專利名稱：一種數(shù)控燃?xì)廨啓C(jī)電熱冷聯(lián)供設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種數(shù)控燃?xì)廨啓C(jī)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，它屬于機(jī)械動(dòng)力設(shè)備，可用做石油及天然氣開(kāi)發(fā)、輸送、處理以及辦公和生活所需的動(dòng)力裝置，特別適合于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)油氣田開(kāi)發(fā)區(qū)使用。
在天然氣及石油的開(kāi)發(fā)、輸送以及處理過(guò)程中，都需要大量的多種形式的動(dòng)力能源。如在石油、天然氣的開(kāi)采和傳輸中需要對(duì)石油、天然氣進(jìn)行加壓的機(jī)械動(dòng)力；需要對(duì)石油進(jìn)行加熱以防止結(jié)蠟和增加流動(dòng)性的熱源；提供各種液化天燃?xì)獾闹评錃庠春驮谵k公和生活建筑物空調(diào)制冷使用的制冷氣源。而現(xiàn)在采用的方法多是二次能量轉(zhuǎn)換的形式，即使用電力來(lái)驅(qū)動(dòng)各種電動(dòng)機(jī)械。如驅(qū)動(dòng)電動(dòng)輸送泵來(lái)給石油及天然氣增壓，而使用普通鍋爐來(lái)提供熱源。使用各種電動(dòng)制冷來(lái)液化天然氣和建筑物空調(diào)所需制冷源。由于石油天然氣開(kāi)發(fā)、處理所需能量很大，而多數(shù)的油氣田開(kāi)發(fā)地、輸送站等都遠(yuǎn)離大電網(wǎng)覆蓋地區(qū)，這使得這些地區(qū)的電力相當(dāng)緊張，一般只能使用各自備電站自己提供電力。為適應(yīng)油氣田開(kāi)發(fā)的流動(dòng)性，減少投資，多使用輕便、易安裝的燃?xì)廨啓C(jī)電站做動(dòng)力源，輸出電力為所有設(shè)備提供能量。由于在石油及天然氣處理中需要多種形式的能量，這就要經(jīng)過(guò)多種形式的能量轉(zhuǎn)換。如用于石油、天然氣輸送中進(jìn)行增壓的機(jī)械能就必然經(jīng)過(guò)機(jī)械能——電能——機(jī)械能的兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換。而制所需的制冷氣源則需要經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)械能——電能——壓縮機(jī)機(jī)械能——空氣內(nèi)能這樣三項(xiàng)變換，能量利用率大大降低。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種燃?xì)鈾C(jī)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，使用燃?xì)鈾C(jī)做功力源，可以同時(shí)提供電能，熱能和制冷能量。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附


圖1所示，它有由燃?xì)鈾C(jī)機(jī)匣1、壓氣機(jī)2、燃燒室3和壓氣機(jī)渦輪4組成的核心發(fā)動(dòng)機(jī)，由動(dòng)力渦輪機(jī)匣5、動(dòng)力渦輪6和發(fā)電機(jī)7組成的供電機(jī)構(gòu)，由余熱鍋爐10、余熱交換器11組成的供熱組件，其特征在于有由高壓發(fā)生器13、低壓發(fā)生器14、吸收室15、高溫?zé)峤粨Q器16、低溫?zé)峤粨Q器17、冷凝室18、吸收室循環(huán)泵19、再生循環(huán)泵20、蒸發(fā)室21、蒸發(fā)室循環(huán)泵22、冷卻水蛇形管24和25、冷凍傳熱工質(zhì)盤管26組成的吸收式制冷機(jī)組，在余熱鍋爐10中有制冷工質(zhì)再生熱交換器23，其輸入端與再生循環(huán)泵20的輸出端相連，輸出端與高壓發(fā)生器13相連，余熱交換器11的輸入端與高溫?zé)峤粨Q器16的輸出端相連，而高溫?zé)峤粨Q器16的輸入端與低溫?zé)峤粨Q器17的輸出端相連，低溫?zé)峤粨Q器17的輸入端為供熱工值輸入端，在高壓發(fā)生器13中有溫度傳感器28、壓力傳感器29、液位傳感器30和濃度傳感器31，在低壓發(fā)生器14中有溫度傳感器32和壓力傳感器33，在冷凝室18中有溫度傳感器34，在蒸發(fā)室21中有溫度傳感器35和壓力傳感器36，在吸收室15中有溫度傳感器