用于使用發(fā)電機組的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于使用發(fā)電機組(1)的方法，其包括內(nèi)燃機(2)和至少一個內(nèi)部消耗器(4)、優(yōu)選風(fēng)扇(5，6)，所述內(nèi)燃機具有能夠與用于產(chǎn)生電流的發(fā)電機(3)聯(lián)接的驅(qū)動軸(7)，所述內(nèi)部消耗器可聯(lián)接到驅(qū)動軸(7)上并對該驅(qū)動軸(7)施加阻力，其中驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機(3)的電壓和/或頻率受到監(jiān)視，其中，當(dāng)驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機(3)的電壓和/或頻率下降到低于可限定的閾值(a，b，c)時，所述至少一個內(nèi)部消耗器(4)的施加到驅(qū)動軸(7)上的阻力至少能夠暫時地降低。
【專利說明】用于使用發(fā)電機組的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于使用發(fā)電機組的方法，其包括內(nèi)燃機和至少一個內(nèi)部消耗器、優(yōu)選風(fēng)扇，所述內(nèi)燃機具有與用于產(chǎn)生電流的發(fā)電機可聯(lián)接的驅(qū)動軸，所述內(nèi)部消耗器可聯(lián)接到驅(qū)動軸上并且對該驅(qū)動軸施加阻力，其中，驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機的電壓和/或頻率受到監(jiān)視。

【背景技術(shù)】
[0002]用于使用包括內(nèi)燃機的發(fā)電機組的方法已經(jīng)是現(xiàn)有技術(shù)或者由美國專利文獻(xiàn)US8，205，594已知，該專利文獻(xiàn)介紹了一種用于發(fā)電機組的控制單元、特別是用于帶有預(yù)測性負(fù)載管理系統(tǒng)(praediktives Lastmanagement)的發(fā)電機組的控制單元。
[0003]突然出現(xiàn)在發(fā)電機組上的負(fù)載，下文稱為“Block Loading(負(fù)載塊)”，引起發(fā)動機轉(zhuǎn)速的突然下降并且伴隨由此產(chǎn)生的波動的發(fā)電機功率輸出。
[0004]Block Loading意味著:在發(fā)動機運轉(zhuǎn)的情況下,發(fā)電機相對計劃耗量偏離地經(jīng)歷功率的突然上升。首先，當(dāng)一個外部負(fù)載突然施加在發(fā)電機上時，出現(xiàn)Block Loading的現(xiàn)象，發(fā)電機試圖從發(fā)動機中抽出更多的機械功率以便將這個附加的負(fù)荷轉(zhuǎn)化為電能，從而提供電功率耗量的上升。由這個機械負(fù)荷的上升導(dǎo)致的結(jié)果是，驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速由于內(nèi)燃機的驅(qū)動軸上的阻力上升而降低。在可以為內(nèi)燃機輸送附加的動力燃料和空氣的同時，該內(nèi)燃機通過生產(chǎn)更多的機械輸出功率來補償發(fā)電機的需求并且試圖還原。這表示=BlockLoading引起動力燃料消耗的短時上升。如果Block Loading持續(xù)地作用在發(fā)電機上,那么電輸出功率可能不恒定。然而這在發(fā)電機組的應(yīng)用中是很重要的，因為頻率的波動例如可能會對電動機的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生不利影響，例如在電動機的驅(qū)動軸的恒定轉(zhuǎn)速很重要的工業(yè)生產(chǎn)中需要該電動機。供電線路中的波動還會影響儀器設(shè)備如計算機，或還會影響到僅僅簡單的照明系統(tǒng)諸如燈泡，這些燈泡可能不再恒定地發(fā)光。
