节能型柴油发电机组的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  8

专利名称:节能型柴油发电机组的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种柴油发电机组,针对柴油发电机组的特点采用热管理技术来实现柴油发电机组节能的目的,属于机械大类中节能技术领域。
技术背景中国经济迅猛发展,电力与经济发展的矛盾困扰国民经济的各个方面。很多企业、事业单位乃至政府部门都备有柴油发电机组。柴油发电机组的节能技术的应用将有广阔前景。柴油发电机组的节能应结合柴油发电机组系统特点,着眼于柴油机的节能新技术的应用上。
自柴油机诞生至今,在市场推动力下,柴油机一直向高动力性,高可靠性,低排放,低油耗方向发展。许多新技术应用于柴油机,如增压中冷、高压喷射、电子控制、燃烧室结构优化、废气再循环、废气后处理、结构优化设计等。随着石油资源减少和环保要求的提高,对柴油机经济性和排放性能要求将进一步严格。虽然上述新技术的应用有助于改善柴油机性能,但其高昂的费用也使得柴油机生产成本和维护费用不断升高。
通常,柴油机热效率约为20%~45%,其它能量被冷却介质(水或空气)、润滑油、废气带走。其中燃烧室壁通过冷却介质带走的热量约占总热量的15%~35%,而在部分负荷时,此项热损失所占比例还要大很多。内燃机冷却系主要以大负荷时的散热量为设计依据,由于在低负荷时可燃烧混合气放热量减少,而冷却系散热量仍维持不变、使得此时出现“过冷”,因而燃烧室壁面温度降低、散热损失增大、燃油消耗率增大。同时由于燃烧室壁面温度低还使激冷层加厚,使排气中HC成分增加。润滑油温度过低,机械摩擦功增加,零部件磨损加剧,柴油机经济性、可靠性变差。

发明内容
本实用新型目的在于提供一种设计合理,对柴油发电机进行热管理、降低柴油发电机排气中HC成分,减小零部件磨损和运行过程中的噪音,提高柴油机经济性和可靠性的节能型柴油发电机组,解决了现有柴油发电机组能源利用率不高,风扇排风噪音大等问题。
本实用新型的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的包括柴油发电机组,水套水散热水箱,中冷器,风扇,风扇电动机,机油冷却器,水泵驱动装置,水套水循环水泵,其中水套水散热水箱和水套水循环水泵设于机油冷却器的冷却回路上,风扇设于水套水散热水箱旁并由风扇电动机驱动,所述风扇电动机由风扇电机驱动装置驱动,水套水循环水泵由水泵驱动装置驱动,电子控制单元通过采集柴油发电机、水套水散热水箱和风扇等运行状态参数结合控制策略和热管理模型输出信号给水泵驱动装置驱动水套水循环水泵。电子控制单元(ECU)根据采集的柴油发电机、水套水散热水箱和风扇等运行状态参数,对发电机运行过程中不同负荷情况,调节控制分散和中冷器的散热量,从而避免柴油机燃烧室的温度,使柴油机的燃烧室处于最佳的燃烧状态,充分燃烧,降低排气中HC和碳烟的排放,同时防止机油的温度过低,减小零部件磨损和运行过程中的噪音,提高柴油机经济性和可靠性。电子控制单元用于系统控制技术成熟安全可靠。水泵控制与电机控制相结合能更好的优化对发电机组能量的优化。节能型发电机组始终处于最佳的热平衡状态,有利于提高燃烧效率,降低柴油机磨损从而达到节能的目标,在负荷变动频繁的使用环境、冬季、寒冷地区效果十分明显。节能型柴油发电机组风扇的转速可以用以衡量换热器的换热效果,从而减少因为机组过热而产生的柴油机的损坏。对柴油机组进行热管理,控制冷却系统散热量,使柴油机处于最佳冷却状态下运行,有助于减少冷却系统功率消耗,改善柴油机动力性、经济性、可靠性,降低排放,具有重要的实际意义。与其它柴油机新技术不同的是,热管理技术是成本投入相对较小,而效果又同样明显的技术,只是由于车用电气系统一般是弱电,实现起来很困难。内燃机车具备液压系统实现热管理的条件,所以应用很广泛,并且效果非常好。
作为优选,所述的中冷器为水冷中冷器,该水冷中冷器与中冷水循环水泵和中冷散热水箱构成中冷回路,所述中冷水循环水泵由所述水泵驱动装置驱动,所述中冷水散热水箱设于风扇旁,所述运行状态参数包括水套水温信号、水套水散热水箱进水压力信号、水套水散热水箱出水压力信号、水套水散热水箱进水口温度信号、水套水散热水箱出水口温度信号、柴油发电机负荷信号、水套水循环水泵转速信号、中冷水循环水泵转速信号和环境温度信号;或所述中冷器为空冷中冷器,该空冷中冷器用于冷却涡轮增压器压缩空气,所述涡轮增压器与空冷中冷器间设有中冷空气散热器,所述中冷空气散热器旁设有中冷风扇,所述中冷风扇由风扇驱动装置驱动,该风扇驱动装置由电子控制单元输入信号控制,所述运行状态参数包括水套水温信号、水套水散热水箱进水压力信号、水套水散热水箱出水压力信号、水套水散热水箱进水口温度信号、水套水散热水箱出水口温度信号、柴油发电机负荷信号、水套水循环水泵转速信号、中冷空气散热器进口压力信号、中冷空气散热器出口压力信号、中冷空气散热器进口温度信号、中冷空气散热器出口压力信号和环境温度信号。根据柴油发电机组的不同中冷形式分两种系统实现形式,即水空中冷节能柴油发电机组和空空中冷节能柴油发电机组,以应用于两种不同中冷形式的柴油发电机组。
