與駕駛室24相連，橫梁27位于液壓桿25下方，其一端與所述推土斗26鉸接;立柱28的一端鉸接在所述橫梁27上，另一端與振動(dòng)板29相連，振動(dòng)板29內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)；驅(qū)動(dòng)履帶30由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。
[0066]如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、回水蒸發(fā)器9、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14。散熱器I與發(fā)動(dòng)機(jī)2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動(dòng)機(jī)2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0067]高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7和高溫冷凝器3，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的機(jī)械能。
[0068]低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和低溫冷凝器4，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進(jìn)一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級(jí)膨脹機(jī)8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的機(jī)械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級(jí)數(shù)可以根據(jù)兩個(gè)膨脹機(jī)中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的出力過低，設(shè)定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實(shí)驗(yàn)的方法人為設(shè)定，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實(shí)施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的2/7，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為6級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第3級(jí)。
[0069]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長(zhǎng)時(shí)間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時(shí)很方便，同時(shí)錯(cuò)列布置也能有效減少尾氣的流動(dòng)阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因?yàn)檫@部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長(zhǎng)度與屏式換熱管17的水平長(zhǎng)度相同，后殼體21的長(zhǎng)度與螺旋換熱管18的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管17上設(shè)置有多個(gè)振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0070]在發(fā)動(dòng)機(jī)2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨(dú)增設(shè)一個(gè)循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0071]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)8首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，由于此時(shí)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的葉片長(zhǎng)度較低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的葉片長(zhǎng)度小，葉片的鼓風(fēng)摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0072]高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機(jī)將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)2的影響主要在于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)活塞將廢氣推出氣缸時(shí)的功耗增加，因此設(shè)置背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14可以有效減低并且控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的背壓，運(yùn)行時(shí)，通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時(shí)這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點(diǎn)。
[0073]低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量。采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫?fù)Q熱回路還是高溫?fù)Q熱回路，栗的控制和膨脹機(jī)的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)在膨脹機(jī)進(jìn)口處溫度的控制，當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)膨脹機(jī)必須做出相應(yīng)的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機(jī)的運(yùn)行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機(jī)的運(yùn)行也無法保持穩(wěn)定，同時(shí)根據(jù)高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時(shí)，由于小流量時(shí)的進(jìn)汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
[0074]在此實(shí)施例的推土裝置中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，在推土后可以通過振動(dòng)板將土壓實(shí)，操作方便，且發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱同時(shí)回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯;重新設(shè)計(jì)了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)14的轉(zhuǎn)速，在實(shí)現(xiàn)無外界電源驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的同時(shí)將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的中間級(jí)抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級(jí)膨脹機(jī)8和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期，由于尾氣溫度較低，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以有效減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間，在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器19帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)8減速，以減少低溫膨脹機(jī)8的惰走時(shí)間，由于停止過程中膨脹機(jī)內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時(shí)主要起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)8的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設(shè)計(jì)了一種轉(zhuǎn)速和進(jìn)汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時(shí)保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的2/7，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7為6級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)7的第3級(jí)，熱量回收效率提高了6%，取得了意想不到的效果。