[0005]為了解決這個問題，可以使用較大的發(fā)動機組，以便補償Block Loading。但是，較大的發(fā)電機組的前提是更強大的內(nèi)燃機，該發(fā)電機組因此通常具有較高的動力燃料消耗并且不像由于智能控制設(shè)備而更加高效運行的較小的發(fā)電機組那么經(jīng)濟。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]這個目的通過權(quán)利要求1和5的特征得以實現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的獨特的特征得到詳細(xì)說明。
[0008]用于避免發(fā)電機組上的Block Loading的一個實例例如可以是:散熱器的風(fēng)扇和/或發(fā)電機的風(fēng)扇與內(nèi)燃機的驅(qū)動系統(tǒng)分離。
[0009]另一個實例可以是中斷環(huán)流發(fā)電機和內(nèi)燃機的冷卻氣流。例如這意味著:發(fā)電機的進氣口或出氣口能夠打開和關(guān)閉。減小的氣流意味著風(fēng)扇面上的阻力降低；結(jié)果是內(nèi)燃機的驅(qū)動軸上的或發(fā)電機的發(fā)電機軸上的阻力更小。
[0010]當(dāng)內(nèi)燃機上的阻力通過所述實例之一降低時，在還原時間期間由內(nèi)部消耗器導(dǎo)致的暫時較少的負(fù)荷施加在內(nèi)燃機上，這在Block Loading突發(fā)事件經(jīng)過時還會引起瞬時過沖。這意味著:內(nèi)燃機暫時驅(qū)動得比它在正常情況下應(yīng)該驅(qū)動得要快。為了能夠防止驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速的這個瞬時過沖，在還原時間過去之前，由內(nèi)部消耗器如風(fēng)扇造成的負(fù)載又聯(lián)接到驅(qū)動軸上。這意味著:內(nèi)燃機在它完全還原之前又被內(nèi)部消耗器加載。
[0011]防止瞬時過沖很重要，因為在瞬時過沖中的燃燒期間動力燃料消耗上升并且更多的氫氧化物被排放。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出包括一臺內(nèi)燃機和一臺發(fā)電機的發(fā)電機組的示意圖；
[0013]圖2a和2b示出包括驅(qū)動輪、聯(lián)接器和輪轂的且與驅(qū)動軸連接的風(fēng)扇的視圖；
[0014]圖3a、3b、3c示出在散熱器和發(fā)電機上具有可關(guān)斷冷卻氣流的發(fā)電機組的示意圖；
[0015]圖4a和4b示出根據(jù)發(fā)電機組的數(shù)值的曲線圖；
[0016]圖5示出散熱器上的翻板及其不同位置的示意圖；
[0017]圖6示出包括防護裝置的發(fā)電機組的示意圖。

【具體實施方式】
[0018]圖1示出的是發(fā)電機組I的一個實例，其包含內(nèi)燃機2和發(fā)電機3，該發(fā)電機通過輸出線路來為外部消耗器提供電能。內(nèi)燃機2在散熱器23上包括散熱器風(fēng)扇5,發(fā)電機3同樣包括發(fā)電機風(fēng)扇6。散熱器23上的散熱器風(fēng)扇5和發(fā)電機3上的發(fā)電機風(fēng)扇6構(gòu)成內(nèi)部消耗器，這些內(nèi)部消耗器對驅(qū)動軸7和發(fā)電機3的被機械驅(qū)動的發(fā)電機軸8施加阻力。當(dāng)外部負(fù)載突然上升時出現(xiàn)Block Loading突發(fā)事件,發(fā)電機3暫時被強制產(chǎn)生更多的電能。對電能需求的上升也意味著內(nèi)燃機2的機械能的上升。這個機械能導(dǎo)致驅(qū)動軸7的轉(zhuǎn)速暫時下降。當(dāng)出現(xiàn)這個突發(fā)事件時，由于非恒定運轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機2和因此被非恒定驅(qū)動的發(fā)電機3，電能輸出發(fā)生波動。這些波動是不希望有的。在這種情況下，眾所周知已有的包括控制單元11、功率輸出傳感器12、轉(zhuǎn)速傳感器20和至少一個促動器13的控制設(shè)備9通過對由內(nèi)部消耗器4諸如散熱器上的散熱器風(fēng)扇5或發(fā)電機上的發(fā)電機風(fēng)扇6引起的負(fù)載進行控制而能夠輔助將所述功率波動最小化。
