一种螺杆膨胀发电机组全自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种发电控制装置，具体涉及一种螺杆膨胀发电机组全自动控制系统。

背景技术：

在二硫化碳工业生产过程中将会产生大量的低温余热资源，没有得到很好的有效回收利用，不仅浪费了能源，还使得热污染成为了严重的环境问题。在有机朗肯循环发电机组中，目前螺杆膨胀发电机组应用较为广泛，其主要优势是解决了传统汽轮机维护费用高，系统较复杂，不能用于饱和蒸汽和湿蒸汽的问题。

目前常用的螺杆膨胀发电机组，能够有效回收余热资源，但是由于余热资源往往总量大，单量小且布置分散，所以螺杆膨胀发电机组单机装机容量较小，运行机制为单个发电机组6人三班倒，需要专人开护，增加了企业的经济负担。

技术实现要素：

针对上述情况，本实用新型的目的是提供一种螺杆膨胀发电机组全自动控制装置，单个发电机组只需要定期巡检即可，无需专人看护，保证螺杆膨胀发电机组安全稳定运行的情况下，降低人员成本，实现一键启动和全天候无人值守，提高机组的经济效益。

本实用新型的螺杆膨胀发电机组全自动控制系统，包括螺杆膨胀发电机组和全自动控制系统；

所述螺杆膨胀发电机组包括螺杆膨胀机、蒸发器、油分离器、储液罐、发电机、冷凝器、冷却循环水池，所述蒸发器的二次蒸气出口连接膨胀螺杆机进汽口为膨胀螺杆机提供动力，所述蒸发器的气压调节出口与膨胀螺杆机的气体出口通过管道连接，膨胀螺杆机的动力输出端与发电机的动力输入端连接，所述发电机的动力输出端连接并网控制柜，膨胀螺杆机的气体出口连接油水分离器的进气口，油分离器的出油口通过转子润滑油泵和轴承润滑油泵与螺杆膨胀机动力本体连接，油水分离器的气体出口连接冷凝器的气体入口，冷凝器的液体出口连接冷却循环水池的进液口，冷凝器的冷凝液出口连接储液罐的进液口，储液罐的出液口通过工质泵与蒸发器的浓缩出液口连接；

所述全自动控制系统包括中控室上位机、自动检测系统、辅助润滑系统、冷却水循环系统、热源控制系统、液位控制系统、压力控制系统、主进气控制系统、螺杆膨胀机系统、故障检测系统和数据采集系统；

所述中控室上位机设置有一键启动按钮，安装有控制系统，中控室上位机的输出端分别与螺杆膨胀组的组成组件控制连接，用于对数据进行分析处理并对螺杆膨胀发电机组做出相应的指令；

所述自动检测系统包括储液罐液位计和油分离器液位计，所述储液罐液位计用于对储液罐中的液位进行检测输入所述中控室上位机所述油分离器液位计用于对油分离器中的油位进行检测并传输至中控室上位机；

所述辅助润滑系统包括油泵压力传感器和转速传感器，所述油泵压力传感器用于对转子润滑油泵出口压力进行测量并传输至中控室上位机，所述转速传感器对螺杆膨胀机的转速进行测量并传输至中控室上位机；

所述冷却水循环系统包括水箱温度计和水箱水位计，所述水箱温度计和水箱水位计用于对冷却水循环水池中水的温度和水位进行检测并传输至中控室上位机；

所述热源控制系统包括热源进口温度计和热源出口温度计，所述热源进口温度计和热源出口温度计用于对蒸发器蒸汽入口和凝水出口的温度进行检测对传输至中控室上位机；

所述液位控制系统包括满液式蒸发器液位计，所述满液式蒸发器压力传感器用于对蒸发器的压力进行检测并传输至中控室上位机；

所述压力控制系统包括油泵压力传感器和冷凝器压力传感器，所述油泵压力传感器用于对转子润滑油泵出口压力进行测量并传输至中控室上位机；冷凝器压力传感器用于对冷凝器的压力进行检测并传输至中控室上位机；

所述主进气控制系统包括热源进口调节阀和主进气调节阀，用于对热源气进行调节；

故障检测和数据系统：故障检测系统对整个螺杆膨胀发电机组启动和运行阶段全程监控，当运行参数偏离设定值时，系统会根据预先设定好的程序进行自动调整；数据采集系统对整个螺杆膨胀发电机组启动和运行阶段全程记录相关数据以便中控室上位机对上述系统做出指令。

