本发明涉及有机朗肯循环(简称ORC)发电系统，具体涉及一种ORC发电系统工质罐液位自动控制系统。
背景技术：
作为国内新兴热电转换技术，有机朗肯循环(简称ORC)发电系统可应用于多种领域的低温热能回收，其工作压力低、占地空间小，具有良好的机动性以及高度的安全性，并且系统运行高效、环保，成为国内余热回收领域研究的热点。
在ORC发电系统中，工质罐的液位非常重要，工质储液量不仅会影响系统效率，同时还影响发电系统中工质泵的安全运行，过低的液位会导致系统效率降低，还可能引起工质泵汽蚀的产生，而过多的工质储液量会增大泄漏速率，造成环境污染甚至安全问题；实际的使用过程中，由于系统内工质泵、膨胀机及其他连接处无法做到绝对密封，长时间运行必然存在泄漏导致的工质罐液位下降；另外，在系统变工况运行时，工质罐液位也会在短时间内随着负荷变化而变化；所以，对工质罐液位的控制具有重要意义。
目前对于工质罐液位的控制通常依靠工作人员观察液位手动控制充注，该方法无法在变工况条件下实时控制液位，而且在系统带压运行时进行人为操作存在安全隐患。发明专利CN 201710333493.4公开了一种工质充注量动态可调的有机朗肯循环系统，该工质储罐内安置有体积可变的水包,通过调节水包体积改变管段压力实现工质的实时充入或放出,但此方法存在不足,体积可变的水包需要在有机工质和水中长期反复伸缩，水包的使用寿命和密封性很难保证,一旦泄露会导致系统有机工质纯度降低,降低系统效率，甚至存在安全隐患。发明专利CN 201720535247.2公开了一种工质补充系统，其利用氮气定压实现工质的自动定量补充，但此方法无法回收工质，如果在系统变工况运行时液位出现短时间下降后上升的情况，会导致系统内工质过盈，增加了系统压力和泄漏速率，甚至存在安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有工质罐人工控制液位效率较低，以及难以双向控制的问题，而提供一种ORC发电系统工质罐液位自动控制系统。
本发明ORC发电系统工质罐液位自动控制系统包括工质罐、工质补液罐、液位传感器I、液位传感器II、压力传感器I、压力传感器II、工质补液泵、电动截止阀、控制器和工质浓度检测仪，压力传感器II和液位传感器II安装在工质补液罐上，压力传感器I和液位传感器I安装在工质罐上，工质罐的上部开有工质入口，工质罐的底部设置有工质输出管，工质输出管中设置有发电系统工质泵，连接管的一端与工质补液罐的底部相连通，连接管的另一端与工质罐的底部相连通，在连接管上设置有工质补液泵和电动截止阀，所述的工质补液泵为双向工质泵；
液位传感器I、液位传感器II、压力传感器I、压力传感器II及工质浓度检测仪分别与控制器的信号输入端(通过硬接线)连接，控制器的信号输出端分别与工质补液泵、电动截止阀、发电系统工质泵(通过硬接线)连接。
本发明通过液位传感器I检测工质罐液位变化，利用控制器对工质补液泵和电动截止阀进行控制，当工质罐液位过低时，电动截止阀开启，工质补液泵正向运行，将工质补液罐中工质注入工质罐；当工质罐液位过高时，电动截止阀开启，工质补液泵反向运行，将工质罐中工质回收至工质补液罐。当工质罐液位在控制器设定值范围内时，电动截止阀关闭，工质补液泵停止运行，使工质罐液位维持在设定值范围内。此外，工质补液罐设有工质补液入口，当工质补液罐液位过低或工质补液罐压力低于工质罐时，控制器提示对工质补液罐进行工质补液。通过工质浓度检测仪对环境中工质浓度进行检测，当工质浓度高于设定值时，控制器对发电系统工质泵和工质补液泵发出停机信号，对电动截止阀发出关阀信号；当工质罐或工质补液罐压力超过设定值时，安全阀自动开阀泄压，保证系统安全。
本发明所述的ORC发电系统工质罐液位自动控制系统包括以下有益效果：
1、本发明通过液位传感器检测工质罐液位变化，利用控制器对工质补液泵和电动截止阀进行自动控制，节省人力，保证系统长时间运行液位稳定；
2、本发明通过工质补液泵和电动截止阀实现工质的充注与回收，双向控制液位变化，防止过高液位导致的泄漏速率增大问题及过低液位导致的系统工质泵汽蚀和效率降低等问题；
3、本发明通过工质浓度检测仪检测环境工质浓度，防止工质大量泄漏造成的安全事故，通过安全阀保护系统防止超压，使其应用更加安全、可靠；
4、本发明密封方便，能够在ORC发电系统原有设备条件下，直接替换原有工质罐，加装液位自动控制系统，不仅可以对新建机组进行设置，也可以对已经建成的系统进行加装改造。
附图说明
图1是本发明ORC发电系统工质罐液位自动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式ORC发电系统工质罐液位自动控制系统包括工质罐9、工质补液罐3、液位传感器I8、液位传感器II5、压力传感器I10、压力传感器II4、工质补液泵15、电动截止阀16、控制器6和工质浓度检测仪7，压力传感器II4和液位传感器II5安装在工质补液罐3上，压力传感器I10和液位传感器I8安装在工质罐9上，工质罐9的上部开有工质入口12，工质罐9的底部设置有工质输出管13，工质输出管13中设置有发电系统工质泵14，连接管的一端与工质补液罐3的底部相连通，连接管的另一端与工质罐9的底部相连通，在连接管上设置有工质补液泵15和电动截止阀16，所述的工质补液泵15为双向工质泵；
