低压燃气发电机组进、排气管漏气检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及一种低压燃气发电机组进、排气管漏气检测装置，还涉及该漏气检测装置的具体检测方法。
背景技术：
：目前，使用低压天然气、瓦斯气、沼气等作为气源的燃气发电机组逐渐被广泛应用，为国家节能减排、环境污染治理和人民创收增收带来了实实在在的效益，同时燃气机组排放的尾气产物为二氧化碳和水，清洁无污染，因此得到国家的大力扶持。由于受气源增压成本和安全性的制约，目前绝大多数陆用燃气发电机组均采用低压气源。低压燃气发电机组一般采用的气源压力不高于30kpa，燃气和空气在混合器内形成混合气，经过增压器增压、中冷器冷却并通过节气门的节流后，流入气缸点燃做功，排出的废气驱动增压器涡轮旋转后排放到大气中。在低压燃气发电机组增压器的压壳腔体内、中冷管路、进气总管和进气歧管内均为燃气和空气形成的混合气，一旦上述管路产生泄漏，混合气会直接泄漏至机体外，由于混合气体内含有一定比例的天然气，因此混合气的泄漏存在重大的安全隐患，既污染了环境，又有可能引发火灾和爆炸，另外排气管路存在泄露是，还会造成增压器的增压能力不足，使燃气发电机组带载困难。目前市场上针对上述现象，仅小部分燃气发电机组配有燃气泄漏报警装置，然而此装置灵敏度低，一般只对较大泄漏量的情况下起报警作用，对于泄漏量较小的漏点，此装置往往探测不到，另外上述报警装置在风力较大、空气流动性好的场所中使用时灵敏度严重降低，甚至无法正常检测报警，因此无法准确检测燃气发电机组管路的泄漏现象。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种气体泄漏时能够自行判断报警以及进行相应的保护动作，并且分析出泄漏面积和泄漏的大体位置，方便维修人员的检修，同时对排气管路的泄漏也进行分析，防止废气的泄漏造成增压器增压不足，避免影响机组带载性能的低压燃气发电机组进、排气管漏气检测装置。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：低压燃气发电机组进、排气管漏气检测装置，包括混合器，所述混合器的空气送入端安装有空气信号检测装置，所述混合器的燃气送入端安装有电子燃料阀，所述混合器的出气端串联有增加混合气体压力的涡轮增压器，所述涡轮增压器的混合气体送出端通过管路依次串接有中冷器、电子节气门和进气总管，所述进气总管通过并联布置的进气歧管对应连接至各发动机气缸，所述中冷器和所述电子节气门之间的管路上安装有增压压力传感器，所述电子节气门与所述进气歧管之间的所述进气总管上安装有进气压力传感器，所述发动机气缸分别通过排气歧管连接至排气总管，所述排气总管连接至所述涡轮增压器的一进气端，所述涡轮增压器的尾气排放端安装有氧传感器，所述空气信号检测装置、所述电子燃料阀、所述增压压力传感器、所述进气压力传感器和所述氧传感器分别连接至电子控制单元ecu，所述电子控制单元ecu连接有报警装置。作为优选的技术方案，所述空气信号检测装置包括用于检测空气温度信号的温度传感器和用于检测空气压力的压力传感器。作为优选的技术方案，所述温度传感器和所述压力传感器为集成式一体结构。作为优选的技术方案，所述报警装置包括电连接在所述电子控制单元ecu上的报警灯。