优选的，所述中控室上位机内的控制系统设有投切保护界面，用于人工保护。

优选的，所述蒸汽入口与凝水出口之间连接有旁路管道，所述旁路管道上设置有热源旁路调节阀，与中控室上位机信号连接，用于对蒸汽入口的热源进行辅助调节。

优选的，所述冷凝器内部设有冷却风机，与循环水泵配合工作完成冷却。

本实用新型的全自动控制装置是在结合螺杆膨胀发电机组工艺要求和人工分步启动的基础上，采用自控控制技术，并对其中的控制逻辑关系采用全自动连锁以及自动控制方法，可实现一键启动和全天候无人值守操作。而且各分系统安全稳定运行后，下一个系统才被允许启动，不仅增强了系统的安全性，同时也降低了螺杆膨胀发电机组的运行成本，提高经济效益。

附图说明

图1为本实用新型全自动控制系统的结构图；

图2为本实用新型螺杆膨胀发电机组工艺流程图；

图中1、热源进口调节阀；2、蒸发器；3、主进气调节阀；4、螺杆膨胀机；5、发电机；6、并网控制柜；7、热源旁路调节阀；8、转子润滑油泵；9、轴承润滑油泵；10、油分离器；11、冷却风机；12、冷凝器；13、循环水泵；14、冷却循环水池；15、工质泵；16、储液罐；17、蒸发器液位计；18、油分离器液位计；19、储液罐液位计；20、转速传感器；21、冷凝器压力传感器；22、水箱温度计；23、油泵压力传感器；24、蒸发器压力传感器；25、旁通电动调节阀；26、水箱水位器；27、热源进口温度计；28、热源出口温度计。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的螺杆膨胀发电机组全自动控制系统进行进一步说明：

如图1、图2所示，一种螺杆膨胀发电机组全自动控制系统，包括螺杆膨胀发电机组和全自动控制系统，所述螺杆膨胀发电机组包括螺杆膨胀机4、蒸发器2、油分离器10、储液罐16、发电机5、冷凝器12、冷却循环水池14，所述蒸发器2的二次蒸气出口连接膨胀螺杆机4进汽口为膨胀螺杆机提供动力，所述蒸发器2的气压调节出口与膨胀螺杆机4的气体出口通过管道连接，膨胀螺杆机4的动力输出端与发电机5的动力输入端连接，所述发电机5的动力输出端连接并网控制柜6，膨胀螺杆机4的气体出口连接油分离器10的进气口，油分离器10的出油口通过转子润滑油泵8和轴承润滑油泵9与螺杆膨胀机4动力本体连接，油分离器10的气体出口连接冷凝器12的气体入口，冷凝器12的液体出口连接冷却循环水池14的进液口，冷凝器12内部设有冷却风机11，冷凝器12的冷凝液出口连接储液罐16的进液口，储液罐16的出液口通过工质泵15与蒸发器2的浓缩出液口连接；

所述全自动控制系统包括中控室上位机、自动检测系统、辅助润滑系统、冷却水循环系统、热源控制系统、液位控制系统、压力控制系统、主进气控制系统、螺杆膨胀机系统、故障检测系统和数据采集系统；

所述中控室上位机设置有一键启动按钮，安装有控制系统，中控室上位机的输出端分别与螺杆膨胀组的组成组件控制连接，用于对数据进行分析处理并对螺杆膨胀发电机组做出相应的指令；

所述自动检测系统包括储液罐液位计19和油分离器液位计18，所述储液罐液位计19用于对储液罐16中的液位进行检测输入所述中控室上位机，所述油分离器液位18用于对油分离器10中的油位进行检测并传输至中控室上位机；

所述辅助润滑系统包括油泵压力传感器23和转速传感器20，所述油泵压力传感器23用于对转子润滑油泵8出口压力进行测量并传输至中控室上位机，所述转速传感器20对螺杆膨胀机4的转速进行测量并传输至中控室上位机；

所述冷却水循环系统包括水箱温度计22和水箱水位计26，所述水箱温度计22和水箱水位计26用于对冷却水循环水池14中水的温度和水位进行检测并传输至中控室上位机；

所述热源控制系统包括热源进口温度计27和热源出口温度计28，所述热源进口温度计27和热源出口温度计28用于对蒸发器2蒸汽入口和凝水出口的温度进行检测对传输至中控室上位机；

