一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统及其供给方法与流程

1.本发明涉及一种气体燃料发动机供给系统，具体涉及一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统及其供给方法。


背景技术：

2.煤层气是有多重低碳烷烃构成的多组分复杂低热值气体物质，是煤炭开采过程中的伴生气，其中最主要的烃类物质为甲烷，乙烷和丙烷，除此些烃类物质外还含有氮气、二氧化碳等不可燃烧的物质。煤层气其热值较高，与常规天然气相当，是一种贮存在煤矿区的清洁能源。利用煤矿区煤层气进行发电可以变废为宝，将煤层气作为清洁能源使用，充分挖掘能源价值。
3.但是不同地域、不同煤层深度的煤层气组分会发生变化，而燃气组分发生变化时会影响燃气在缸内的燃烧，这不利于气体燃料发动机的稳定运行，无法保证发动机持续运行在高效率区间，因此需要特殊的供给系统来保证燃气的组分保持相对稳定。
4.公开号cn114653234a涉及一种稳定气源的智能混配系统及方法，可以实现燃气组分浓度稳定，但是该专利仅从燃气组分浓度角度出发，没有考虑到用气设备(如气体燃料发动机)的工作状态变化，无法灵活适应各种工作环境。


技术实现要素：

5.本发明为了解决现有气体燃料发动机供给系统燃气组分未与用气设备的工作状态相结合，无法灵活适应各种工作环境的问题，进而提出一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统及其供给方法。
6.本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
7.一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统包括尾气氧传感器、排气总管、总管进气调节阀、进气总管、燃气汇流总管、煤层气供气管路、天然气供气管路和控制单元，进气总管上连接有总管进气调节阀，煤层气供气管路和天然气供气管路的出气端分别与燃气汇流总管的进气端连接，煤层气供气管路上连接有煤层气供气调节阀，天然气供气管路上连接有天然气供气调节阀，燃气汇流总管的出气端与进气总管连接，进气总管的出气端通过进气歧管与气体燃料发动机的进气端连接，气体燃料发动机的出气端通过排气歧管与排气总管的进气端连接，排气总管的出气端上设置有尾气氧传感器，尾气氧传感器、总管进气调节阀、煤层气供气调节阀和天然气供气调节阀分别与控制单元电连接。
8.进一步地，燃气汇流总管与进气总管的连接处设置在总管进气调节阀的前侧。
9.进一步地，尾气氧传感器的信号输出端与控制单元的信号输入端连接，控制单元的信号输出端分别与总管进气调节阀、煤层气供气调节阀和天然气供气调节阀的信号输入端连接。
10.进一步地，所述总管进气调节阀、煤层气供气调节阀和天然气供气调节阀均为蝶阀。
11.进一步地，所述煤层气供气管路和天然气供气管路的供气压力相等。
12.进一步地，所述尾气氧传感器为宽域型氧传感器。
13.进一步地，所述控制单元为ecu电子控制单元。
14.一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统的供给方法包括如下步骤：
15.控制单元接收尾气氧传感器的信号，根据信号分析气体燃料发动机的燃烧状况，得出与燃烧状况相匹配的空燃比、煤层气和天然气的供给比例，并通过控制单元将控制信号传递至总管进气调节阀、煤层气供气调节阀和天然气供气调节阀，控制三个阀门的开度，实现三阀联动式调控，控制进入到气体燃料发动机内燃料的供给，保证燃气组分保持在最佳比例。
16.进一步地，当煤层气成分发生变化时，尾气氧传感器检测到气体燃料发动机的燃烧状况也发生变化，控制单元接收到尾气氧传感器的信号，控制煤层气供气调节阀和天然气供气调节阀的开度，改变煤层气和天然气的供给比例，保证燃气组分保持在最佳比例。
17.本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
18.1、采用三阀联动调节的方式调节煤层气和天然气的供给比例，以及供给燃气的供给量和空燃比，结构简单，无需对原有的气体燃料发动机的供给系统做大范围改动。
19.2、在排气总管布置尾气氧传感器用于监测发动机运行状况，并将传感器信号传至ecu控制单元，再由ecu控制单元控制总管进气调节阀、煤层气供气调节阀和天然气供气调节阀，改变供给燃气的供给量、组分各浓度和空燃比，实现闭环控制，当发动机的工况或者煤层气成分发生变化时，可以自动修正，自适应能力强。
附图说明
20.图1是本发明的整体结构示意图；
具体实施方式
21.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统包括尾气氧传感器1、排气总管2、总管进气调节阀3、进气总管4、燃气汇流总管5、煤层气供气管路7、天然气供气管路9和控制单元10，进气总管4上连接有总管进气调节阀3，煤层气供气管路7和天然气供气管路9的出气端分别与燃气汇流总管5的进气端连接，煤层气供气管路7上连接有煤层气供气调节阀6，天然气供气管路9上连接有天然气供气调节阀8，燃气汇流总管5的出气端与进气总管4连接，进气总管4的出气端通过进气歧管与气体燃料发动机的进气端连接，气体燃料发动机的出气端通过排气歧管与排气总管2的进气端连接，排气总管2的出气端上设置有尾气氧传感器1，尾气氧传感器1、总管进气调节阀3、煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8分别与控制单元10电连接。