本发明还涉及该低压燃气发电机组进、排气管漏气检测装置的检测方法，包括以下步骤，步骤一、预设处理a)所述低压燃气发电机组在出厂测试无泄漏且不带载的状态下运行至工作转速时，所述进气压力传感器检测的所述进气总管的进气压力map值为m；实际运行过程中，所述低压燃气发电机组在不带载的状态下运行至工作转速时，所述进气压力传感器检测的所述进气总管的进气压力map值为map实际值，并计算实际运行状态与标况状态的进气压力差δmap，计算公式为：δmap＝map实际值-m；b)所述低压燃气发电机组出厂测试无泄漏，在标况且不同负荷下，记录所述进气压力传感器检测到的进气压力map值和所述增压压力传感器检测到的相对应的增压压力ptp值，并绘制压力标况值对照表；c)所述电子控制单元ecu可以根据所述空气信号检测装置检测到的大气温度、压力数据进行计算，大气密度跟气压和气温的关系如下，ρ为大气密度；p为检测到的大气压力值；t为检测到的大气温度值；d)预先标定并记录不同空气密度下，对闭环系数cl的修正值，并计算所述低压燃气发电机组在实际运行时的所述闭环系数cl，且绘制闭环系数cl修正值表，计算公式为：所述闭环系数cl为所述氧传感器闭环后对所述电子燃料阀的调整系数；vtrim实际值为所述电子控制单元ecu实时检测的所述电子燃料阀的开度；vtrim计算值为在标况下所述电子控制单元ecu计算得出的所述电子燃料阀的开度；cl修正值为不同空气密度下对所述闭环系数cl的修正值；闭环系数cl≥1，则表明所述电子燃料阀需要开启的角度比预想的开启角度大，也就是所述低压燃气发电机组需要喷入更多的燃气才能达到预设的混合气浓度值，-所述进气总管如果存在漏气现象，则会导致进气管内混合气浓度变稀，导致闭环系数cl＞1；e)预先标定并记录不同空气密度下，增压压力ptp值的修正系数s，并计算所述低压燃气发电机组在实际运行时的增压压力ptp的目标值，绘制修正系数s表，计算公式为：增压压力ptp目标值＝增压压力ptp标况值×修正系数s增压压力ptp标况值为标况下测定的各工况中的混合气体的增压压力值；f)所述低压燃气发电机组出厂前带负荷，将所述中冷器的出气端的中冷管路打开不同的横截面积的孔，来模拟机组实际工作时的泄漏情况，获得不同泄漏面积下的闭环系数cl的值，并记录；改变所述低压燃气发电机组的负荷，并按照上述测试方法，获得相应负荷下的不同泄漏面积的闭环系数cl值，并记录绘制不同负荷下闭环系数cl值对应的漏气面积表；g)所述低压燃气发电机组出厂前带负荷，将排气总管打开不同的横截面积的孔，来模拟机组实际工作时的泄漏情况，获得不同泄漏面积下的增压压力ptp值，并记录；改变所述低压燃气发电机组的负荷，按照上述测试方法，获得相应负荷下的不同泄漏面积的增压压力ptp值，记录并计算δptp，绘制不同负荷下δptp对应的漏气面积表，δptp＝ptp目标值-ptp实际值ptp目标值为所述低压燃气发电机组无气体泄漏状态下，所述增压器增压达到的目标值；ptp实际值为所述低压燃气发电机组实际运行过程中，所述增压器实际达到的增压值；所述增压器使增压压力ptp值始终大于大气压，中冷管路存在泄漏时，则所述增压压力ptp值必定会降低，δptp＞0，且为了维持混合气浓度，闭环系数cl大于1；排气管漏气时，则废气驱动所述增压器的能力减弱，增压能力不足，也会存在δptp＞0，但不影响所述混合器浓度，即不影响闭环系数cl值；步骤二、进气总管和进气歧管漏气判断启动所述低压燃气发电机组，使其发动机无负载且至工作转速，所述电子控制单元ecu检测此时的进气压力map值，并计算与所述电子控制单元ecu内部预设的进气压力map值m的差值δmap，同时计算闭环系数cl，闭环系数cl值≥n，且δmap≥m，则可断定所述电子节气门后的所述进气总管和所述进气歧管有漏气现象，所述电子控制单元ecu驱动所述报警装置发出报警信息；步骤三、所述中冷器与所述电子节气门之间的中冷管路中重度漏气判断启动所述低压燃气发电机组，使其发动机无负载且至工作转速，所述电子控制单元ecu检测此时的进气压力map值，并计算与所述电子控制单元ecu内部预设的进气压力map值m的差值δmap，同时计算闭环系数cl，闭环系