有机朗肯循环系统及其运转模式的切换方法_3

文档序号:8377437阅读:来源:国知局
)。
[0051] 如图5所示,穿临界运转模式的操作模式,首先,控制元件700会查找一超临界工 作流体压力温度数据库,以获得实际压力值P r所对应的一工作温度范围(如步骤S210所 示)。
[0052] 接着,控制元件7〇〇会判断工作流体通过热源热交换器100后进入膨胀机200入 9 CN 104696029 A 说明书 6/7页 口前的一实际温度值Tr与工作温度范围Tk的关系(如步骤S220所示)。
[0053] 若温度感测器520测得进入膨胀机200入口前的工作流体的实际温度值Tr低于工 作温度范围的下限值TK,MIN,则控制兀件700会调降泵400的输出频率值或输出流量值(如 步骤S230所示)。若压力感测器510测得膨胀机200入口前的工作流体的实际压力值p 低于临界压力值PC时,则控制元件700会令有机朗肯循环系统10的运转模式由穿临界^ 转模式切换至次临界运转模式(如步骤S 260所示),以令有机朗肯循环系统1〇能够持续发 电而提高累积发电量。 ~
[0054] 右温度感测器520测得进入膨胀机2〇〇入口如的工作流体的实际温度值τ落于工 作温度范围内,则维持驱动工作流体的一泵400的输出频率值或输出流量值(如步I^ s240 所示)。
[0055] 若温度感测器520测得进入膨胀机2〇〇入口前的工作流体的实际温度值t高于工 作温度范围的上限值TR,ΜΧ,则控制元件7〇〇会调升栗400的输出频率值或输出流量值(如 步骤S 25O所示)。若压力感测器510测得进入膨胀机200入口前的工作流体的实际压力值 Pr尚于有机朗肯循环系统10的容许最大压力值PA,M时,则控制元件 7〇〇会令有机朗肯循 环系统10停止运转(如步骤S27〇所示),以避免有机朗肯循环系统 10毁损。
[0056]以下举例说明有机朗肯循环系统10于穿临界模式下的操作状况。请参阅图6与 图7。图6与图7为图1的供应有机朗肯循环系统的热源温度变动的温度-熵性能示意图。 [0057]假设在一稳定热源(温度Tsl、流量Msl)与冷源条件下,有机朗肯循环系统1〇在 芽临界运转検式下稳定运转。工作流体在进入膨胀机200前,工作流体的压力、温度及质量 流率分别为第一压力值Pl、第一温度值Tl及第一质量流率Ml (与泵400的输出频率值或输 出流量值成正比)。当冷源固定、热源流量固定、但温度升高时,热交换后的工作流体的第一 温度值Tl会升高至第一暂态温度值Tl-I。此时,控制元件 7〇〇可缓步调升栗400的输出频 率值或输出流量值,进而将工作流体的压力由第一压力值Pl增加至第二压力值P 2 (工作流 体的质量流率亦会对应从第一质量流率M2增加至第二质量流率M2)。由于工作流体质量流 率增加(M2>M1),而外界热源有限,将使进入膨胀机200入口前的工作流体的温度由第一暂 态温度值Tl-I下降至第二温度值T2。此时,控制元件700会判断此第二温度值T2是否落 于此第二压力值P2的工作温度范围内,若不符合则继续调变泵400的输出频率值或输出流 量值,直至工作流体的温度值落于工作温度范围内。此外,假设调整后的工作流体的第二压 力值P 2高于系统容许最大操作压力值Pa max,则控制元件7〇〇会令有机朗肯循环系统10停 机。
[0058]假设在一稳定热源(温度Tsl、流量Msl)与冷源条件下,有机朗肯循环系统I0在 穿临界运转模式下稳定运转。工作流体在进入膨胀机200前,工作流体的压力、温度及质量 流率分别为第一压力值PU第一温度值Π 及第一质量流率Ml (与泵400的输出频率值或输 出流量值成正比)。当冷源固定、热源流量固定、但温度降低时,热交换后的工作流体的第一 温度值Tl会降低至第二暂态温度值T1-2。此时,控制元件700可缓步调降栗400的输出 频率值或输出流量值,进而将工作流体的压力由第一压力值Pl降低至第三压力值P3 (工作 流体的质量流率亦会对应从第一质量流率M2减少至第三质量流率M3)。