37和濃度傳感器38，在冷卻水蛇形管24的輸入端有數(shù)控調(diào)節(jié)閥12，在冷凍傳熱工質(zhì)盤管26的輸出端有數(shù)控流量閥27，吸收室循環(huán)泵19，再生循環(huán)泵20和蒸發(fā)室循環(huán)泵22為數(shù)控三端器件驅(qū)動(dòng)的液體泵，在近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9，其中分別插有分別與溫度傳感器28、32、34、35和37相連動(dòng)測(cè)量適配模塊41、42、43、44和45，分別與壓力傳感器29、33和36相連的測(cè)量適配模塊46、47和48，分別與濃度傳感器31和38相連的測(cè)量適配模塊49和50，與液位傳感器30相連的測(cè)量適配模塊51，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9中還分別插有分別與數(shù)控調(diào)節(jié)閥12和數(shù)控流量閥27相連并對(duì)其進(jìn)行控制的控制適配模塊39和40，分別與吸收室循環(huán)泵19，再生循環(huán)泵20和蒸發(fā)室循環(huán)泵22的三端器件控制端相連并對(duì)其進(jìn)行控制的控制適配模塊52、53和54，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與可和其它設(shè)備共用的中央控制計(jì)算機(jī)8相連。
附
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的工作原理如下產(chǎn)生動(dòng)力的核心發(fā)動(dòng)機(jī)與現(xiàn)在的燃?xì)鈾C(jī)一樣，由壓氣機(jī)2壓縮的空氣，在燃燒室3中燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?。高溫高壓燃?xì)庠趬簹鈾C(jī)渦輪4處膨脹做功，推動(dòng)壓氣機(jī)渦輪4轉(zhuǎn)動(dòng)。而壓氣機(jī)渦輪4反過(guò)來(lái)又帶動(dòng)壓氣機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)以壓縮空氣，維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)壓氣機(jī)渦輪4后的燃?xì)膺€含有大量的內(nèi)能。流到動(dòng)力渦輪6處后繼續(xù)膨脹做功，能量由動(dòng)力渦輪6吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能后由動(dòng)力渦輪6輸出帶動(dòng)發(fā)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)7把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎笠噪娔艿男问捷敵觥Ｍㄟ^(guò)動(dòng)力渦輪6后的燃?xì)?，還含有一定的低熱能量，使用余熱鍋爐10回收。在余熱鍋爐10中，燃?xì)馐紫冉?jīng)過(guò)再生熱交換器23，對(duì)其中的制冷工質(zhì)加熱再生，使其溫度達(dá)到高壓沸點(diǎn)，以濃縮二元制冷工質(zhì)。然后燃?xì)庵械挠酂徇M(jìn)一步被供熱工質(zhì)在余熱交換器11中吸收。供熱工質(zhì)以熱能的形式輸出能量。
在本實(shí)用新型中由高壓發(fā)生器13，低壓發(fā)生器14，吸收室15，高溫?zé)峤粨Q器16，低溫?zé)峤粨Q器17，冷凝室18，吸收室循環(huán)泵19，再生循環(huán)泵20，蒸發(fā)室21，蒸發(fā)室循環(huán)泵22組成的吸收式制冷機(jī)組。組成的吸收式制冷式機(jī)組是一種使用雙元制冷工質(zhì)使用熱抽運(yùn)的非壓縮式制冷機(jī)，它的工作原理如下吸收室15出口的低濃度制冷工質(zhì)由再生循環(huán)泵20輸送送入余熱鍋爐10中的制冷工質(zhì)再生熱交換器23。在再生熱交換器23中的制冷工質(zhì)被加熱到高溫沸騰溫度，然后進(jìn)入高壓發(fā)生器13。在高壓發(fā)生器13中，制冷工質(zhì)沸騰產(chǎn)生冷劑溶劑蒸汽，并使制冷工質(zhì)的濃度升高。由高壓發(fā)生器13底部出來(lái)的制冷工質(zhì)經(jīng)高溫?zé)峤粨Q器16降溫后進(jìn)入低壓發(fā)生器17，被管內(nèi)來(lái)自高壓發(fā)生器13上部的冷劑溶劑蒸汽加熱，再次沸騰產(chǎn)生冷劑溶劑蒸汽，制冷工質(zhì)的濃度進(jìn)一步提高。