数cl值≥n，且δmap＜m，则中冷管路存在漏气可能，需要进一步确定；所述低压燃气发电机组正常带载，所述增压器开始工作，增压压力ptp值升高，所述电子控制单元ecu再次计算δptp的值，δptp≥m，则增压后压力较出厂前不漏气时降低，则可断定所述中冷管路段有漏气现象，所述电子控制单元ecu通过所述报警装置发出报警信息，并且从绘制的不同负荷下闭环系数cl值对应的漏气面积表内查取漏气面积值，漏气面积在0.5mm2～1mm2时，可以调节所述电子节气门的开度，来限制机组扭矩，漏气面积大于1mm2时需紧急停机；步骤四、所述中冷器与所述电子节气门之间的中冷管路轻度漏气判断启动所述低压燃气发电机组，使其发动机无负载且至工作转速，闭环系数cl值和δmap值均正常，将其发动机投切至带载运行状态，运行过程中检测到闭环系数cl≥n，且δptp≥m，则中冷管路有轻微漏气现象，此时所述电子控制单元ecu控制所述报警装置发出警报信息，查不同负荷下闭环系数cl值对应的漏气面积表后确定漏气面积在0.5mm2～1mm2可以限制所述电子节气门的开度，进而限制机组扭矩；步骤五、排气总管和排气歧管漏气判断所述低压燃气发电机组的发动机启动并升速至工作转速，闭环系数cl值和δmap值均正常，投切至带载状态，闭环系数cl值正常，所述电子控制单元ecu检测到δptp≥m，则说明增压异常，排气总管和排气歧管存在漏气现象，此时所述电子控制单元ecu控制所述报警装置发出警报信息，并且根据带载情况查询不同负荷下δptp对应的漏气面积表，确定漏气面积；步骤六、燃气浓度变稀，管路不漏气判定启动所述低压燃气发电机组的发动机至工作转速，不带负载状态，所述电子控制单元ecu检测到闭环系数cl≥n且δmap＜m，将机组投切至正常带载状态，所述增压器开始工作，增压压力ptp值升高，所述电子控制单元ecu再次计算δptp值，δptp＜m，则表明中冷管路并不漏气，但是供给发动机的燃气浓度变稀，则所述电子控制单元ecu通过尝试错修正内部预设的燃气密度值来微调所述电子燃料阀的开度值，使得闭环系数cl重新小于n；步骤七、进、排气管路不漏气判定启动所述低压燃气发电机组的发动机启动升速至工作转速，不带负载状态，闭环系数cl值和δmap均正常，将机组投切至正常带载状态，闭环系数cl值也正常，所述电子控制单元ecu检测到δptp＜m，则表明进、排气管路不漏气，燃气浓度正常。作为优选的技术方案，所述标况为1个标准大气压，气温为20℃；n为设定值，取值为1.05；m为设定值，取值为5kpa。由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：电子控制单元ecu对机组的闭环系数cl、增压压力ptp和进气压力map的进行实时监测，加以判断，电子控制单元ecu可以对中冷器的中冷管路、进气总管和进气歧管、排气总管的泄漏分别进行判断，并分析出漏点的大体位置以及漏点的大小，及时发出警报，还可根据泄漏量的大小限制电子节气门的开度进行限扭保护，严重泄漏下可强制停机，确保机组和人身的安全，使报警不再依赖于燃气泄漏装置的较差的灵敏度和精度。附图说明以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：图1是本发明实施例的结构示意图；图2是本发明实施例的工作流程图；图中：1-混合器；2-空气信号检测装置；3-电子燃料阀；4-涡轮增压器；5-中冷器；6-电子节气门；7-进气总管；8-进气歧管；9-发动机气缸；10-增压压力传感器；11-进气压力传感器；12-排气歧管；13-排气总管；14-氧传感器；15-电子控制单元ecu；16-报警灯。具体实施方式下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。