由于工作流体质 量流率减少(M3<M1),而外界热源有限,将使进入膨胀机 2〇〇入口前的工作流体的温度由第 二暂态温度值T1-2上升至第三温度值T3。此时,控制元件700会判断此第二温度值T2是 10 CN 104696029 A 说明书 7/7页 否落于此第二压力值P2的工作温度范围内,若不符合则继续调变泵400的输出频率值或输 出流量值,直至工作流体的温度值落于工作温度范围内。此外,假设调整后的工作流体的第 三压力值P3低于工作流体的临界压力值PC,则控制元件700会令有机朗肯循环系统 1〇的 运转模式由穿临界运转模式切换至次临界运转模式。假设调整后的工作流体的第三压力值 P3低于系统容许最低操作压力值PA,MIN,则控制元件700会令有机朗肯循环系统 1〇停机。 [0059]此外,若热源温度固定而换成流量变动时,则有机朗肯循环系统I0的操作程序亦 与上述相同,故不再赘述。
[0060] 上述,控制元件7〇〇调变泵400的输出频率值或输出流量值的方法可通过piD控 制设定。
[0061] 请参阅图8。图8为图1的有机朗肯循环系统于次临界运转模式的操作流程图。
[0062]如图8所示,次临界运转模式的操作模式,首先,控制元件700的过热度计算;模组 会依据工作流体进入膨胀机2〇〇入口前的实际压力值Pr及实际温度值Tr,计算出一实际过 热度值OSJ如步骤S310所示)。
[0063] 接着,控制元件7〇〇会判断进入膨胀机200入口前的工作流体的实际过热度值OS r 与一预设过热度范围OSk的关系(如步骤S320所示)。 ^ Γ
[0064] 若温度感测器520测得进入膨胀机200入口前的工作流体的实际过热度值小 于预设过热度范围的下限值〇S R,BN,则控制元件700会调降栗400的输出频率值或输出流量 值(如步骤S330所示)。若压力感测器510测得进入膨胀机200入口前的实际压力值 Pr 低于有机朗肯循环系统10的容许最小压力值PA,MIN时,则控制元件700会令有机朗肯循环 系统10停止运转(如步骤S3 6〇所示),以避免有机朗肯循环系统1〇毁损。
[0065] 若温度感测器520测得进入膨胀机200入口前的工作流体的实际温度值τ落于 工作温度范围Tr内,则维持驱动工作流体的一泵400的一输出频率值或输出流量值(如步 骤S340所示)。
[0066]若温度感测器520测得进入膨胀机200入口前的工作流体的若实际过热度值〇sr 大于预设过热度范围的上限值〇SR,MX,则控制元件7〇〇会调升栗 400的输出频率值或输出流 量值(如步骤S35〇所不)。若压力感测器510测得进入膨胀机2〇〇入口前的工作流体的 实际压力值P r高于临界压力值Pc时,则控制元件700会令有机朗肯循环系统1〇的运转模 式由次临界运转模式切换至穿临界运转模式(如步骤S3 7〇所示),以求获得较佳的发电效 率。
[0067]根据上述本发明所揭露的有机朗肯循环系统及其次临界运转模式和穿临界运转 模式的切换方法,除通过压力条件外,还通过工作温度范围条件与过热度条件来切换有机 朗肯循环系统的运转模式,使得外界冷热源的条件变动时,有机朗肯循环系统能够持续调 整至合适运转模式,以求能够提升有机朗肯循环系统的可操作范围和使用率而增加其累积 发电量,进而提升有机朗肯循环系统的经济效益。 11
【主权项】
1. 一种有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法,其特征在于,包含下列步骤: 判断一有机朗肯循环系统的一工作流体进入一膨胀机入口前的一实际压力值是否大 于等于该工作流体的一临界压力值: 若是,则令该有机朗肯循环系统以一穿临界运转模式运转;以及 若否,则令该有机朗肯循环系统以一次临界运转模式运转。
2. 如权利要求1所述的有机朗肯循环系统的运转模式的切换方法,其特征在于,该穿 临界运转模式的操作流程包含下列步骤: 查找
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