液位传感器I8、液位传感器II5、压力传感器I10、压力传感器II4及工质浓度检测仪7分别与控制器6的信号输入端(通过硬接线)连接，控制器6的信号输出端分别与工质补液泵15、电动截止阀16、发电系统工质泵14(通过硬接线)连接。
本实施方式通过监控工质罐液位、工质在环境中浓度及罐内压力，利用控制器调节工质补液泵、电动截止阀及发电系统工质泵，对工质罐液位进行实时自动控制，使得液位控制在正常范围内，避免变工况运行时液位过高或过低产生的安全隐患及系统效率降低等问题，同时实现了对工质罐自动补液，保证系统长时间运行工质充足，自动控制节省人力，更加安全、可靠。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在工质补液罐3的上部设置有安全阀II2。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在工质罐9的上部设置有安全阀I 11。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是工质补液罐3的下部开有工质补液入口1。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是控制器6的型号为SIMATIC S7-200PLC。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是工质浓度检测仪7设置在工质罐9的1m范围内。
实施例：本实施例ORC发电系统工质罐液位自动控制系统包括工质罐9、工质补液罐3、液位传感器I8、液位传感器II5、压力传感器I10、压力传感器II4、工质补液泵15、电动截止阀16、控制器6和工质浓度检测仪7，压力传感器II4和液位传感器II5安装在工质补液罐3上，压力传感器I10和液位传感器I8安装在工质罐9上，工质罐9的上部开有工质入口12，工质罐9的底部设置有工质输出管13，工质输出管13中设置有发电系统工质泵14，连接管的一端与工质补液罐3的底部相连通，连接管的另一端与工质罐9的底部相连通，在连接管上设置有工质补液泵15和电动截止阀16，所述的工质补液泵15为双向工质泵；
液位传感器I8、液位传感器II5、压力传感器I10、压力传感器II4及工质浓度检测仪7分别与控制器6的信号输入端通过硬接线连接，工质浓度检测仪7设置在工质罐9的1m范围内，控制器6的信号输出端分别与工质补液泵15、电动截止阀16、发电系统工质泵14通过硬接线连接。
本实施例中工质浓度检测仪为GD7500型冷媒环境检测仪，控制器型号为SIMATIC S7-200PLC，在工质补液罐3的上部设置有安全阀II2，在工质罐9的上部设置有安全阀I 11。
本实施例工质罐上设有支管座，所述压力传感器I布置于支管座连接的角阀上，通过角阀的开关，连通或隔离系统与压力传感器，保证有机工质管道的密闭性同时对工质压力进行测量。工质补液罐上设有支管座，所述压力传感器II布置于支管座连接的角阀上，通过角阀的开关，连通或隔离系统与压力传感器，保证有机工质管道的密闭性同时对工质压力进行测量。
本实施例ORC发电系统中工质罐液位自动控制系统的应用方法如下：
一、对控制器进行设定，设定值I为根据工质罐体积设定的液位过低值，设定值II为根据工质罐体积设定的液位过高值，设定值III为环境工质浓度过高值，设定值IV为补液设定；
二、通过液位传感器I对工质罐液位进行监控，通过硬接线将液位电信号传输到控制器，当液位小于或等于设定值I时，控制器通过硬接线对电动截止阀发出开阀信号，电动截止阀开启，控制器对工质补液泵发出正向启动信号，工质补液泵将工质补液罐中工质加压注入工质罐；
三、通过液位传感器I对工质罐液位进行监控，通过硬接线将液位电信号传输到控制器，当液位大于设定值I，且小于设定值II时，控制器通过硬接线对电动截止阀发出关阀信号，电动截止阀关闭，控制器对工质补液泵发出停机信号，工质补液泵停止工作；
四、通过液位传感器I对工质罐液位进行监控，通过硬接线将液位电信号传输到控制器，当液位大于或等于设定值II时，控制器通过硬接线对电动截止阀发出开阀信号，电动截止阀开启，控制器对工质补液泵发出反向启动信号，工质补液泵将工质罐中工质加压注入工质补液罐；
五、通过工质浓度检测仪对环境中工质浓度进行检测，通过硬接线将浓度电信号传输到控制器，当浓度值高于设定值III时，控制器提示泄漏量过大，并对发电系统工质泵和工质补液泵发出停机信号，对电动截止阀发出关阀信号；
六、通过液位传感器II对工质补液罐液位进行监控，通过硬接线将液位电信号传输到控制器，当液位低于设定值IV时，控制器提示通过工质补液入口对工质补液罐进行工质补充；
七、通过压力传感器I对工质罐压力进行监控，通过压力传感器II对工质补液罐压力进行监控，通过硬接线将压力电信号传输到控制器，当压力传感器II测量值低于压力传感器I测量值时，控制器提示通过工质补液入口对工质补液罐进行工质补充；
八、安全阀I和安全阀II可实现超压时泄压目的，当压力超过设定值时，自动开阀泄压。
本实施例ORC发电系统工质罐液位自动控制系统一般在系统长时间运行后才会出现对工质补液罐进行工质补充的情况，此时应关闭控制器，电动截止阀关阀。