如图1和图2所示，低压燃气发电机组进、排气管漏气检测装置，包括混合器1，所述混合器1的空气送入端安装有空气信号检测装置2，所述空气信号检测装置2包括用于检测空气温度信号的温度传感器和用于检测空气压力的压力传感器，且所述温度传感器和所述压力传感器为集成式一体结构，便于布置安装，用于对所述混合器1进入的空气进行温度和压力检测。所述混合器1的燃气送入端安装有电子燃料阀3，用于对进入所述混合器1的天然气进行送入控制，天然气和空气在所述混合器1内混合，形成所述低压燃气发电机组的气体燃料。所述混合器1的出气端串联有增加混合气体压力的涡轮增压器4，所述涡轮增压器4的混合气体送出端通过管路依次串接有中冷器5、电子节气门6和进气总管7，所述进气总管7通过并联布置的进气歧管8对应连接至各发动机气缸9，气体燃料在所述发动机气缸9内燃烧做功，产生动能，驱动相关部件动作。所述中冷器5和所述电子节气门6之间的管路上安装有增压压力传感器10，所述电子节气门6与所述进气歧管8之间的所述进气总管7上安装有进气压力传感器11，所述增压压力传感器10用于检测所述中冷器5出气端的气体压力，所述进气压力传感器11用于检测所述进气总管7的压力，以供漏气检测使用。所述发动机气缸9分别通过排气歧管12连接至排气总管13，所述排气总管13连接至所述涡轮增压器4的一进气端，所述涡轮增压器4的尾气排放端安装有氧传感器14，所述空气信号检测装置2、所述电子燃料阀3、所述增压压力传感器10、所述进气压力传感器11和所述氧传感器14分别连接至电子控制单元ecu15，所述电子控制单元ecu15通过对各信号的采集和处理，最终形成检测和确定漏气点的依据，并由所述电子控制单元ecu15反馈出来，以供维修人员参考使用。所述电子控制单元ecu15连接有报警装置，所述报警装置包括电连接在所述电子控制单元ecu15上的报警灯16，当低压燃气发电机组进、排气管路产生漏气现象时，所述电子控制单元ecu15控制所述报警灯16亮起，以提醒工作人员主要维修。本实施例的具体检测方法，包括以下步骤，步骤一、预设处理a)所述低压燃气发电机组在出厂测试无泄漏且不带载的状态下运行至工作转速时，所述进气压力传感器11检测的所述进气总管7的进气压力map值为m。实际运行过程中，所述低压燃气发电机组在不带载的状态下运行至工作转速时，所述进气压力传感器11检测的所述进气总管7的进气压力map值为map实际值，并计算实际运行状态与标况状态的进气压力差δmap，计算公式为：δmap＝map实际值-m。b)所述低压燃气发电机组出厂测试无泄漏，在标况且不同负荷下，记录所述进气压力传感器11检测到的进气压力map值和所述增压压力传感器10检测到的相对应的增压压力ptp值，并绘制压力标况值对照表，具体如表1所示，表1map(kpa)3050100200220250300ptp(kpa)100105150250280300330本实施例所提及的标况为1个标准大气压，气温为20℃的空气进气状态。c)所述电子控制单元ecu15可以根据所述空气信号检测装置2检测到的大气温度、压力数据进行计算，大气密度跟气压和气温的关系如下，ρ为大气密度；p为检测到的大气压力值；t为检测到的大气温度值。d)预先标定并记录不同空气密度下，对闭环系数cl的修正值，并计算所述低压燃气发电机组在实际运行时的所述闭环系数cl，且绘制闭环系数cl修正值表，具体如表2所示，计算公式为：所述闭环系数cl为所述氧传感器14闭环后对所述电子燃料阀3的调整系数；vtrim实际值为所述电子控制单元ecu15实时检测的所述电子燃料阀3的开度；vtrim计算值为在标况下所述电子控制单元ecu15计算得出的所述电子燃料阀3的开度；cl修正值为不同空气密度下对所述闭环系数cl的修正值。