一种垃圾填埋气体发电机组监控系统及方法_3

文档序号:9473425阅读:来源:国知局
警包括细水雾温度高、垃圾填埋气温度高、细水雾水压低、垃圾填埋气压力低;垃圾填埋气体预处理监控装置包括垃圾填埋气体预处理防火保护控制装置;所述的一种垃圾填埋气体预处理监控装置包括垃圾填埋气体预处理防火保护控制装置;所述的垃圾填埋气体预处理防火保护控制装置,通过火焰传感器将火情信号传输给气体预处理监控装置并立即控制紧急切断主管路紧急切断阀,打开放散阀,为消耗管路内剩余垃圾填埋气体,延时停止气体机组,延时过后,监测垃圾填埋气浓度没有降低,自动判断放散阀故障,打开排空阀并发出危险报警信号;火焰传感器安装在主管路和各支管路的末端。所述的紧急切断阀安装在主管路的入端;放散阀、排空阀安装在主管路的末端。
[0025]所述的垃圾填埋气体发动机监控装置,按照功能划分包括:气体发动机监测装置、气体发动机安全保护装置、气体发动机控制装置及气体发动机辅助控制装置。
[0026]垃圾填埋气体发动机监控装置中,所述的气体发动机监测装置主要对气体发电机组的各项运行参数进行采集、分析、处理、显示、报警、存储等处理。根据具体功能可分为信息采集、数据分析判断、数据转换、数据存储、报警处理、数据显示、远程监控等几个功能块组成,信息采集模块通过各种传感器件将气体发电机组的各项运行参数采集转换成系统可识别的数字信号传入分析处理模块;分析处理模块通过对采集数据进行有效性判断、数据修正、滤波处理、量值变换等处理后将数据最终转换成易于识别的的状态信号(转速、压力、温度等)并送入数据存储模块及参数显示模块;报警处理模块通过对写入数据存储模块的数据结合气体发电机组不同运行工况进行分析判断,对气体发电机组运行过程中出现的异常参数进行报警判断,并将报警状态信息传递给数据存储模块及参数显示模块;参数显示模块进行机组历史报警信息、机组历史运行信息等历史数据进行查询;存储模块是即时运行参数和历史运行数据的存储;远程监控接口,提供RS485数据通讯接口、模拟量输出接口、综合报警数字量输出接口等多种接口方便远程监控。
[0027]垃圾填埋气体发动机监控装置中,所述的气体发动机安全保护装置配置了开关量传感器信号接口、编程指令接口、驱动控制接口,完成了转速、压力、温度的信号采集和停机装置、断气阀的控制。其中,两大主要保护方案:1.气体发动机缸温气体发动机安全保护装置能够完成单缸温度、平均缸温、单列缸温的采集,进行保留正常数据、排除故障数据处理运算,通过对缸温度的处理分析,根据不同工况,给出功率管理控制器、断路器、断气阀工作;2.主保护功能由气体发动机安全保护装置独立完成,当气体发动机安全保护装置出现失效时由基本监控装置自动开启后备保护功能实现冗余保护。提高安全保护功能的可靠性,设计中在传感器类型、线路故障、处理器故障、通讯故障等方面采取了一定措施。气体发动机安全保护装置独立工作,安保数据通过内部总线通讯至基本监控装置,通过参数显示屏显示且对外通讯至远端计算机装置。
[0028]垃圾填埋气体发动机监控装置中,所述的气体发动机控制装置是气体发电机组的动态稳定控制装置,该系统主要包含点火控制模块、空燃比混合控制模块、节气门控制模块及爆震检测模块,气体发电机组监控系统应用了一种方法实现不同工况趋于目标值稳定控制;通过CAN-bus通讯总线将四个功能模块构建成一个联动整体,通过CAN通讯、模拟量及开关量信号将各系统之间的控制信息进行交换,实时监测燃气机组的转速、功率、燃气温度、燃气压力等信息,通过各个系统之间的联动调整,实现燃油发电机组的功率闭环、转速闭环、空燃比闭环、节气门位置控制闭环、爆震控制闭环,提高燃气发动机组控制的稳定性,实现气体发电机组的稳定运行。