[0019]圖2a示出內(nèi)部消耗器4的實例如散熱器風(fēng)扇5，其包括被驅(qū)動的輪轂19、帶子18、與驅(qū)動軸7相連的驅(qū)動輪18和聯(lián)接器10。一旦轉(zhuǎn)速傳感器20、作為例子為曲軸傳感器或飛輪傳感器，和/或功率輸出傳感器12記錄到“Block Loading”，作為實例示出的聯(lián)接器10就經(jīng)由通過控制單元11控制的促動器13而保持在斷開聯(lián)接的位置上。在這個階段中，帶子17上不再有張力并且輪轂19與驅(qū)動軸7之間的機械連接為不活躍狀態(tài)。由此，在出現(xiàn)Block Loading和內(nèi)燃機2需要還原的時間期間，內(nèi)部消耗器4例如風(fēng)扇5或6的負(fù)載被暫時與內(nèi)燃機2斷開聯(lián)接。
[0020]為了防止瞬時過沖，在還原時間完全過去之前，帶子18通過聯(lián)接器10張緊。這通過控制單元11進行控制并且防止由內(nèi)燃機2暫時的過度旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的動力燃料消耗上升以及氮氧化物廢氣排放上升或者供給能量中的電流峰值。
[0021]圖2b示出輪轂19上的或驅(qū)動輪18上的聯(lián)接器10的另一實例如電磁聯(lián)接器，該電磁聯(lián)接器將散熱器風(fēng)扇5與內(nèi)燃機2分離。如在圖2a中說明的那樣，這個電磁聯(lián)接器同樣由控制單元11操作。
[0022]圖3a示出中斷冷卻氣流的一個實例，以減少散熱器風(fēng)扇5和/或發(fā)電機風(fēng)扇6上的空氣阻力。散熱器風(fēng)扇5的和發(fā)電機2的護罩具有進氣口和出氣口，這些進氣口和出氣口可以經(jīng)由至少一個翻板被打開或關(guān)閉。作為實例，如也在圖3b和3c中所示的那樣，發(fā)電機3的護罩上和散熱器風(fēng)扇5的護罩上具有至少一個翻板，所述翻板通過至少一個促動器13、優(yōu)選伺服發(fā)動機被打開和關(guān)閉。如在這個附圖中所示的那樣，散熱器翻板14和發(fā)電機翻板15完全關(guān)閉。在這種情況下，由于通向護罩出口的方向被完全封閉，所以具有最小氣流。最小氣流的突出之處在于相對散熱器風(fēng)扇5和發(fā)電機風(fēng)扇6的空氣阻力最小，因此相對內(nèi)燃機2的驅(qū)動軸7的阻力也最小。這與吸塵器或電吹風(fēng)相似，其中的開口一旦被封閉，由于缺少空氣阻力，所以電動機立刻提高轉(zhuǎn)速。
[0023]當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器20和/或功率輸出傳感器12記錄到Block Loading時,受控的翻板14、15被控制單元11關(guān)閉。
[0024]翻板14、15可以定位在發(fā)電機3的和散熱器23的進氣口或出氣口上。或者在散熱器23的情況中翻板14也可以設(shè)置在散熱器23與散熱器風(fēng)扇15之間。
[0025]圖3b示出用于防止發(fā)電機組I上瞬時過沖的一個實例。散熱器翻板14和發(fā)電機翻板15通過促動器13的調(diào)整而例如處于半開與全開之間的位置中。這示出即將達(dá)到瞬時過沖前的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)Block Loading和還原時間幾乎過去。假如散熱器翻板14和發(fā)電機翻板15在Block Loading的時間和還原時間期間保持關(guān)閉直到所述時間結(jié)束為止，那么內(nèi)燃機2過度旋轉(zhuǎn)并且發(fā)電機3會由于驅(qū)動軸7上瞬間缺少阻力而產(chǎn)生電流峰值，該電流峰值可能損害外部消耗器。可以這樣說，控制單元11借助對散熱器翻板14和發(fā)電機翻板15的調(diào)節(jié)而成比例地在事先限定的步驟中亦或延遲地吸收過剩能量并且保護系統(tǒng)以防瞬時過沖?；蛘邠Q言之:在驅(qū)動軸7和/或發(fā)電機軸8上的轉(zhuǎn)速等于事先限定的第二閾值Y之前，至少一個促動器13將能量反饋到驅(qū)動軸7和/或發(fā)電機軸8上，所述第二閾值存儲在控制單元11內(nèi)、防止瞬時過沖，在該瞬時過沖中驅(qū)動軸7的轉(zhuǎn)速可能短時地高于對它的規(guī)定。
