专利名称：一体化小型发电机组以及供电控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种专用于通信领域的一体化小型发电机组以及相应的负载供电的控制方法。
背景技术：
现在随着社会的发展，能源的需求多样化、特殊化问题日益突现，应急用电系统在这种条件下如雨后春笋般发芽，虽然目前人们在积极的向风电、水电、太阳能电的发展，但是人们的用电还是主要依赖火电和核电，并以柴油发电做补充。因此，各式各样的应急电源系统在不同的领域发挥着它独特的作用，如在一些移动系统如车辆、船只、野外作业，基本依靠柴油发电做动力。它的方便、安全等方面决定了其他能源无法完全取代的灵活性。但随之带来的环境问题，特别是噪声和排放也日趋严重，如何解决应急发电同时又兼顾环保的产品，就成为一个不可回避的现实问题。为了解决以上问题，人们在追求用电渠道的灵活性的同时，也在积极探索少能耗、少排放、低噪声和保护环境。近年来中国的通信技术突飞猛进，到处在建设新的基站，通信的载容量不断加大， 而通信的硬件所使用的电量却越来越少，因此，通信基站不再像以前那样，动辄配备几十千瓦的发电机组用来应急发电，保证通信畅通。现在的新基站，实际通信充电模块所使用的电能，不过几个千瓦。通信市场使用的小型一体化低噪声机组，一个最大的特点，就是无人值守，其中比较重要的是，需要机组有自带的油箱，便于一次使用比较长的时间，储量太小，就需要有人照料，浪费人力，如果外加单独的大容量油箱，就需要在油箱和机组之间有专门的管路，而这样带来的负面影响是维护量增大，不便于整体搬运，机房容积限制，安全因素(防偷) 等。因此，如果机组本体储油量大，可以解决很多实际问题。同时如何节能，如何减少投资，如何节省宝贵的基站空间，如何方便维护，减少运维成本，这种实际的需求动力，便催生相关部门根据这种条件，设计出性能稳定、价格低、维护成本低、自动化程度高的应急发电设备。
发明内容
本发明针对现有通信用发电机组所要解决的问题，而提供一种小功率(3-20KW) 一体化低噪声、能耗小的应急发电机组。该发电机组很好的具有集装箱装载最大化、保证足够的通风量、保证50度的环境温度下的机组设备安全温升、保证储油量不小于400升等优
点ο同时本发明基于发电机组，还提供一种负载供电的自动切换方法，通过该方法控制功能，能够在市电故障时，对发电机组进行延时启动、间断运行，确保对负载进行不间断
{共 O为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案通信专用一体化小型发电机组，主要包括由发动机和发电机组成的发电机组、电力输出控制柜以及底座油箱，所述底座油箱全封闭，其中间内凹形成凹形安置槽，所述发电机组内嵌在所述安置槽中；所述电力输出控制柜中安置有一自动逻辑控制系统，所述系统包括机组控制器、外部逻辑单元以及执行装置，所述机组控制器通过发电机组传感器和发电机组模拟/开关量检测发电机组状态，以及实时检测市电状态，形成相应的控制指令，并传至外部逻辑单元，所述外部逻辑单元响应接收到的指令，传至执行装置，所述执行装置根据指令控制负载自动切换装置实现对负载供电的自动切线，所述执行装置还根据指令对发电机组进行控制和保护操作。所述发电机组和电力输出控制柜通过减震器设置在底座油箱上。所述底座油箱上的凹形安置槽的两端分别设置有进风窗和排风窗所述底座油箱外围由钢板一次性剪折而成，底座油箱的内部通过两个隔间过滤层隔成三个隔间；所述隔间过滤层与底座油箱上凹形安置槽的底部焊接固定，形成支撑凹形安置槽底部的支撑架，所述隔间过滤层上设置有过滤网，实现对底座油箱中的燃油多重过滤ο所述钢板的厚度为4mm。所述发电机组中还包括一废气处理箱，所述废气处理箱内部通过两块穿孔板隔成一中室和两侧室，中室顶部安置有进水喷头形成废气洗涤室，一侧室顶部设置有废气进气管形成废气减压室，另一侧室顶部设置有废气出气管形成废气排气室。所述废气进气管通过钢制管路配法兰连接发电机组的废气排出口，所述钢制管路间配置有钢制弹性膨胀节，以降低机械振动和消除热膨胀对钢制管路的影响。所述进水喷头设置在废气洗涤室顶部的中部，所述废气进气管和废气出气管分别设置在废气减压室和废气排气室顶部的一相对边角处。所述废气出气管中设置有可抽出式活性炭箱。所述穿孔板上的穿孔率为40%。一体化小型发电机组的供电控制方法，该控制方法包括如下步骤(1)机组控制器检测市电状态，当市电正常时，控制负载由市电供电；(2)负载自动切换装置检测市电失败后，负载自动切换装置将负载与市电断开；(3)经过一段间隔时间后，机组控制器控制发电机组启动，由发电机组对负载进行供电；(4)在发电机组供电后，当市电恢复，负载自动切换装置将负载切换至由市电供 H1^ ο所述步骤(3)中，若间隔时间内市电恢复，负载自动切换装置将负载切换至由市由由
