一种发电机组燃油加温启动控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种发电机组燃油加温启动控制系统及其方法，属于通讯技术技术领域。

背景技术

目前移动发电系统在运行中，往往均是通过内燃机与发电机配套运行达到驱动发电作业的需要，虽然可以满足使用的需要，但在实际使用中，当外部环境温度较低时，内燃机极易因供油的油温过低而造成发电机系统的内燃机启动困难和启动后较长时间内因内燃机温度过低而导致发电作业运行效率低下；另一方面也极易因温度过低而导致供油管路堵塞，尤其是以柴油或重油作为驱动燃油时，这一现象更为严重，为了解决这一问题，当前主要是通过为发电系统增加电加热装置或通过外部热源进行加热后方可进行发电作业，从而导致当前移动式发电系统运行的稳定性、灵活性和可靠性相对较差，同时也导致发电机组设备在低温状态下的运行成本高，设备结构也相对复杂，使用和维护难度大。

与此同时，传统的发电系统在运行过程中，往往另需要设置降温系统，用于对发电机及与驱动发电机运行的内燃机进行降温作业，防止因温度过高而导致的发电机和内燃机设备运行故障，从而进一步造成了当前的发电系统设备的复杂性、使用维护的难度、成本均相对较高。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新发电机预热系统及其使用方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种发电机组燃油加温启动控制系统及其方法。

一种发电机组燃油加温启动控制系统，包括燃油供给管、增压泵、承载机架、承载托架、换热管、空气涡流管、增压风机、启动控制电路，其中承载机架为轴向截面呈矩形的框架结构，承载托架为轴线与承载机架轴线平行分布的板状结构，并与承载机架上端面连接，换热管嵌于承载机架内并与承载机架同轴分布，燃油供给管至少一条，包覆换热管外并沿换热管轴线方向分布，且其至少一端与增压泵连通，空气涡流管嵌于承载机架内并与承载机架底部连接，且空气涡流管进气端通过增压风机与换热管排气口连通，启动控制电路包括驱动电路、操控界面、通讯电路、稳压电源、温度传感器、流量压力传感器，其中驱动电路、操控界面及稳压电源与承载机架连接，操控界面嵌于承载机架外表面，温度传感器、流量压力传感器分别与燃油供给管及换热管、空气涡流管管壁连接，驱动电路分别与操控界面、通讯电路、稳压电源、温度传感器、流量压力传感器、增压泵、增压风机及发电机控制电路电气连接，其中通讯电路另与外部通讯网络及发电机控制电路间建立数据连接。

进一步的，所述的驱动电路包括基于FPGA芯片的数据处理电路、PID运算电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、数据缓存电路、MOS驱动电路、基于IGBT的功率调节电路、继电器控制电路、基于晶闸管的电子开关电路，所述数据处理电路、PID运算电路并联通过数据缓存电路连接，且数据处理电路、PID运算电路分别与数据通讯总线、晶振时钟电路连接，所述数据通讯总线另分别与晶振时钟电路、数据缓存电路、MOS驱动电路电气连接，且数据通讯总线另与通讯电路建立数据连接，所述MOS驱动电路分别与基于IGBT的功率调节电路、继电器控制电路、基于晶闸管的电子开关电路电气连接，所述基于IGBT的功率调节电路、继电器控制电路、基于晶闸管的电子开关电路另分别与增压泵、增压风机及发电机控制电路电气连接。

进一步的，所述的通讯电路包括串口通讯电路、基于光电转换通讯电路的光纤通讯电路、并口通讯电路中的任意一种及几种共用的任意一种及几种共用。

进一步的，所述的燃油供给管两端面位置均设过滤器，且过滤器分别与承载机架外表面连接并与启动控制电路电气连接，所述燃油供给管管径为换热管管径的1/10—1/5，并环绕换热管轴线呈螺旋状结构分布，且燃油供给管长度为换热管长度的至少1.5倍，所述燃油供给管的进油端口径为出油端口径的1.5—5倍。

进一步的，所述的换热管包括承载座、金属导流管体、换热翅板、电加热机构，所述金属导流管体为圆柱空心管桩结构，其下端面通过若干承载座与承载机架连接，且各承载座沿金属导流管体轴线方向均布，所述电加热机构若干，各电加热机构相互并联并与启动控制电路电气连接，且所述电加热机构与金属导流管体侧壁内表面连接并沿金属导流管体轴线方向均布，所述换热翅板与金属导流管体轴线垂直分布，并环绕金属导流管体轴线呈螺旋状结构分布，且换热翅板另与燃油供给管外侧面间间距为0—5毫米。