[0075]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高性能推土裝置，其特征是，包括駕駛室、液壓桿、推土斗、橫梁、立柱、振動(dòng)板、驅(qū)動(dòng)履帶和發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置，所述推土斗通過液壓桿與駕駛室相連，橫梁位于液壓桿下方，其一端與所述推土斗鉸接;立柱的一端鉸接在所述橫梁上，另一端與振動(dòng)板相連，振動(dòng)板內(nèi)設(shè)置有震動(dòng)電機(jī);驅(qū)動(dòng)履帶由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)能量回收裝置用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，其包括散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)、回水蒸發(fā)器、高溫?fù)Q熱回路、低溫?fù)Q熱回路、蓄電池組、逆變器及變頻器、背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī);所述散熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，散熱器通過冷卻水將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器上，并通過散熱器的表面散熱；發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、高溫蒸發(fā)器、低溫蒸發(fā)器冷卻后排至大氣； 高溫?fù)Q熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗、高溫蒸發(fā)器、高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)和高溫冷凝器，高溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)為水，高溫蒸發(fā)器安裝在背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗打入高溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水隨后進(jìn)入高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)做功； 低溫?fù)Q熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗、低溫蒸發(fā)器、中間抽汽過熱器、低溫多級(jí)膨脹機(jī)和低溫冷凝器，低溫?fù)Q熱回路內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)是R245f a，低溫蒸發(fā)器安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器后的低溫尾氣管道上;經(jīng)低溫冷凝器冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗打入低溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器加熱后進(jìn)入低溫多級(jí)膨脹機(jī)做功；中間抽汽過熱器為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的中間級(jí)抽汽;還包括調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥根據(jù)中間抽汽過熱器后的R245fa溫度反饋和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級(jí)抽汽的流量，當(dāng)中間抽汽過熱器后的R245f a溫度反饋值大于或者小于設(shè)定的中間抽汽過熱器后的R245fa溫度值時(shí)，自動(dòng)關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥的開度，同時(shí)當(dāng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)內(nèi)的壓力反饋值小于設(shè)定的高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)內(nèi)的壓力閉鎖值時(shí)，自動(dòng)閉鎖調(diào)節(jié)閥開啟，加熱后的中間級(jí)抽汽回流到高溫?fù)Q熱循環(huán)回路;高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器之間的距離L為尾氣排氣管道總長(zhǎng)的3/4，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)為3級(jí)膨脹機(jī)，中間級(jí)抽汽取自高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的第2級(jí)； 高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器均采用屏式-螺旋換熱管，在尾氣入口 一側(cè)的前半段采用錯(cuò)列布置的屏式換熱管，后半段采用螺旋換熱管;所述發(fā)動(dòng)機(jī)到散熱器的冷卻水回水管道上還設(shè)置有回水蒸發(fā)器，用于回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器的入口處;所述高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器整體設(shè)置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體和后殼體通過螺栓扣合而成，前殼體的長(zhǎng)度與屏式換熱管的水平長(zhǎng)度相同，后殼體的長(zhǎng)度與螺旋換熱管的水平長(zhǎng)度相同；所述屏式換熱管上設(shè)置有多個(gè)振打器，振打器由蓄電池組供電;所述前殼體的底部呈弧形，在弧形底部的最低點(diǎn)處還設(shè)置有排污口，用于定期排出屏式換熱管上振落的污物； 低溫多級(jí)膨脹機(jī)和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)之間通過聯(lián)軸器同軸連接，在系統(tǒng)啟動(dòng)初期，低溫?fù)Q熱回路中的R245fa先于高溫?fù)Q熱回路中的水到達(dá)汽化溫度，低溫多級(jí)膨脹機(jī)首先啟動(dòng)，同時(shí)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)低速預(yù)轉(zhuǎn)動(dòng)，起到減小高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的啟動(dòng)壓力，縮短啟動(dòng)時(shí)間的作用;在系統(tǒng)停止時(shí)，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)首先惰走減速，同時(shí)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)低溫多級(jí)膨脹機(jī)減速，以減少低溫膨脹機(jī)的惰走時(shí)間，起到減小低溫多級(jí)膨脹機(jī)的鼓風(fēng)摩擦，防止葉片過熱的作用； 還包括蓄電池組、逆變器及變頻器，高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)的一端與蓄電池組相連，蓄電池組用于儲(chǔ)存由膨脹機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來的電能；蓄電池組與逆變器及變頻器相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動(dòng)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速;背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)用于減低并控制發(fā)動(dòng)機(jī)的背壓，運(yùn)行時(shí)通過檢測(cè)到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能推土裝置，其特征是，所述低溫多級(jí)膨脹機(jī)和高溫多級(jí)透平膨脹機(jī)分別通過高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥調(diào)節(jié)各自的進(jìn)汽量，采用的高溫進(jìn)汽閥和低溫進(jìn)氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時(shí)，高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗或者低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機(jī)的出力；當(dāng)高溫?fù)Q熱回路或低溫?fù)Q熱回路循環(huán)流量小于30 %各自額定流量時(shí)，保持高溫循環(huán)栗或低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進(jìn)汽閥或低溫進(jìn)汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機(jī)的出力。
【文檔編號(hào)】E02F3/80GK105839684SQ201610188935
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】時(shí)建華
【申請(qǐng)人】時(shí)建華