HZi I/、HZi ο所述间隔时间不超过M小时。所述步骤(1)开始前还可包括如下步骤(101)负载自动切换装置接收干接点信号后，机组控制器启动发电机组给负载供电，同时开始延时计时；(102)在延时的时间内若市电恢复，则控制负载由市电供电；若市电恢复失败，则控制发电机组启动对负载供电；(103)在延时时间过后，负载自动切换装置将负载切换到由市电供电，并进入步骤⑴。所述干接点信号为一继电器触点信号，为常开形式。所述延时时间不超过12小时。一体化小型发电机组的供电控制方法，该控制方法包括如下步骤(Ia)机组控制器控制发电机组启动对负载进行供电；(2a)经过一段工作时间后，机组控制器控制发电机组停机冷却；(3a)经过一段冷却时间后，机组控制器控制发电机组重新启动对负载进行供电。所述步骤Qa)中的工作时间不超过M小时，步骤(3a)中的冷却时间不超过12 小时。根据上述技术方案得到的本发明具有以下特点(1)结构小型化、储油最大化通过特殊的油箱底座进行装配整个发电机组，有效的利用了空间，降低了整体结构高度；同时能够形成大容量油箱，有效的解决了发电机组储油量的问题。(2)控制全自动化 本发明中采用的自动逻辑控制系统，其可自动检测市电是否故障来决定是否要启动备用设备，以及启动多少备用设备、对设备启动后的大量参数进行连续跟踪并判断其正确性(正确性的依据值可预先出厂设置)，当出现异常数值时，系统通过模拟逻辑判断软件，自动修复故障，如果是比较严重的故障，系统根据事先进行的备份方案走允余旁路，绕开故障，继续执行功能，如果系统损毁严重，系统自动通知终端用户，然后延时停止发电设备，保证系统软着陆；系统会记录每次运行的实际情况，便于用户查找记录，方便维护。(3)低排放、低噪音本发明采用新型的废气处理箱既能够起到消音作用，又能够是作为水喷淋，达到沉淀大颗粒废物的作用。其中该废气处理箱可接改造成活性碳直接吸附，以达到更好的效^ ο
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明中底座油箱的结构示意图。图3为本发明中自动逻辑控制系统的逻辑框图。图4为一路市电和一路发电机组自动切换负载供电的控制示意图。图5为一路市电和二路发电机组自动切换负载供电的控制示意图。图6为本发明中逻辑控制模式的示意图。图7为本发明中逻辑控制模式的示意图。图8为本发明中逻辑控制模式的示意图。图9为本发明中废气处理箱结构示意图。图10为本发明中废气处理箱的俯视图。图11为废气处理箱的截面图。图12为废气处理箱的另一结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。参见图1，本发明发电机组主要由三大部件组成，即发动机、发电机、电力输出控制柜，然后三大件通过一个公共的底座100进行有机连接，再在整体设备的外围增加一个外罩200，形成一个整体设备。普通的低噪声发电机组，就是在整体设备的外围增加一个外罩，机组自带的邮箱储存在底座狭小的空间里，储量有限。针对该问题，本发明将底座油箱设置成凹形结构，使其形成凹形安置槽，在将发动机和发电机内嵌在该安置槽中，从而能够在不增加机组实际外形尺寸的基础上，合理利用罩内上层空间，很好的解决了大储油的问题。本发明利用凹槽结构，合理的把储油空间和发电机组的支撑有机结合，最大限度的利用立体空间。参见图2，整个底座油箱100全封闭，其中间内凹形成凹形安置槽101，在凹形安置槽101的前后方分别开设有进风百叶窗106和排风百叶窗107。底座油箱100的外围使用 4mm热轧板一次性剪折而成，底座油箱的内部通过两个隔间过滤层102a、102b隔成三个隔间103a、103b、103c，在隔间103a上设置有加油口 104，而在隔间103c上设置有吸油口 105。 同时隔间过滤层102与底座油箱上凹形安置槽101的底部焊接固定，形成支撑凹形安置槽底部的支撑架。本发明还在隔间过滤层上设置有过滤网，实现对底座油箱中的油多重过滤。