作为优选,所述风扇电动机为直流电机或交流电机,与之相对应的风扇电机驱动装置为直流电压驱动或交流变频驱动。
作为优选,所述风扇由若干只小功率风扇和若干电机配合使用,风扇的开启与关闭由电子控制单元控制,实现多级风量控制与风扇线性调速相配合。
作为优选,所述风扇电机驱动装置和水泵驱动装置由柴油发电机产生的电力供电。将发电机组产生的电力直接用于风扇电机的无级驱动方便可行,并且可以采用小的风扇进行组合有利于降低排风噪音。
作为优选,所述涡轮增压器的进气口设有空气滤清器。
作为优选,水箱可以采用模块化设计,可以根据不同的功率要求增减水箱的换热总面积;根据不同柴油机的结构形式,柴油机的中冷器和主换热器可以一体,也可以分离。
因此,本实用新型具有设计合理,对柴油发电机进行热管理、降低柴油发电机排气中HC和碳烟等污染物,减小零部件磨损和运行过程中的噪音,提高柴油机经济性和可靠性等特点。电子控制单元用于系统控制技术成熟安全可靠。水泵控制与电机控制相结合能更好的优化对发电机组能量的优化。节能型发电机组始终处于最佳的热平衡状态,有利于提高燃烧效率,降低柴油机磨损从而达到节能的目标,在负荷变动频繁的使用环境、冬季、寒冷地区效果十分明显。节能型柴油发电机组风扇的转速可以用以衡量换热器的换热效果,从而减少因为机组过热而产生的柴油机的损坏。


附图1是本实用新型的一种原理结构示意图;附图2是本实用新型的另一种结构原理示意图。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1如附图1所示为水空中冷节能柴油发电机组,该节能型柴油发电机组由柴油发电机组1,水套水散热水箱2,中冷水散热水箱3,风扇4,风扇电动机5,风扇电动机驱动装置6,机油冷却器7,水泵驱动装置8,水套水循环水泵9,中冷水循环水泵10,电子控制单元11组成。柴油发电机1产生的电力驱动电机驱动装置6,电机驱动装置6驱动风扇电动机5带动风扇4冷却水套水散热水箱2和中冷水散热水箱3中的冷却水,电子控制单元(ECU)11通过采集柴油发电机1、水套水散热水箱2和中冷水散热水箱3、风扇4等运行状态参数(水套水温信号、水套水散热水箱进水压力信号、水套水散热水箱出水压力信号、水套水散热水箱进水口温度信号、水套水散热水箱出水口温度信号、柴油发电机负荷信号、水套水循环水泵转速信号、中冷水循环水泵转速信号和环境温度信号)结合控制策略和热管理模型输出信号给电机驱动装置来实现无级或有级调速。电子控制单元(ECU)11通过采集柴油发电机1、水套水散热水箱2和中冷水散热水箱3、风扇4等运行状态参数结合控制策略和热管理模型输出信号给水泵驱动装置8驱动水套水循环水泵9和中冷水循环水泵10来实现对水套水散热水箱2和中冷水散热水箱3中冷却水流量的控制,水泵驱动装置8由柴油发电机1产生的电力来驱动。
实施例2如附图2所示系统主要应用于空空中冷式的柴油发电机组,该节能型柴油发电机组系统由柴油发电机1,水套水散热水箱2,中冷空气散热水箱3,风扇4,风扇电动机5,风扇电动机驱动装置6,机油冷却器7,水泵驱动装置8,水套水循环水泵9,中冷风扇13,中冷风扇电动机14,风扇驱动装置15,电子控制单元11,涡轮增压器16和设在涡轮增压泵进气口的空气滤清器17组成。柴油发电机1产生的电力驱动电机驱动装置6,电机驱动装置6驱动风扇电动机5带动风扇4冷却水套水散热水箱2,电子控制单元(ECU)11通过采集柴油发电机1、水套水散热水箱2和中冷空气散热器12、风扇4等运行状态参数(水套水温信号、水套水散热水箱进水压力信号、水套水散热水箱出水压力信号、水套水散热水箱进水口温度信号、水套水散热水箱出水口温度信号、柴油发电机负荷信号、水套水循环水泵转速信号、中冷空气散热器进口压力信号、中冷空气散热器出口压力信号、中冷空气散热器进口温度信号、中冷空气散热器出口压力信号和环境温度信号)结合控制策略和热管理模型输出信号给电机驱动装置来实现无级或有级调速。电子控制单元(ECU)11通过采集柴油发电机1、水套水散热水箱2和中冷空气散热器12、风扇4和中冷风扇13等运行状态参数结合控制策略和热管理模型输出信号给水泵驱动装置8驱动水泵9和控制风扇驱动装置15来实现对中冷风扇电动机14的转速,水泵驱动装置8和风扇驱动装置15由柴油发电机1产生的电力来驱动。