由于本发实施例的测试方法中所述闭环系数cl的值是重要的判定量，为了排除机组实际运行环境(如海拔、大气温度等)的不同对所述闭环系数cl的影响，需要预先标定不同空气密度下(将海拔和空气温度计算出大气密度)对闭环系数cl的修正值。经过修正，使得实际测定的所述闭环系数cl值不再受大气条件的影响，使得本检测方法更加准确。同时不同空气密度也会对增压器的增压能力产生影响，也需要对模拟出不同空气密度下对增压器后的ptp的修正系数值，即步骤e。通过修正，所述闭环系数cl≥1，则表明电子燃料阀需要开启的角度比预想的的要更大，即发动机需要喷入更多的燃气才能达到预设的混合气浓度值。只要进气管路存在漏气现象，则都需要电子燃料阀开启的角度要大于不漏气情况下的计算值来维持混合气的浓度，也就是说，只要进气管路存在漏气现象，则所述闭环系数cl＞1。e)预先标定并记录不同空气密度下，增压压力ptp值的修正系数s，并计算所述低压燃气发电机组在实际运行时的增压压力ptp的目标值，绘制修正系数s表，为便于对比，本实施例将修正系数s表与所述闭环系数cl的修正值表进行了合并，具体如表2所示，计算公式为：增压压力ptp目标值＝增压压力ptp标况值×修正系数s增压压力ptp标况值为标况下测定的各工况中的混合气体的增压压力值；表2f)所述低压燃气发电机组出厂前带负荷，将所述中冷器5的出气端的中冷管路打开不同的横截面积的孔，来模拟机组实际工作时的泄漏情况，获得不同泄漏面积下的闭环系数cl的值，并记录；改变所述低压燃气发电机组的负荷，并按照上述测试方法，获得相应负荷下的不同泄漏面积的闭环系数cl值，并记录绘制不同负荷下闭环系数cl值对应的漏气面积表，具体如表3所示，表3g)所述低压燃气发电机组出厂前带负荷，将排气总管13打开不同的横截面积的孔，来模拟机组实际工作时的泄漏情况，获得不同泄漏面积下的增压压力ptp值，并记录；改变所述低压燃气发电机组的负荷，按照上述测试方法，获得相应负荷下的不同泄漏面积的增压压力ptp值，记录并计算δptp，绘制不同负荷下δptp对应的漏气面积表，具体如表4所示，δptp＝ptp目标值-ptp实际值ptp目标值为所述低压燃气发电机组无气体泄漏状态下，所述增压器增压达到的目标值；ptp实际值为所述低压燃气发电机组实际运行过程中，所述增压器实际达到的增压值。表4由于所述增压器的存在，使增压压力ptp值始终大于大气压。如果所述中冷器5的中冷管路存在泄漏，则所述增压器后增压压力ptp测量值必定会降低，δptp＞0，且为了维持混合气浓度，所述闭环系数cl＞1；如果排气管路存在漏气，则废气驱动所述增压器的能力减弱，增压能力不足，也会存在δptp＞0，但不影响所述混合器1的浓度，即不影响所述闭环系数cl值。步骤二、进气总管7和进气歧管8漏气判断启动所述低压燃气发电机组，使其发动机无负载且至工作转速(一般国内50hz机组转速至1500转)，所述电子控制单元ecu15检测此时的进气压力map值，并计算与所述电子控制单元ecu15内部预设的进气压力map值m的差值δmap，由于不带载荷，在各缸活塞吸力作用下，进气压力map值为负压(不漏气情况下一般为30kpa～40kpa)且数值十分稳定。同时计算闭环系数cl，闭环系数cl值≥n，且δmap≥m，则可断定所述电子节气门6后的所述进气总管7和所述进气歧管8有漏气现象，所述电子控制单元ecu15驱动所述报警装置发出报警信息，提醒用户检查。因为空气在大气压下压入此段管路中进气压力map升高，且使得混合气变稀，电子燃料阀开度增大以维持设定浓度，闭环系数cl≥1.05。本实施例中，n为设定值，可取值为1.05；m为设定值，可取值为5kpa。