高壓發(fā)生器13中產(chǎn)生的冷劑溶劑蒸汽由高壓發(fā)生器13上部的管道輸送，在低壓發(fā)生器17中與低壓發(fā)生器17中的制冷工質(zhì)進(jìn)行熱交換后放出潛熱，凝結(jié)成冷劑溶劑，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入冷凝室18。低壓發(fā)生器17中蒸發(fā)的冷劑溶劑蒸汽也進(jìn)入冷凝室18。在冷凝室18中的冷劑溶劑蒸汽被冷卻水蛇形管24內(nèi)冷卻水冷卻而成為冷劑溶劑。冷劑溶劑經(jīng)節(jié)流裝置后進(jìn)入蒸發(fā)室21的溶劑盤中，并由蒸發(fā)室循環(huán)泵22輸送，噴淋在蒸發(fā)室21中的冷凍傳熱工質(zhì)盤管26外表面，吸收冷凍傳熱工質(zhì)盤管26內(nèi)冷凍傳熱工質(zhì)的熱量而汽化成為冷劑溶劑蒸汽。冷凍傳熱工質(zhì)溫度降低，輸出制冷能量，達(dá)到制冷的目的。
另一方面，由低壓發(fā)生器14出來(lái)的高濃度制冷工質(zhì)經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器17降低溫度后進(jìn)入吸收室15，與吸收室15原有的低濃度制冷工質(zhì)混合后由吸收室循環(huán)泵19輸送并噴淋在吸收室15中的冷卻水蛇形管25上，循環(huán)制冷工質(zhì)吸收在蒸發(fā)室21中產(chǎn)生的冷劑溶劑蒸汽，使蒸發(fā)室21保持所需的低壓，冷劑溶劑得以不斷汽化吸熱。噴淋的制冷工質(zhì)吸收冷劑溶劑蒸汽后濃度降低，重新成為低濃度制冷工質(zhì)，又由發(fā)生器循環(huán)泵20送往在余熱鍋爐10中的制冷工質(zhì)再生熱交換器23。吸收過(guò)程產(chǎn)生的熱量則由吸收室15內(nèi)冷卻水蛇形管25中的冷卻水帶走。
本實(shí)用新型的控制原理如下中央控制計(jì)算機(jī)8在控制程序的控制下，采用定時(shí)中斷掃描的方法，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口發(fā)出要采集或(和)控制的適配模塊地址選通信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9在收到地址選通信號(hào)后，根據(jù)其地址值選通相應(yīng)的適配模塊。若是中央控制計(jì)算機(jī)8選通的是測(cè)量適配模塊，需要采集某一處的溫度，壓力、濃度或是液位等信息。這時(shí)相應(yīng)的測(cè)量適配模塊就把所連接傳感器得到的模擬物理量經(jīng)A／D變換后反送回中央控制計(jì)算機(jī)8。若是中央控制計(jì)算機(jī)8選通的是控制適配模塊，需要改變某一閥門或循環(huán)泵的運(yùn)行參數(shù)時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)8接著發(fā)出新的運(yùn)行參數(shù)的數(shù)字值，由控制適配模塊接收并鎖存，然后進(jìn)行D／A變換驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的被控器件。例如，中央控制計(jì)算機(jī)8定時(shí)發(fā)出選通與液位傳感器30相連的測(cè)量適配模塊51的地址選通信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口接收后選通相應(yīng)的測(cè)量適配模塊51。選通后，測(cè)量適配模塊51把由液位傳感器30得到的液位值經(jīng)A／D變換后反送回中央控制計(jì)算機(jī)8。中央控制計(jì)算機(jī)8把測(cè)量值與控制模型進(jìn)行比較。在液位較低時(shí)，通過(guò)串口發(fā)出選通與再生循環(huán)泵20的三端器件控制端相連并對(duì)其進(jìn)行控制的控制適配模塊53被選通后。中央控制計(jì)算機(jī)8發(fā)出增加輸送排量的控制數(shù)字量，由控制適配模塊53接收并鎖存。然后控制適配模塊53把其數(shù)字量變?yōu)橄鄳?yīng)的控制量(輸出電壓和頻率)驅(qū)動(dòng)三端器件，以增加再生循環(huán)泵20功率，從而增大排量。整個(gè)控制過(guò)程是一個(gè)多因素多控制量的控制，但控制過(guò)程一樣。