权利要求1.一种节能型柴油发电机组,包括柴油发电机(1),水套水散热水箱(2),中冷器,风扇(4),风扇电动机(5),机油冷却器(7),水泵驱动装置(8),水套水循环水泵(9),其中水套水散热水箱(2)和水套水循环水泵(9)设于机油冷却器(7)的冷却回路上,风扇(4)设于水套水散热水箱(2)旁并由风扇电动机(5)驱动,其特征在于所述风扇电动机(5)由风扇电机驱动装置(6)驱动,水套水循环水泵由水泵驱动装置(8)驱动,电子控制单元(11)通过采集柴油发电机(1)、水套水散热水箱(2)和风扇(4)的运行状态参数输出信号给水泵驱动装置(8)驱动水套水循环水泵(9)。
2.根据权利要求1所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述的中冷器为水冷中冷器,该水冷中冷器与中冷水循环水泵(10)和中冷散热水箱(3)构成中冷回路,所述中冷水循环水泵(10)由所述水泵驱动装置(8)驱动,所述中冷水散热水箱(3)设于风扇(4)旁,所述运行状态参数包括水套水温信号、水套水散热水箱进水压力信号、水套水散热水箱出水压力信号、水套水散热水箱进水口温度信号、水套水散热水箱出水口温度信号、柴油发电机负荷信号、水套水循环水泵转速信号、中冷水循环水泵转速信号和环境温度信号。
3.根据权利要求1所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述中冷器为空冷中冷器,该空冷中冷器用于冷却涡轮增压器(16)出口的压缩空气,所述涡轮增压器(16)与空冷中冷器间设有中冷空气散热器(12),所述中冷空气散热器(12)旁设有中冷风扇(13),所述中冷风扇由风扇驱动装置(15)驱动,该风扇驱动装置(15)由电子控制单元(11)输入信号控制,所述运行状态参数包括水套水温信号、水套水散热水箱进水压力信号、水套水散热水箱出水压力信号、水套水散热水箱进水口温度信号、水套水散热水箱出水口温度信号、柴油发电机负荷信号、水套水循环水泵转速信号、中冷空气散热器进口压力信号、中冷空气散热器出口压力信号、中冷空气散热器进口温度信号、中冷空气散热器出口压力信号和环境温度信号。
4.根据权利要求1或2或3所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述风扇电动机(5)为直流电机或交流电机,与之相对应的风扇电机驱动装置(6)为直流电压驱动或交流变频驱动。
5.根据权利要求1或2或3所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述风扇(4)由若干只小功率风扇和若干电机配合使用,风扇的开启与关闭由电子控制单元(11)控制。
6.根据权利要求1或2或3所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述风扇电机驱动装置(6)和水泵驱动装置(8)由柴油发电机(1)产生的电力供电。
7.根据权利要求4所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述风扇电机驱动装置(6)和水泵驱动装置(8)由柴油发电机(1)产生的电力供电。
8.根据权利要求5所述的节能型柴油发电机组,其特征在于所述风扇电机驱动装置(6)和水泵驱动装置(8)由柴油发电机(1)产生的电力供电。
专利摘要本实用新型涉及一种柴油发电机组,针对柴油发电机组的特点采用热管理技术来实现柴油发电机组节能的目的,属于机械大类中节能技术领域。水套水散热水箱和水套水循环水泵设于机油冷却器的冷却回路上,风扇设于水套水散热水箱旁并由风扇电动机驱动,所述风扇电动机由风扇电机驱动装置驱动,水套水循环水泵由水泵驱动装置驱动,电子控制单元通过采集柴油发电机、水套水散热水箱和风扇等运行状态参数结合控制策略和热管理模型输出信号给水泵驱动装置驱动水套水循环水泵。它具有设计合理,对柴油发电机进行热管理、降低柴油发电机排气中HC成分,减小零部件磨损和运行过程中的噪音,提高柴油机经济性和可靠性等特点。
文档编号F01P7/12GK2787841SQ20052010069
公开日2006年6月14日 申请日期2005年2月28日 优先权日2005年2月28日
发明者元广杰, 谭海枫 申请人:浙江中高动力科技股份有限公司

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