[0026]在圖3c中，散熱器翻板14和發(fā)電機翻板15完全打開，以便為系統(tǒng)提供最大的氣流。這是沒有Block Loading的狀態(tài)。周圍的空氣在發(fā)電機3的護罩下流入，被發(fā)電機風(fēng)扇6加速并在設(shè)置有發(fā)電機翻板15的出口處離開殼體。在氣流環(huán)流內(nèi)燃機之后，散熱器翻板5也將空氣加速輸送到出口處。由于至少一個散熱器翻板14完全開啟，所以氣流沒有中斷。
[0027]圖4a示出的是一個曲線圖，在該曲線圖中以發(fā)電機組I上的Block Loading的時間內(nèi)的第一曲線30示出驅(qū)動軸7的轉(zhuǎn)速。該第一曲線30通常是一根具有輕微振幅的線，這些振幅位于事先限定的區(qū)域32內(nèi)。在Block Loading的情況中，第一曲線30在區(qū)域32的一個值處從負(fù)載作用點(Lasteinwirkpunkt) 33起下降。內(nèi)燃機2試圖借助輸送附加的動力燃料來補償驅(qū)動軸7上降低的轉(zhuǎn)速。第一曲線30上升直到它又位于區(qū)域32內(nèi)為止。在此流逝的、內(nèi)燃機2在從負(fù)載作用點33直到區(qū)域32的第一閾值a、b、c的點為止的過程中所需的時間被稱為還原時間34。凹陷部35示出轉(zhuǎn)速在Block Loading的過程期間下降何種程度。
[0028]為了限定區(qū)域32，可以多重地設(shè)定第一閾值a、b、C。如在圖3a、3b、3c中說明的那樣，翻板14、15與第一閾值a、b、c的調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)地關(guān)閉到不同的位置中，以便堵塞氣流。例如，翻板可以與第一閾值a、b、c的事先限定的梯段的調(diào)節(jié)相關(guān)聯(lián)地以及與第二閾值y相關(guān)聯(lián)地從O %至100 %、從O %至20 %、從O %至40 %等進行關(guān)閉。
[0029]圖4b以曲線圖示出的是:當(dāng)負(fù)載通過風(fēng)扇5、6被降低時出現(xiàn)什么情況。第二曲線32沒有第一曲線30那么長，這意味著:還原時間32短于不使用本發(fā)明的情況。凹陷部35也沒有之前在圖4a中那么深。
[0030]圖5示出的是:被促動器13控制的散熱器翻板14可以設(shè)置在三個不同的位置中。散熱器翻板14可以安置在散熱器23之后和/或散熱器23與散熱器風(fēng)扇5之間或者散熱器風(fēng)扇5之前以便對氣流產(chǎn)生影響。
[0031]圖6示出的是設(shè)置在翻板14、15上的防護裝置27。這用于在翻板14、15運行期間防止其受到損傷。
【權(quán)利要求】
1.用于使用發(fā)電機組(I)的方法，其包括內(nèi)燃機(2)和至少一個內(nèi)部消耗器(4)、優(yōu)選風(fēng)扇(5，6)，所述內(nèi)燃機具有能夠與用于產(chǎn)生電流的發(fā)電機(3)聯(lián)接的驅(qū)動軸(7)，所述內(nèi)部消耗器可聯(lián)接到驅(qū)動軸(7)上并對該驅(qū)動軸(7)施加阻力，其中驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機⑶的電壓和/或頻率受到監(jiān)視，其特征在于:當(dāng)驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機(3)的電壓和/或頻率下降到低于可限定的閾值(a，b，c)時，所述至少一個內(nèi)部消耗器(4)的施加到驅(qū)動軸(7)上的阻力至少能夠暫時地降低。
2.如權(quán)利要求1所述的用于使用發(fā)電機組的方法，其特征在于:通過將內(nèi)部消耗器(4)諸如風(fēng)扇(5，6)優(yōu)選經(jīng)由聯(lián)接器(10)斷開聯(lián)接來降低對驅(qū)動軸(7)的阻力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于使用發(fā)電機組的方法，其特征在于:所述至少一個內(nèi)部消耗器⑷構(gòu)造成風(fēng)扇(5，6)，所述風(fēng)扇聯(lián)接到驅(qū)動軸(7)上，其中，通過風(fēng)扇(5，6)能夠產(chǎn)生氣流，通過中斷氣流能夠降低作用到驅(qū)動軸(7)上的阻力。
4.如權(quán)利要求1至3之任一項所述的用于使用發(fā)電機組的方法，其特征在于:一旦驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機(3)的電壓和/或頻率超過第二閾值(y)，就終止降低阻力。