本實(shí)用新型使用燃?xì)鈾C(jī)做動(dòng)力源，通過(guò)所排燃?xì)庥蓜?dòng)力渦輪吸收后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)得到電能輸出，含有余熱的燃?xì)庠谟酂徨仩t中通過(guò)加熱再生雙元制冷工質(zhì)的方式抽運(yùn)熱量以產(chǎn)生制冷冷端熱，得到制冷輸出。用制冷熱端和余熱鍋爐加熱供熱工質(zhì)得到供熱輸出，實(shí)現(xiàn)電、熱、冷的聯(lián)合輸出，充分利用燃?xì)鈾C(jī)的輸出能量，以滿足能量的綜合需要。使用中央控制計(jì)算機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面加各種適配模塊的機(jī)電一體化測(cè)控方式，可使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)。
本實(shí)用新型的核心發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力渦輪聯(lián)合體可以使用國(guó)產(chǎn)YD－3(SK)，也可以使用相似的機(jī)組，余熱鍋爐可以直接采用在YD－3(SK)排氣道中加盤管式熱交換器的方法實(shí)現(xiàn)。這樣的裝置將有大約2.5MW的電能輸出，4MW的制冷能量輸出和3MW的供熱能量輸出。
本實(shí)用新型中用普通建筑物空調(diào)時(shí)，吸收式制冷的雙元制冷工質(zhì)可以使用溴化鋰和水，它對(duì)制冷裝置制造(如密封)要求較低，用于天然氣液化時(shí)，也可以使用水和氨氣，可以得到較低的制冷溫度。供熱工質(zhì)可以使用水吸熱式制冷機(jī)組24可以參照普通吸收式制冷機(jī)設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型除可以減小高壓發(fā)生器14的尺寸外，與普通吸收式制冷機(jī)的要求相同。
在本實(shí)用新型中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9和中央控制計(jì)算機(jī)8可以和本實(shí)用新型中的核心發(fā)動(dòng)機(jī)部分，動(dòng)力面輪部分以及供熱組件部分的測(cè)控裝置共用，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9中插入與這些裝置測(cè)控器件相連的測(cè)量或控制適配模塊，并在中央控制計(jì)算機(jī)8中裝入相應(yīng)的控制程序。
在本實(shí)用新型中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面9可以選用美國(guó)ME公司(MECHATRONICEQUIPMENTINC.)的I／O32，或是美國(guó)OPTO22公司的PB16AH。中央控制計(jì)算機(jī)8可以選用美國(guó)OPTO22公司的LC4控制器，也可以選用美國(guó)ME公司的PCS－1工業(yè)過(guò)程控制工作站，還可以選用普通PC計(jì)算機(jī)。測(cè)量適配模塊可以采用OPTO22公司的AD3或類似的A／D轉(zhuǎn)換模塊?？刂七m配模塊可選用OPTO22公司的DF3或類似的D／F轉(zhuǎn)換模塊。
在本實(shí)用新型中，冷卻水蛇形管24輸入端的數(shù)控調(diào)節(jié)閥12和冷凍傳熱工質(zhì)盤管26輸出端的數(shù)控流量閥27可以使用如專利號(hào)為CN91232100的數(shù)控閥門，或是使用如專利號(hào)為CN89102085的數(shù)控閥門。吸收室循環(huán)泵19，再生循環(huán)泵20和蒸發(fā)室循環(huán)泵22為數(shù)控三端器件驅(qū)動(dòng)的液體泵。數(shù)控三端器件可以使用如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N91101413.6的數(shù)控三端器件，也可以使用如專利號(hào)為CN91200002的數(shù)控三端器件。吸收室循環(huán)泵19，再生循環(huán)泵20和蒸發(fā)室循環(huán)泵22還可以使用如專利號(hào)為CN92209705的機(jī)電一體化數(shù)控鍋爐給水泵。