[發明專利]一種超臨界二氧化碳閉式循環溫度和壓力耦合控制系統

在審

• 申請號: 202011308876.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112412559A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 虞翔宇;林志民;劉惠民;秦政;杜柯江;王峰;李新宇
• 申請（專利權）人: 上海齊耀動力技術有限公司
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02;F01K25/10;F01K7/32;F04B37/18;F04B41/02
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 王法男

1.一種超臨界二氧化碳閉式循環溫度和壓力耦合控制系統，其特征在于，包括：高壓排放閥組、緩沖罐、緩沖罐壓力調節閥組、低壓補充閥組、工質加熱器、工質冷卻器、壓縮機和控制系統；

所述高壓排放閥組一端通過管道與所述壓縮機出口相連，另一端通過管道與所述緩沖罐相連；

所述緩沖罐壓力調節閥組包括緩沖罐排放閥和緩沖罐補充閥；

所述緩沖罐排放閥的一端通過管道與所述緩沖罐相連，另一端與排放環境相連；所述緩沖罐補充閥的一端通過管道與所述緩沖罐相連，另一端與工質源相連；

所述緩沖罐與所述工質加熱器通過管道相連；

所述低壓補充閥組一端通過管道與所述工質加熱器相連，另一端通過管道和所述工質冷卻器相連；

所述壓縮機的出口通過管道與閉式循環設備的其他設備相連，所述工質冷卻器通過管道與所述壓縮機入口相連，所述工質冷卻器位于所述壓縮機與所述其他設備之間；

所述工質冷卻器與所述壓縮機之間設置有溫度傳感器和壓力傳感器，用于監測壓縮機入口壓力P_i和壓縮機入口溫度；

所述壓縮機與所述高壓排放閥組之間設置有壓力傳感器，用于監測壓縮機出口壓力P_o；

所述緩沖罐的內部設置有溫度傳感器和壓力傳感器，用于監測緩沖罐內部溫度和緩沖罐內部壓力P_h；

所述工質加熱器和所述低壓補充閥組之間設置有溫度傳感器和壓力傳感器，用于分別監測工質加熱器出口溫度和工質加熱器出口壓力；

所述控制系統根據所述工質加熱器出口溫度、所述工質加熱器出口壓力、所述緩沖罐內部溫度、所述緩沖罐內部壓力P_h、所述壓縮機入口壓力P_i、所述壓縮機入口溫度、所述壓縮機出口壓力P_o控制所述工質加熱器、所述工質冷卻器、所述高壓排放閥組、所述低壓補充閥組和所述緩沖罐壓力調節閥組。

2.根據權利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環溫度和壓力耦合控制系統，其特征在于，所述控制系統具體包括：

緩沖罐壓力控制模塊，用于當根據所述壓縮機入口壓力P_i和所述壓縮機出口壓力P_o獲得的相對壓差P_d大于預設值X₁時；

進一步判斷是否滿足P_hP_i+X₂(P_i-P_o)或者P_hP_i+X₄(P_i-P_o)，若滿足P_hP_i+X₂(P_i-P_o)，打開緩沖罐排放閥，直至P_hP_i+X₃(P_i-P_o)，若滿足P_hP_i+X₄(P_i-P_o)，打開緩沖罐補充閥，直至P_hP_i+X₅(P_i-P_o)；

X₁、X₂、X₃、X₄、X₅為預設的控制參數。

3.根據權利要求1所述的一種超臨界二氧化碳閉式循環溫度和壓力耦合控制系統，其特征在于，所述控制系統根據所述壓縮機的入口目標溫度、入口目標壓力、出口最高理論壓力、所述排放閥組的排放閥目標壓力、所述補充閥組的補充閥目標壓力、所述工質加熱器的溫度控制目標，綜合所述工質加熱器出口溫度、所述工質加熱器出口壓力、所述緩沖罐內部溫度、所述緩沖罐內部壓力P_h、所述壓縮機入口壓力P_i、所述壓縮機入口溫度、所述壓縮機出口壓力P_o，采用反饋控制方法控制所述高壓排放閥組的調節閥、所述工質加熱器的功率、所述工質冷卻器的水流量支路閥門。