进一步的，所述的电加热机构包括硬质绝缘块、电热丝，所述硬质绝缘块为与金属导流管体同轴分布的闭合环状结构，其外侧面与金属导流管体内表面连接，内侧面设横断面呈“凵”字形的定位槽，所述电热丝至少一条，嵌于定位槽内并为与硬质绝缘块同轴分布的闭合环状结构。

进一步的，所述的增压泵和增压风机均与承载机架连接，其中燃油供给管两端均与增压泵连通时，燃油供给管进油端的增压泵供油压力为燃油供给管出油端增压泵供油压力的1.1—1.5倍。

进一步的，所述的承载托架与承载机架间通过调节螺栓连接，承载托架上设至少一个连接管头，所述连接管头通过导流管与空气涡流管的低温气流口连通；所述承载托架为横断面呈矩形板状结构、“凵”字形槽状结构中的任意一种。

一种发电机组燃油加温启动控制系统的使用方法，包括如下步骤：

S1，系统装配，首先对燃油供给管、增压泵、承载机架、承载托架、换热管、空气涡流管、增压风机、启动控制电路进行组装，并将承载机架安装到发电机系统的承载结构上，然后将燃油供给管通过增压泵分别与油箱燃油供给管路、发电机系统的内燃机燃油处理管路连通，同时将发电机系统与承载托架上端面连通，同时将发电机系统的降温系统通过承载托架上的连接管头与空气涡流管的低温气流口连通，最后将启动控制电路与发电机系统的主控电路电气连接，同时另通过通讯网络与发电机系统的数据采集电路及远程监控系统间建立数据连接；

S2，运行参数设定，完成S1步骤后，通过启动控制电路一方面设定燃油供油压力、供油油量与发电机系统发电功率间的对应关系；另一方面设定燃油供给温度与环境温度间温差；

S3,预热发电，完成S1步骤装配后，首先同时驱动启动控制电路和发电机系统的主控电路运行， 使得发电机系统的内燃机处于运行状态，并使外部燃油系统对内燃机进行供油作业，在供油作业时，首先通过换热管和燃油供给管上的温度传感器对当前供油管路的温度进行检测，然后驱动增压风机运行，将增压后的气流输送至空气涡流管中，通过空气涡流管对气流处理后得到高温气流和低温气流，然后将高温气流输送至换热管内，实现对换热管进行加热作业，最后在通过换热管内温度传感器对通过换热管内气流温度达到S2步骤设定的温度后，驱动增压泵对燃油增压并将增压后的燃油输送至燃油供给管中，使燃油在通过燃油供给管流动时与换热管间进行热交换作业，实现对燃油进行预热作业，并将预热后的燃油输送至发电机系统的内燃机中即可，且燃油再输送至发电机系统的内燃机内时，通过启动控制电路从发电机系统主控电路获得发电机系统发电作业的功率，然后通过增压泵对通过燃油供给管的燃油供给压力和油量进行调整，满足供油作业的需要。

本发明通用性好，可有效满足与多种发电机组设备配套使用的需要，并可有效实现提高发电机组设备运行的稳定性和环境适应性；另外，本发明通过换热管和燃油供给管上的温度传感器对当前供油管路的温度进行检测，通过空气涡流管对气流处理后得到高温气流和低温气流，实现对燃油进行预热作业，并将预热后的燃油输送至发电机系统的内燃机中，且燃油再输送至发电机系统的内燃机内时，通过启动控制电路从发电机系统主控电路获得发电机系统发电作业的功率，然后通过增压泵对通过燃油供给管的燃油供给压力和油量进行调整，在有效实现对燃油进行预热作业的同时，可对发电机组进行有效的降温调温，且温度调节作业运行能耗低，设备运行及维护成本低廉，难度小，从而极大的提高了发电系统运行稳定性的同时，另可降低发电系统运行的能耗和成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明系统结构示意图；