所述液位控制系统包括蒸发器液位计17，所述蒸发器液位计17用于对蒸发器2的液位进行检测并传输至中控室上位机；

所述压力控制系统包括冷凝器压力传感器21和蒸发器压力传感器24，所述蒸发器压力传感器用于对蒸发器内的压力进行测量并传输至中控室上位机；冷凝器压力传感器用于对冷凝器的压力进行检测并传输至中控室上位机；

所述主进气控制系统包括热源进口调节阀1和主进气调节阀2，用于对热源气量进行调节；

故障检测和数据系统：故障检测系统对整个螺杆膨胀发电机组启动和运行阶段全程监控，当运行参数偏离设定值时，系统会根据预先设定好的程序进行自动调整；数据采集系统对整个螺杆膨胀发电机组启动和运行阶段全程记录相关数据以便中控室上位机对上述系统做出指令。

具体实施时1）中控室上位机上的一键启动按钮按下后，控制系统根据程序设定的检测项目进行依次检测，储液罐液位计19检测的数据储液罐16液位≥600mm，油分离器液位计18检测的数据油分离器10油位≥400mm；

2）待步骤1）的指令完成并反馈至中控室后，根据油泵压力传感器23检测的转子润滑油泵8数据自动调节润滑油流量，油泵出口的压力要保持在0.5MPa，转子润滑油泵时刻检测螺杆膨胀机系统转动情况，当检测到螺杆膨胀机转速达到100rpm时，螺杆膨胀机转子润滑油泵8自动启动；

3）水箱温度计22和水箱水位计26对冷却水循环水池14中水的温度和水位进行检测的数据确定下一步动作，当冷却循环水进水≤30℃时，循环水泵13启动；

4）步骤3）正常以后，中控室上位机开启热源进口调节阀1开度到程序设定初始值20%，对螺杆膨胀发电机组进行预热，当热源进出口温差≤3℃时，视为预热完成，机组进入下一步启动程序，在机组开机后，热源控制系统根据设定的热源出口温度调节热源旁路调节阀7的开度，并进行实时监控；

5）机组预热完成后，自动启动工质泵15，工质泵15通过变频控制，系统通过满液式蒸发器液位计17检测满液式蒸发器2液位，当液位高度达到设定值350mm时，工质泵15通过变频器控制其转速；当蒸发器压力传感器检测到蒸发器压力达到设定值1.2MPa时，通过调节旁通电动调节阀25，维持蒸发器2的压力；

6）启动主进气调节阀3，通过调节螺杆膨胀机4的主进气调节阀3来控制螺杆膨胀机4的转速，同时，系统通过转速传感器20时刻检测螺杆膨胀机4的转速，根据开机阶段设定要求进行控制，当发电机5并网后，根据设定功率，通过调节主进气调节阀3控制螺杆膨胀机系统进气流量；

7）所述的螺杆膨胀机系统启动：根据设定的螺杆膨胀机4开机阶段，螺杆膨胀机4转速根据工质气量大小自动调节，第一阶段为预热阶段：控制螺杆膨胀,4转速为100rpm，当螺杆膨胀机4转速达到100rpm时，启动转子润滑油泵8；第二阶段为升速阶段，螺杆膨胀机4自动升速到1350rpm；第三阶段为并网阶段，螺杆膨胀机4通过调节进气流量，将螺杆膨胀机4转速维持在1500rpm；

9）当螺杆膨胀机4转速达到1350rpm时，通过并网控制柜6进行并网；

10）当螺杆膨胀机4发电系统转速达到1500rpm时，通过检测发电机4与电网的频率、电压、相位角，调节主进气调节阀3，当发电机5与电网的频率、电压、相位角负荷并网条件时，完成并网；

11）并网完成后，人工切换到系统保护投切界面，根据需要人工投入各项保护。主要包括：逆功率保护，储液罐液位保护，油分离器油位保护，发电机超速保护，发电机超功率保护，发电机过流保护，发电机低速保护，蒸发器超压保护，冷凝器超压保护等投切；

启动完成后，螺杆膨胀发电机组的系统会自动运行，当运行参数偏离设定值时，系统会根据预先设定好的程序进行自动调整，如果出现系统故障或监控指标超过限定值，可自动按照启动程序反顺序进行停机来保护系统。