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控燃?xì)廨啓C(jī)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，它有由燃?xì)鈾C(jī)機(jī)匣(1)、壓氣機(jī)(2)、燃燒室(3)和壓氣機(jī)渦輪(4)組成的核心發(fā)動(dòng)機(jī)(8)，由動(dòng)力渦輪機(jī)匣(5)、動(dòng)力渦輪(6)和發(fā)電機(jī)(7)組成的供電機(jī)構(gòu)(9)，由余熱鍋爐(10)、余熱交換器(11)組成的供熱組件(12)，其特征在于有由高壓發(fā)生器(13)、低壓發(fā)生器(14)、吸收室(15)、高溫?zé)峤粨Q器(16)、低溫?zé)峤粨Q器(17)、冷凝室(18)、吸收室循環(huán)泵(19)、再生循環(huán)泵(20)、蒸發(fā)室(21)、蒸發(fā)室循環(huán)泵(22)、冷卻水蛇形管(24)和(25)、冷凍傳熱工質(zhì)盤管(26)組成的吸收式制冷機(jī)組(27)，在余熱鍋爐(10)中有制冷工質(zhì)再生熱交換器(23)，其輸入端與再生循環(huán)泵(20)的輸出端相連，輸出端與高壓發(fā)生器(13)相連，余熱交換器(11)的輸入端與高溫?zé)峤粨Q器(16)的輸出端相連，而高溫?zé)峤粨Q器(16)的輸入端與低溫?zé)峤粨Q器(17)的輸出端相連，低溫?zé)峤粨Q器(17)的輸入端為供熱工值輸入端，在高壓發(fā)生器(13)中有溫度傳感器(28)、壓力傳感器(29)、液位傳感器(30)和濃度傳感器(31)，在低壓發(fā)生器(14)中有溫度傳感器(32)和壓力傳感器(33)，在冷凝室(18)中有溫度傳感器(34)，在蒸發(fā)室(21)中有溫度傳感器(35)和壓力傳感器(36)，在吸收室(15)中有溫度傳感器(37)和濃度傳感器(38)，在冷卻水蛇形管(24)的輸入端有數(shù)控調(diào)節(jié)閥(12)，在冷凍傳熱工質(zhì)盤管(26)的輸出端有數(shù)控流量閥(27)，吸收室循環(huán)泵(19)，再生循環(huán)泵(20)和蒸發(fā)室循環(huán)泵(22)為數(shù)控三端器件驅(qū)動(dòng)的液體泵，在近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(9)，其中分別插有分別與溫度傳感器(28)、(32)、(34)、(35)和(37)相連動(dòng)測(cè)量適配模塊(41)、(42)、(43)、(44)和(45)，分別與壓力傳感器(29)、(33)和(36)相連的測(cè)量適配模塊(46)、(47)和(48)，分別與濃度傳感器(31)和(38)相連的測(cè)量適配模塊(49)和(50)，與液位傳感器(30)相連的測(cè)量適配模塊(51)，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(9)中還分別插有分別與數(shù)控調(diào)節(jié)閥(12)和數(shù)控流量閥(27)相連并對(duì)其進(jìn)行控制的控制適配模塊(39)和(40)，分別與吸收室循環(huán)泵(19)，再生循環(huán)泵(20)和蒸發(fā)室循環(huán)泵(22)的三端器件控制端相連并對(duì)其進(jìn)行控制的控制適配模塊(52)、(53)和(54)，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(9)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與可和其它設(shè)備共用的中央控制計(jì)算機(jī)(8)相連。
專利摘要一種數(shù)控燃?xì)廨啓C(jī)電熱冷聯(lián)供設(shè)備，它有核心發(fā)動(dòng)機(jī)、供電機(jī)構(gòu)、供熱組件，其特征在于有由高、低壓發(fā)生器、高、低溫?zé)峤粨Q器、冷凝室、吸收室及循環(huán)泵、再生循環(huán)泵、蒸發(fā)室及循環(huán)泵、冷卻水蛇形管、冷凍傳熱工質(zhì)盤管組成的吸收式制冷機(jī)組，在余熱鍋爐中有制冷工質(zhì)再生熱交換器。使用燃?xì)鈾C(jī)做動(dòng)力源，通過(guò)發(fā)電機(jī)得到電能輸出，含有余熱的燃?xì)饧訜嵩偕评涔べ|(zhì)抽運(yùn)熱量以得到制冷輸出。用供熱工質(zhì)輸出熱量，充分利用燃?xì)鈾C(jī)的輸出能量。
文檔編號(hào)F02C6/04GK2164465SQ9322229
公開(kāi)日1994年5月11日 申請(qǐng)日期1993年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月30日
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