图2为换热管横断面局部结构示意图；

图3为驱动电路电气原理结构示意图；

图4为本发明方法流程示意图。

图中各标号：燃油供给管1、增压泵2、承载机架3、承载托架4、换热管5、空气涡流管6、增压风机7、启动控制电路8、过滤器9、调节螺栓10、连接管头11、驱动电路81、操控界面82、通讯电路83、稳压电源84、温度传感器85、流量压力传感器86、承载座51、金属导流管体52、换热翅板53、电加热机构54、硬质绝缘块541、电热丝542、定位槽543。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，一种发电机组燃油加温启动控制系统，包括燃油供给管1、增压泵2、承载机架3、承载托架4、换热管5、空气涡流管6、增压风机7、启动控制电路8，其中承载机架3为轴向截面呈矩形的框架结构，承载托架4为轴线与承载机架3轴线平行分布的板状结构，并与承载机架3上端面连接，换热管5嵌于承载机架3内并与承载机架3同轴分布，燃油供给管1至少一条，包覆换热管5外并沿换热管5轴线方向分布，且其至少一端与增压泵2连通，空气涡流管6嵌于承载机架3内并与承载机架3底部连接，且空气涡流管6进气端通过增压风机7与换热管5排气口连通。

启动控制电路8包括驱动电路81、操控界面82、通讯电路83、稳压电源84、温度传感器85、流量压力传感器86，其中驱动电路81、操控界面82及稳压电源84与承载机架3连接，操控界面82嵌于承载机架3外表面，温度传感器85、流量压力传感器86分别与燃油供给管1、换热管5、空气涡流管6管壁连接，驱动电路81分别与操控界面82、通讯电路83、稳压电源84、温度传感器85、流量压力传感器86、增压泵2、增压风机7及发电机控制电路电气连接，其中通讯电路83另与外部通讯网络及发电机控制电路间建立数据连接。操控界面82为基于接线端子和显示器、信号指示灯、按键开关及键盘中任意一种或几种共同使用构成。通讯电路83为无线通讯网络及在线通讯网络中的任意一种，并包括串口通讯电路、基于光电转换通讯电路的光纤通讯电路、并口通讯电路中的任意一种及几种共用。稳压电源84为多路直流稳压电源。

增压泵2和增压风机7均与承载机架3连接，其中燃油供给管1两端均与增压泵2连通时，燃油供给管1进油端的增压泵2供油压力为燃油供给管1出油端增压泵2供油压力的1.1—1.5倍。承载托架4与承载机架3间通过调节螺栓10连接，承载托架4上设至少一个连接管头11，所述连接管头11通过导流管与空气涡流管6的低温气流口连通；所述承载托架4为横断面呈矩形板状结构、“凵”字形槽状结构中的任意一种。

燃油供给管1两端面位置均设过滤器9，且过滤器9分别与承载机架3外表面连接并与启动控制电路8电气连接，所述燃油供给管1管径为换热管5管径的1/10—1/5，并环绕换热管5轴线呈螺旋状结构分布，且燃油供给管1长度为换热管5长度的至少1.5倍，所述燃油供给管1的进油端口径为出油端口径的1.5—5倍。

参见图2，电加热机构54包括硬质绝缘块541、电热丝542，硬质绝缘块541为与金属导流管体52同轴分布的闭合环状结构，其外侧面与金属导流管体52内表面连接，内侧面设横断面呈“凵”字形的定位槽543，电热丝542至少一条，嵌于定位槽543内并为与硬质绝缘块541同轴分布的闭合环状结构。

换热管5包括承载座51、金属导流管体52、换热翅板53、电加热机构54，所述金属导流管体52为圆柱空心管桩结构，其下端面通过若干承载座51与承载机架3连接，且各承载座51沿金属导流管体52轴线方向均布，所述电加热机构54若干，各电加热机构54相互并联并与启动控制电路8电气连接，且所述电加热机构54与金属导流管体52侧壁内表面连接并沿金属导流管体52轴线方向均布，所述换热翅板53与金属导流管体52轴线垂直分布，并环绕金属导流管体52轴线呈螺旋状结构分布，且换热翅板53另与燃油供给管1外侧面间间距为0—5毫米。