步骤三、所述中冷器5与所述电子节气门6之间的中冷管路中重度漏气判断启动所述低压燃气发电机组，使其发动机无负载且至工作转速，所述电子控制单元ecu15检测此时的进气压力map值，并计算与所述电子控制单元ecu15内部预设的进气压力map值m的差值δmap，同时计算闭环系数cl，闭环系数cl值≥n，且δmap＜m，则中冷管路存在漏气可能，需要进一步确定。所述低压燃气发电机组正常带载，所述增压器开始工作，增压压力ptp值升高，所述电子控制单元ecu15再次计算δptp的值，δptp≥m，则增压后压力较出厂前不漏气时降低，则可断定所述中冷管路段有漏气现象，且此时漏气面积一般较大，所述电子控制单元ecu通过所述报警装置发出报警信息，并且从绘制的不同负荷下闭环系数cl值对应的漏气面积表(即表3)内查取漏气面积值，漏气面积在0.5mm2～1mm2时，可以调节所述电子节气门6的开度，来限制机组扭矩，漏气面积大于1mm2时需紧急停机，防止机组出意外安全事故。步骤四、所述中冷器5与所述电子节气门6之间的中冷管路轻度漏气判断启动所述低压燃气发电机组，使其发动机无负载且至工作转速，闭环系数cl值和δmap值均正常，将其发动机投切至带载运行状态，运行过程中检测到闭环系数cl≥n，且δptp≥m，则中冷管路有轻微漏气现象，一般为加载增压后，管路连接处卡箍紧力不足所致，此时所述电子控制单元ecu15控制所述报警装置发出警报信息，查不同负荷下闭环系数cl值对应的漏气面积表(即表3)后，确定漏气面积在0.5mm2～1mm2可以限制所述电子节气门6的开度，进而限制机组扭矩。步骤五、排气总管13和排气歧管12漏气判断所述低压燃气发电机组的发动机启动并升速至工作转速，闭环系数cl值和δmap值均正常，投切至带载状态，闭环系数cl值正常，所述电子控制单元ecu15检测到δptp≥m，则说明增压异常，排气总管13和排气歧管12存在漏气现象，此时所述电子控制单元ecu15控制所述报警装置发出警报信息，并且根据带载情况查询不同负荷下δptp对应的漏气面积表(即表4)，确定漏气面积。步骤六、燃气浓度变稀，管路不漏气判定启动所述低压燃气发电机组的发动机至工作转速，不带负载状态，所述电子控制单元ecu15检测到闭环系数cl≥n且δmap＜m，将机组投切至正常带载状态，所述增压器开始工作，增压压力ptp值升高，所述电子控制单元ecu15再次计算δptp值，δptp＜m，则表明中冷管路并不漏气，但是供给发动机的燃气浓度变稀，则所述电子控制单元ecu15通过尝试错修正内部预设的燃气密度值来微调所述电子燃料阀3的开度值，使得闭环系数cl重新小于n。步骤七、进、排气管路不漏气判定启动所述低压燃气发电机组的发动机启动升速至工作转速，不带负载状态，闭环系数cl值和δmap均正常，将机组投切至正常带载状态，闭环系数cl值也正常，所述电子控制单元ecu15检测到δptp＜m，则表明进、排气管路不漏气，燃气浓度正常。本实施例的所述电子控制单元ecu15通过对闭环系数cl、δmap、δptp三个值得相互比较，能够方便精确地得出机组漏气位置，并且及时报警通知客户进行排查，极大的降低了机组运行的风险。具体地，电子控制单元ecu15对机组的闭环系数cl、增压压力ptp和进气压力map的进行实时监测，加以判断，电子控制单元ecu15可以对中冷器5的中冷管路、进气总管7和进气歧管8、排气总管13的泄漏分别进行判断，并分析出漏点的大体位置以及漏点的大小，及时发出警报，还可根据泄漏量的大小限制电子节气门6的开度进行限扭保护，严重泄漏下可强制停机，确保机组和人身的安全，使报警不再依赖于燃气泄漏装置的较差的灵敏度和精度。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12