[0029]垃圾填埋气体发动机监控装置中,所述的气体发动机辅助控制装置主要分为垃圾填埋气体发动机滑油预供自动控制装置和冷却水系统温度自动控制装置。1.垃圾填埋气体发动机滑油预供自动控制装置,垃圾填埋气体发动机滑油预供自动控制装置主要对气体发动机的滑油进行预供和脱硫置换等处理。在气体发动机停机状态时,装置可自动定期控制电动滑油输送栗运转,按照所需时间间隔断续对气体发动机进行预润滑,在气体发动机运行状态时电动滑油输送栗停止运转;装置可自动将气体发动机油底壳中润滑油输送至滑油脱硫装置进行脱硫、除杂质,再将经过净化处理的润换油注入气体发动机。2.冷却水系统温度自动控制,填埋气体发动机冷却水系统温度自动控制装置主要对气体发动机冷却水系统温度进行调节控制。通过气体发动机冷却水温度测量装置实时测量气体发动机冷却水温度,根据实时的气体发动机冷却水温度自动调整电动三通阀的开启角度和自动开启/关闭冷却风机,当通过自动调整后,气体发动机冷却水温度仍高于温度报警值(气体发动机冷却水温度最高设定值),气体发动机冷却水温度高报警并通讯至远端提示操作人员,同时降低机组50%的功率,若气体发动机冷却水温度仍高于温度报警值,机组自动卸载所有功率并停机;当气体发动机停止运行,延时关闭循环水栗和冷却风机。通过气体发动机冷却水压力测量装置实时测量气体发动机冷却水压力,气体发电机组运行时,通过实时的气体发动机若气体发动机冷却水压力与设定值进行比较,若低于压力设定值时做出相应报警和保护。
[0030]所述的垃圾填埋气体发电机配电管理装置,主要由高压输配电装置、低压输配电装置、辅助低压输配电装置、功率管理装置、电量综合保护装置等组成。高压输配电装置将垃圾填埋气体机组发出的电能通过连接电缆输送至电网。低压输配电装置用于二次侧至各用电回路、用户侧用电回路的分配。辅助低压输配电装置用于垃圾填埋气体发电机组的设备,如风机、水栗、冷却水预热、机油预供栗、节温器、照明等设备电源和控制。功率管理装置实现对电量的监测、调控,通过机组监控装置对配电的控制,实现气体发电机组功率多种模式输出。电量综合保护装置实时监控发电参数,可视故障严重级别快速分断发电设备与电网,保护发电机和电网后端负载。
[0031]垃圾填埋气体发电机配电管理装置中,所述的高压输配电装置包括机组进线、高压PT。机组进线为垃圾填埋气体发电机组工作后发出电能,经出线柜内的测量、差动和保护用电流互感器、母排、高压真空断路器、隔离刀闸经同期后输送至1KV电网。测量用电流互感器,用于二次仪表的电流显示。差动用电流互感器用于实时监测发电机内部和中性点电流,当两者电流比值超差时发出信号。保护用电流互感器用于电量综合保护装置,当出现过流、电流失衡时发出信号。母排用于汇集、分配和传送电能。高压真空断路器用于合、分闸操作,对电器设备相间和相地之间出现的过电压等起到保护作用。隔离刀闸开关用于检修时,断开发电机母排与电网之间的连接。高压PT,通过电压互感器将高压1KV电压转换为交流380V和交流220V工作电。
[0032]垃圾填埋气体发电机配电管理装置中,所述的低压输配电装置,包括总出线和用户侧进线。总出线,通过零序、测量和保护电流互感器,经低压空气断路器总分至用户各用电回路。用户侧进线,通过测量和保护互感器,经低压空气断路器为电缆室、仪表室提供照明电源和温控器、手车室加热器、电缆室加热器、避雷器设备提供工作电源。
[0033]垃圾填埋气体发电机配电管理装置中,所述的低压辅助配电装置,包括为散热风机、轴流风机、高/低温水栗、冷却水预热装置、机油预供栗、高/低温水节温器和操作间内提供照明电源,根据需求提供手动、自动控制及故障报警指示。散热风机、轴流风机可手动和遥控控制打开或关闭,高/低温水栗、冷却水预热装置和机油预供栗的起停由机旁控制装置控制。轴流风机控制方法,由操作人员根据工作环境温度,手动操作轴流风机打开或关闭,用于工作间内通风换气。