这样的结构能够岁底座油箱的空间充分利用，达到最大储油目的；发电机组凹陷安装，整体设备高度降低；内部利用隔间过滤层形成支撑结构，既能强化下部支撑，又能形成隔间过滤网，保证燃油的清洁，具体如下(1)清洁燃油保证底座油箱100内部共分三个隔间103a、10北、103c，能够进行分级过滤燃油隔间103a通过其上的加油口 104与外部储油罐接通，使得燃油进入到底部油箱100中，其中隔间103a与隔间10 之间的隔间过滤层10 对燃油进行粗滤，过滤燃油中大的杂质；隔间10 与隔间103c之间的隔间过滤层102b对燃油进行间滤，补充过滤通过隔间过滤层10 的大的杂质和小杂质；进入隔间103c后，燃油内的杂质大部分已经剔除。隔间103c中的燃油通过吸油口 105供给发电机组中的发动机，在进入发动机之前，燃油还要经过油水分离装置、发动机本身的精滤等等，这样能够保证进入发动机燃烧室内的燃油是非常纯净，非常干净的。这种多重的过滤设计，确保发动机能长时间、高效的运行，从而把故障可能降低到最低。(2)底座油箱强度高底座油箱的高强度主要有两部分形成一是的外围采用4mm 热轧板一次性剪折而成，二是由两个隔间过滤层102a、102b形成的支撑架。为了达到支撑底座油箱内部，保证其在安置相应部件后不变形，如图2所示，两个隔间过滤层102a、102b在底座油箱内部形成的隔间并不是均分的，这两个隔间过滤层 102aU02b的焊接固定位置使得凹形安置槽101深度最低、底座油箱的容积最大以及底座油箱的强度最高。
为确保隔间过滤层最佳的焊接位置、凹槽的最低深度、底座油箱容积的最大化、底座油箱整体强度四者之间最好的协调，需要对产品进行有效的静力试验。由于凹形安置槽上安置的是发电机组的主体部分，重量不超过一吨，本发明在产品试验中按1.5吨进行多次有效的静力试验。(3)体积小、有利于控制温升底座油箱中的凹形安置槽结构，有效的降低了整体设备的重心；发动机在工作时会产生的热量，通过设备前后方的进风百叶窗106和排风百叶窗107及时排除。与其它结构相比较，封闭的凹槽结构和上部的外罩200形成的空间更大，单位时间储存的空气量更大，有利于进行内部的空气热交换，同时封闭的底座通过自身热传导，也利用散热。所有安装在底座油箱上的部件，均需要安装减震器进行缓冲，特别是控制柜支架和发电机组本体，目的是降低整体设备的震动。本发明提供的一体化机组在实际的使用中，只需要基础台能承重即可，无需像传统的发电设备那样，需要专门的基础台，而且要对设备专门固定。采用上述底座油箱的一体化发电设备与传统发电设备相比具有非常明显的优先， 如表1所示表 权利要求
1.通信专用一体化小型发电机组，主要包括由发动机和发电机组成的发电机组、电力输出控制柜以及底座油箱，其特征在于，所述底座油箱全封闭，其中间内凹形成凹形安置槽，所述发电机组内嵌在所述安置槽中；所述电力输出控制柜中安置有一自动逻辑控制系统，所述系统包括机组控制器、外部逻辑单元以及执行装置，所述机组控制器通过发电机组传感器和发电机组模拟/开关量检测发电机组状态，以及实时检测市电状态，形成相应的控制指令，并传至外部逻辑单元，所述外部逻辑单元响应接收到的指令，传至执行装置，所述执行装置根据指令控制负载自动切换装置实现对负载供电的自动切换，所述执行装置还根据指令对发电机组进行控制和保护操作。
2.根据权利要求1所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述发电机组和电力输出控制柜通过减震器设置在底座油箱上。
3.根据权利要求1所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述底座油箱上的凹形安置槽的两端分别设置有进风窗和排风窗
4.根据权利要求1所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述底座油箱外围由钢板一次性剪折而成，底座油箱的内部通过两个隔间过滤层隔成三个隔间；所述隔间过滤层与底座油箱上凹形安置槽的底部焊接固定，形成支撑凹形安置槽底部的支撑架， 所述隔间过滤层上设置有过滤网，实现对底座油箱中的燃油多重过滤。
5.根据权利要求4所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述钢板的厚度为4mmο
