[發明專利]一種低品質余熱回收發電裝置的控制系統

有效

• 申請號: 201611087430.7
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106773922B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 肖艷軍;王新;肖艷春;張宗華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群;王瑞

1.一種低品質余熱回收發電裝置的控制系統，其特征在于該系統包括單片機、電源模塊、模擬量輸出模塊、電動閥、通訊接口模塊、數字I/O模塊、顯示模塊和智能儀表信號采集模塊；所述通訊接口模塊包括RS485通訊接口模塊和RS232通訊接口模塊；所述數字I/O模塊包括開關量輸入接口電路、編碼器信號輸入接口電路、繼電器輸出接口電路和指示燈輸出接口電路；所述智能儀表信號采集模塊包括液位傳感器、電能質量監測儀、壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器和測速編碼器；

所述單片機分別與電源模塊、模擬量輸出模塊和數字I/O模塊連接；所述智能儀表信號采集模塊通過RS485通訊接口模塊與單片機連接；所述顯示模塊通過RS232通訊接口模塊與單片機連接；所述模擬量輸出模塊的輸入端與單片機連接，輸出端與電動閥連接；所述電源模塊為整個系統供電；所述電動閥安裝在低品質余熱回收發電裝置的管路上，用于控制管路的開閉程度；開關量輸入接口電路是單片機與系統中的開關原件的連接通道；編碼器信號輸入接口電路作用是將低品質余熱回收發電裝置中的發電機的轉速信息轉化為電信號反饋到單片機上；繼電器輸出接口電路作用是以低壓信號控制高壓信號實現對低品質余熱回收發電裝置中的部件的啟停控制；指示燈輸出接口電路用于檢查系統電路是否導通；所述液位傳感器用于實時監測低品質余熱回收發電裝置中的部件的水位情況；所述電能質量監測儀用于監測低品質余熱回收發電裝置中的發電機的電能的狀況；所述壓力傳感器、流量傳感器和溫度傳感器均分布在低品質余熱回收發電裝置的管路上，用于實時監測對應管路的溫度、壓力和流量情況；所述測速編碼器用于將發電機的轉速信息轉化為電信號輸入并反饋到單片機上；

開始工作，整個系統得電，單片機完成上電初始化；所述顯示模塊完成初始化啟動后，進行工作狀態確認程序；工業煙氣從煙氣入口進入低品質余熱回收發電裝置，壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器檢測低品質余熱的壓力、流量和溫度；熱管蒸汽發生器與汽包的結合實現了煙氣熱到蒸汽熱的轉換，得到品質合格的過熱蒸汽送至儲氣罐，運送過程中經過壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器檢測蒸汽的壓力、流量和溫度；低壓蒸汽從儲氣罐放出，通過蒸汽主路進入羅茨式動力機，蒸汽作用于羅茨式動力機產生機械能，在蒸汽主路上安裝有壓力傳感器、流量傳感器和溫度傳感器，采集相應的溫度、壓力、流量信號，只有當此處采集到的蒸汽的壓力值低于0.8Mpa、流量低于2t/h和溫度低于200℃三個條件同時成立時，則打開電動閥，允許蒸汽通過蒸汽主路進入羅茨式動力機，否則關閉電動閥；蒸汽作用于羅茨式動力機產生機械能，從而帶動發電機產生電能，測速編碼器測得發電機的轉速信號，同時電能質量監測儀測得相關電參量信號定時傳輸給單片機；單片機對上述信息處理，將計算結果輸送給電動閥調整流量；從蒸汽旁路流出的蒸汽和作用于羅茨式動力機后排出的蒸汽混合后進入凝汽器，蒸汽在凝汽器中轉化為水并進行冷卻，凝汽器上安裝有液位傳感器，液位傳感器采集凝汽器的液位信號，如果采集的液位信號顯示凝汽器液位過低，則單片機控制打開電動閥，補水箱中的水進入凝汽器進行補充；如果測得凝汽器中水位過高，則單片機打開電動閥將凝汽器中的水通過水泵排入補水箱中，如此循環保證凝汽器水位平衡；而后在水泵的作用下進入除氧器，除氧器上同樣安裝有液位傳感器；經除氧器加熱凈化后泵入省煤器；在省煤器中，工業煙氣將省煤器中的水進行余熱，使水變成水汽，當進汽包的電動閥打開時，水汽通過省煤器與汽包之間的管道進入汽包，管路上安裝的壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器分別用于檢測進入汽包時的壓力、流量和溫度；按照上述工作步驟的順序，循環運動。

2.根據權利要求1所述的低品質余熱回收發電裝置的控制系統，其特征在于所述通訊接口模塊還包括CAN總線接口模塊；所述CAN總線通訊接口用于系統與工廠網絡預留之間的分布式連接。

3.根據權利要求1所述的低品質余熱回收發電裝置的控制系統，其特征在于單片機的型號為Cygnal公司的51系列單片機C8051F040。

4.根據權利要求1所述的低品質余熱回收發電裝置的控制系統，其特征在于所述模擬量輸出模塊采用美國德州儀器公司的12位分辨率的DAC擴展芯片，型號為DAC7568，用于擴展DAC通道，實現對電動閥的精確控制。