5.控制設(shè)備(9)，其包括用于發(fā)電機組(I)的控制單元(11)，該發(fā)電機組包括內(nèi)燃機(2)和至少一個內(nèi)部消耗器(4)、優(yōu)選風(fēng)扇(5，6)，所述內(nèi)燃機具有能夠與發(fā)電機(3)聯(lián)接的驅(qū)動軸(7)，所述內(nèi)部消耗器可聯(lián)接到驅(qū)動軸(7)上并對該驅(qū)動軸(7)施加阻力，特別是如權(quán)利要求1至4之任一項所述的那樣，其特征在于:至少一個促動器(13)對所述至少一個內(nèi)部消耗器(4)施加到驅(qū)動軸(7)上的阻力施加影響，其中設(shè)置有用于監(jiān)視驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器(20)，設(shè)置有用于監(jiān)視發(fā)電機(3)的電壓和/或頻率的輸出傳感器(12)，其中，轉(zhuǎn)速和/或電壓和/或頻率能夠傳輸給控制單元(11)，其中當(dāng)驅(qū)動軸(7)的轉(zhuǎn)速和/或發(fā)電機⑶的電壓和/或頻率下降到可限定的閾值(a，b，c)以下時，控制單元(11)向所述至少一個促動器(13)發(fā)出觸發(fā)信號(22)，其中所述促動器(13)降低所述至少一個內(nèi)部消耗器(4)作用到驅(qū)動軸(7)上的阻力。
6.如權(quán)利要求5所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:轉(zhuǎn)速傳感器(20)與內(nèi)燃機(2)和/或發(fā)電機(3)相連，以便對驅(qū)動軸(7)的或發(fā)電機軸(8)的轉(zhuǎn)速進行監(jiān)視。
7.如權(quán)利要求5或6所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:設(shè)置有聯(lián)接器(10)，該聯(lián)接器使所述至少一個內(nèi)部消耗器(4)與驅(qū)動軸(7)相聯(lián)接，其中，所述聯(lián)接器(10)能夠通過促動器(13)操作。
8.如權(quán)利要求5所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:形式為風(fēng)扇(5，6)的內(nèi)部消耗器(4)與驅(qū)動軸(7)聯(lián)接，產(chǎn)生氣流，該氣流能夠通過空氣導(dǎo)流裝置、如優(yōu)選通過可調(diào)節(jié)的翻板(14，15)中斷，其中，控制單元(11)向空氣導(dǎo)流裝置的至少一個促動器(13)發(fā)出觸發(fā)信號(22)，以便改變所述空氣導(dǎo)流裝置的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:翻板(14)設(shè)置在散熱器(23)之后的風(fēng)扇(5)上，和/或設(shè)置在散熱器(23)與風(fēng)扇(5)之間，和/或設(shè)置在風(fēng)扇(5)之前。
10.如權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:翻板(15)設(shè)置在發(fā)電機(3)上的風(fēng)扇(6)的進氣口或出氣口上。
11.如權(quán)利要求9或10所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:能夠逐步地通過閾值(a，b，c，y)的高度來控制翻板(14，15)的打開和關(guān)閉。
12.如權(quán)利要求5至11之任一項所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:閾值(a，b，c,y)的高度能夠設(shè)置為多梯段的和可變的。
13.如權(quán)利要求5至12之任一項所述的控制設(shè)備(9)，其特征在于:在翻板(14，15)上定位有防護裝置(27)。
【文檔編號】F02D29/06GK104343555SQ201410380420
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】E·克魯肯豪瑟爾, V·薩德哈西瓦姆 申請人:Ge延巴赫兩合無限公司