6.根据权利要求1所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述发电机组中还包括一废气处理箱，所述废气处理箱内部通过两块穿孔板隔成一中室和两侧室，中室顶部安置有进水喷头形成废气洗涤室，一侧室顶部设置有废气进气管形成废气减压室，另一侧室顶部设置有废气出气管形成废气排气室。
7.根据权利要求6所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述废气进气管通过钢制管路配法兰连接发电机组的废气排出口，所述钢制管路间配置有钢制弹性膨胀节。
8.根据权利要求6所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述进水喷头设置在废气洗涤室顶部的中部，所述废气进气管和废气出气管分别设置在废气减压室和废气排气室顶部的一相对边角处。
9.根据权利要求6或8所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述废气出气管中设置有可抽出式活性炭箱。
10.根据权利要求6所述的通信专用一体化小型发电机组，其特征在于，所述穿孔板上的穿孔率为40%。
11.一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤(1)机组控制器检测市电状态，当市电正常时，控制负载由市电供电；(2)负载自动切换装置检测市电失败后，负载自动切换装置将负载与市电断开；(3)经过一段间隔时间后，机组控制器控制发电机组启动，由发电机组对负载进行供电；(4)在发电机组供电后，当市电恢复，负载自动切换装置将负载切换至由市电供电。
12.根据权利要求11所述的一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若间隔时间内市电恢复，负载自动切换装置将负载切换至由市电供电。
13.根据权利要求11或12所述的一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于， 所述间隔时间不超过M小时。
14.根据权利要求11所述的一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，所述步骤(1)开始前还可包括如下步骤(101)负载自动切换装置接收干接点信号后，机组控制器启动发电机组给负载供电，同时开始延时计时；(102)在延时的时间内若市电恢复，则控制负载由市电供电；若市电恢复失败，则控制发电机组启动对负载供电；(103)在延时时间过后，负载自动切换装置将负载切换到由市电供电，并进入步骤⑴。
15.根据权利要求14所述的一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，所述干接点信号为一继电器触点信号，为常开形式。
16.根据权利要求14所述的一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，所述延时时间不超过12小时。
17.—体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，控制方法包括如下步骤 (Ia)机组控制器控制发电机组启动对负载进行供电；(2a)经过一段工作时间后，机组控制器控制发电机组停机冷却；(3a)经过一段冷却时间后，机组控制器控制发电机组重新启动对负载进行供电。
18.根据权利要求17所述的一体化小型发电机组的供电控制方法，其特征在于，所述步骤Qa)中的工作时间不超过M小时，步骤(3a)中的冷却时间不超过12小时。
全文摘要
本发明公开了一体化小型发电机组(3-20KW)以及相应的控制方法，其发电机组主要包括发动机、发电机、电力输出控制柜以及底座油箱，所述底座油箱中间内凹，形成安置槽，所述发动机和发电机内嵌在所述安置槽中；而其控制方法采用一路市电和二路机组自动切换负载供电的控制模式。本发明中的发电机组具有装载最大化、保证足够的通风量、保证50℃的环境温度下的机组设备安全温升、保证储油量不小于400升等优点；控制方法能够实现控制全自动化。
文档编号F02B63/04GK102235235SQ20101015205
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者刘启斌, 胡著平 申请人:上海恒锦动力科技有限公司