[0034]垃圾填埋气体发电机配电管理装置中,所述的功率管理装置的控制方法,一是机组本身有效额定功率标定;二是负载功率需求;因此发电机组功率输出,需要一定的控制关系,实现两种功率输出模式,即设定恒定功率模式和功率均分模式。1.设定恒定功率模式的控制方法,恒定功率模式设定通过远端计算机监控系统软件填写目标功率值,经串口通讯传送给功率管理控制装置,功率管理控制装置根据目标功率值,经CAN-bus通讯总线高速的数据通讯对调速控制装置进行目标值调速,通过通讯总线将功率值实时反馈至空燃比控制装置。2.功率均分模式的控制方法,功率均分模式根据发电管理分配的机组发电额度,在线电站地址数量识别及时核实对比,将机组预发电量进行在线机组功率均分发电。经CAN-bus通讯总线与调速控制装置连接,高速的数据通讯传递均分目标功率值,通过通讯总线将功率值实时反馈至空燃比控制装置。
[0035]垃圾填埋气体发电机配电管理装置中,所述的电量综合保护装置,实时监测发电机电压、电流信号,完成对发电机的过压、欠压、过频、欠频、过负荷、过电流、逆功、失衡电压、失衡电流、接地故障等异常状态进行告警或驱动断路器跳闸处理。
[0036]所述的垃圾填埋气体发电机组远端计算机监控装置,采用通信管理机作为机组数据集中采集管理,配置每一个端口 Modbus RTU主从通信协议与垃圾填埋气体预处理监控装置、垃圾填埋气体发动机监控装置、垃圾填埋气体发电机配电管理装置一一对应通信,将垃圾填埋气体发电机组电站中多台机组的垃圾填埋气体发动机监控装置、垃圾填埋气体发电机配电管理装置与通信管理机连接构成数据采集,通信管理机再通过以太网口 TCP modbus协议把传入的数据转发到远端计算机中,计算机安装自主开发的针对垃圾填埋气电气监控系统计算机软件,软件基于微软公司windows系统之上采用visual C++开发工具和SQLserver2000数据库数据平台。软件分为数据采集模块、数据显示模块、数据后台处理模块、系统配置模块。其中数据采集模块采用soket编程流程,按照TCP modbus指令格式,通过数据采集模块把数据解析后存储到SQL serverfOOO数据库中,分析并在显示器中显示。实现电站机组远端监控。
[0037]本发明参考附图1,垃圾填埋气体发电机组监控系统,由垃圾填埋气体预处理监控装置、垃圾填埋气体发动机监控装置、垃圾填埋气体发电机配电管理装置和垃圾填埋气体发电机组远端计算机监控装置组成。
[0038]其中,一、垃圾填埋气体预处理监控装置;下面,对垃圾填埋气体预处理监控装置的具体方法进行说明。
[0039]本发明提供了气体预处理监控装置采集模块,细水雾温度、垃圾填埋气温度采用PTlOO采集,细水雾水压采用0~1.5MPa/4~20mA变送器采集,垃圾填埋气压力采用0-0.05MPa/4~20mA变送器采集,垃圾填埋气浓度采用0~100% /4~20mA变送器采集。
[0040]本发明提供了气体预处理监控装置处理模块,可编程控制器将采集的传感器信号处理后,与触摸显示屏进行通讯,将参数通过触摸显示屏进行显示。
[0041]本发明提供了气体预处理监控装置处理模块,可编程控制器将采集的传感器信号处理后,与设定的报警值作比较,进行越限报警。
[0042]所述的超限报警包括,垃圾填埋气温度高(当温度值大于等于120度时报警输出)、垃圾填埋气压力低(当压力值小于等于0.02MPa时报警输出)。
[0043]所述的气体预处理监控装置控制模块,控制燃气紧急停机断气阀、电动阀和放散阀关闭和打开,调节管路内压力,出现危险报警时关闭紧急停机断气阀,打开放散阀。
[0044]本发明还提供了一种防火保护控制装置保护的方法:
防火保护控制装置保护控制是指在燃气管道内产生回火时,进行的一种保护控制,在主管路与支管路统一装设火焰传感器,同时在主管路装设浓度传感器,在箱装体内装设燃气泄漏传感器。
[0045]当输送管路上无明火时,火焰传感器输出0.2V信号到气体预处理装置采集模块,再传输给处理模块判断为输送管路正常,不报警、无信号输出;当输送管路上有明火时,火焰传感器输出4.5V信号到处理模块,处理模块判断为输送管路异常,输出给控制模块,控制紧急切断主管路气体阀,打开放散阀,并为了将管路中,多余的气体燃烧干净,经延时后,紧急停机气体机组,同时发出危险报警信号;浓度传感器将信号实时传送给采集模块,发给处理模块分析处理,当放散阀打开经延时后,检测燃气浓度未下降到设定值,判断放散阀故障,发出报警信号,提示巡检人员尽快排除故障;采集模块实时采集燃气泄漏传感器信号,当检测到燃气泄漏信号时,发出报警信号,提醒巡检人员采取措施,消除火灾隐患。
[0046]其中,二、垃圾填埋气体发动机监控装置,由气体发动机监测装置、气体发动机安全保护装置、气体发动机控制装置和气体发动机辅助控制装置组成。
[0047]本发明提供了气体发动机监测装置、气体发动机监控装置处理模块与气体发动机控制装置之间的联动关系;提供了气体发动机监测装置与气体发动机安全保护装置之间的联动关系;提供了气体发动机控制装置、气体发动机监控装置处理模块组与气体发动机辅助控制装置之间的联动关系。
[0048]各装置在功能实现过程中用到的方法分步说明:
其中,1、气体发动机监测装置;下面,对气体发动机监测装置的具体方法进行说明。
[0049]⑴、数据有效性判断,垃圾填埋气体机发电机组正常运行的参数有温度、压力、排温等,通过将采集信息与所采集参数正常范围进行对比,在控制工作状态下,若采集参数小于越限下限值或大于越限上限值时,判断传感器越限,并给予警示报警;在正常工作状态下,若采集值达到报警设定值范围(低于压力低报警值、高于温度高报警值),判定气体机组监测装置发出声光报警,提醒运营人员检查相关传感器。
[0050]⑵、数据修正,由于温度类信号在采集过程中有传输线路线阻的存在,线阻的采集会造成显示温度比实际温度偏高,为了保证采集信号的正确性,采集电阻值后,在程序中,做一个外部可调电阻对应程序某段电阻值,用采集后的电阻减去外部调节的电阻值,其差值就是趋于实际电阻值,趋于实际温度值。在设计应用中,利用西门子处理模块的可调电位器,对应程序中,相应的电阻可调字节。在模块调节电位器,使程序采集电阻值“减去”线阻,显示或判断趋于实际值的温度。
[0051]⑶、滤波处理,为解决压力信号压力源抖动问题,需要信息采集模块所采集压力信号进行滤波处理,使用在特定时间段内连续采集N次压力参数并去掉一个最大值,去掉一个最小值,将N-2中间值求算术平均值的方法,使压力滤波掉误差峰值和误差波谷值,更合理的实际压力值,用于显示及判断。
[0052]⑷、数据转换,将所采集的数据进行最终量值变换,将数据转换成处理模块易读易应用计算、判断的数字量信息,应用完成后,再将其数字量转化为目标参数,实现机组运行状态的显示,如:电阻值与温度;4-20mA与压力;0-30mV与排温等。
[0053](5)、远传数据通讯,机旁显示单元以外机组检测部分设置了 Modbus-RTU通讯协议,将数据远传至远端计算机监控单元,用户在远程对机组的运行状态进行监控。
[0054]其中,2、气体机发动机安全保护装置;下面,对气体机发动机安全保护装置的具体方法进行说明。
[0055]⑴、垃圾填埋气安全保护:当监测到包括爆震控制器报警、沼气泄露报警、火焰报警、烟雾报警、可燃气烟雾报警等时,切断气体预处理主管路并气体机紧急停机。提高垃圾填埋气气体机发电机组的安全运行。<
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