参见图3，驱动电路81包括基于FPGA芯片的数据处理电路、PID运算电路、数据通讯总线、晶振时钟电路、数据缓存电路、MOS驱动电路、基于IGBT的功率调节电路、继电器控制电路、基于晶闸管的电子开关电路，所述数据处理电路、PID运算电路并联通过数据缓存电路连接，且数据处理电路、PID运算电路分别与数据通讯总线、晶振时钟电路连接，所述数据通讯总线另分别与晶振时钟电路、数据缓存电路、MOS驱动电路电气连接，且数据通讯总线另与通讯电路83建立数据连接，所述MOS驱动电路分别与基于IGBT的功率调节电路、继电器控制电路、基于晶闸管的电子开关电路电气连接，所述基于IGBT的功率调节电路、继电器控制电路、基于晶闸管的电子开关电路另分别与增压泵2、增压风机7及发电机控制电路电气连接。

如图4所示，一种发电机组燃油加温启动控制系统的使用方法，包括如下步骤：

S1，系统装配，首先对燃油供给管1、增压泵2、承载机架3、承载托架4、换热管5、空气涡流管6、增压风机7、启动控制电路8进行组装，并将承载机架3安装到发电机系统的承载结构上，然后将燃油供给管1通过增压泵2分别与油箱燃油供给管1路、发电机系统的内燃机燃油处理管路连通，同时将发电机系统与承载托架4上端面连通，同时将发电机系统的降温系统通过承载托架4上的连接管头11与空气涡流管6的低温气流口连通，最后将启动控制电路8与发电机系统的主控电路电气连接，同时另通过通讯网络与发电机系统的数据采集电路及远程监控系统间建立数据连接；

S2，运行参数设定，完成S1步骤后，通过启动控制电路8一方面设定燃油供油压力、供油油量与发电机系统发电功率间的对应关系；另一方面设定燃油供给温度与环境温度间温差；

S3,预热发电，完成S1步骤装配后，首先同时驱动启动控制电路8和发电机系统的主控电路运行， 使得发电机系统的内燃机处于运行状态，并使外部燃油系统对内燃机进行供油作业，在供油作业时，首先通过换热管5和燃油供给管1上的温度传感器85对当前供油管路的温度进行检测，然后驱动增压风机7运行，将增压后的气流输送至空气涡流管6中，通过空气涡流管6对气流处理后得到高温气流和低温气流，然后将高温气流输送至换热管5内，实现对换热管5进行加热作业，最后在通过换热管5内温度传感器85对通过换热管5内气流温度达到S2步骤设定的温度后，驱动增压泵2对燃油增压并将增压后的燃油输送至燃油供给管1中，使燃油在通过燃油供给管1流动时与换热管5间进行热交换作业，实现对燃油进行预热作业，并将预热后的燃油输送至发电机系统的内燃机中即可，且燃油再输送至发电机系统的内燃机内时，通过启动控制电路8从发电机系统主控电路获得发电机系统发电作业的功率，然后通过增压泵2对通过燃油供给管1的燃油供给压力和油量进行调整，满足供油作业的需要。

本新型在运行中，当环境温度较低，换热管5内空气也相对较低时，在驱动空气涡流管6运行时，另可通过换热管5内的电加热机构54对换热管5内的空气进行预热，并通过预热的空气辅助提高空气涡流管6调温作业的工作效率。

同时由于空气涡流管6的运行特性，将输入的气流经过分流后得到较输入端温度更好的高温气流和较输入端温度更低的低温气流，从而一方面通过高温气流对燃油进行预热作业；另一方面通过低温气流对发电机系统运行时进行强制降温作业，防止因发电系统运行温度过高二造成的发电系统故障，并可简化传统发电系统的降温调温系统的结构和降温调温的运行能耗。

本发明通过换热管和燃油供给管上的温度传感器对当前供油管路的温度进行检测，通过空气涡流管对气流处理后得到高温气流和低温气流，实现对燃油进行预热作业，并将预热后的燃油输送至发电机系统的内燃机中，且燃油再输送至发电机系统的内燃机内时，通过启动控制电路从发电机系统主控电路获得发电机系统发电作业的功率，然后通过增压泵对通过燃油供给管的燃油供给压力和油量进行调整，在有效实现对燃油进行预热作业的同时，可对发电机组进行有效的降温调温，且温度调节作业运行能耗低，设备运行及维护成本低廉，难度小，从而极大的提高了发电系统运行稳定性的同时，另可降低发电系统运行的能耗和成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。