22.所述进气总管4上布置有总管进气调节阀3，气体燃料发动机的总供气量由总管进气调节阀3调控；所述煤层气供气管路7和天然气供气管路9分别通过煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8通向燃气汇流总管5，通过改变煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8开度实现不同的煤层气和天然气的供给比例，并且煤层气和天然气在燃气汇流总管5混合，煤层气和天然气在进气总管4与空气混合；所述尾气氧传感器1布置在排气总管2，可通过检测尾气成分感知气体燃料发动机的燃烧状况；所述控制单元10接收来自尾气氧传感器
1的信号，并且向总管进气调节阀3、煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8输出控制信号。
23.控制单元10通过接收尾气氧传感器1的信号，感知气体燃料发动机的燃烧状况，并得出适合的空燃比、煤层气和天然气的供给比例，然后同时控制位于进气总管4的总管进气调节阀3、位于煤层气供气管路7的煤层气供气调节阀6和位于天然气供气管路9的天然气供气调节阀8，实现三阀联动式调控，进而实现燃料供给的闭环控制，保证燃气组分保持在最佳比例。
24.本发明的目的在于提供一种当煤层气组分发生变化时，可自适应调整燃料供给来保证供给的燃料组分相对稳定，从而维持气体燃料发动机稳定燃烧的一种三阀联动式变组分气体燃料发动机供给系统。
25.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式燃气汇流总管5与进气总管4的连接处设置在总管进气调节阀3的前侧。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
26.具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式尾气氧传感器1的信号输出端与控制单元10的信号输入端连接，控制单元10的信号输出端分别与总管进气调节阀3、煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8的信号输入端连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。
27.所述尾气氧传感器1布置在排气总管2，可通过检测尾气成分感知气体燃料发动机的燃烧状况；所述控制单元10接收来自尾气氧传感器1的信号，并且向总管进气调节阀3、煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8输出控制信号。
28.具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述总管进气调节阀3、煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8均为蝶阀。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二或三相同。
29.可接收来自控制单元10的控制信号改变开度，起到切断和节流的效果可接收来自控制单元10的控制信号改变开度，起到切断和节流的效果。
30.具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述煤层气供气管路7和天然气供气管路9的供气压力相等。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
31.所述煤层气供气管路7和天然气供气管路9向燃气汇流总管5提供压力稳定的气源，且煤层气供气管路7和天然气供气管路9的供气压力相等。
32.具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述尾气氧传感器1为宽域型氧传感器。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
33.尾气氧传感器1为宽域型氧传感器，能够快速准确的得到排气总管尾气的氧浓度，能够提供准确的氧浓度反馈信号，并将信号传至控制单元10。
34.具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述控制单元10为ecu电子控制单元。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
35.具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统的供给方法包括如下步骤：
36.控制单元10接收尾气氧传感器1的信号，根据信号分析气体燃料发动机的燃烧状
况，得出与燃烧状况相匹配的空燃比、煤层气和天然气的供给比例，并通过控制单元10将控制信号传递至总管进气调节阀3、煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8，控制三个阀门的开度，实现三阀联动式调控，控制进入到气体燃料发动机内燃料的供给，保证燃气组分保持在最佳比例。
37.具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式当煤层气成分发生变化时，尾气氧传感器1检测到气体燃料发动机的燃烧状况也发生变化，控制单元10接收到尾气氧传感器1的信号，控制煤层气供气调节阀6和天然气供气调节阀8的开度，改变煤层气和天然气的供给比例，保证燃气组分保持在最佳比例。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式八相同。
38.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：它包括尾气氧传感器(1)、排气总管(2)、总管进气调节阀(3)、进气总管(4)、燃气汇流总管(5)、煤层气供气管路(7)、天然气供气管路(9)和控制单元(10)，进气总管(4)上连接有总管进气调节阀(3)，煤层气供气管路(7)和天然气供气管路(9)的出气端分别与燃气汇流总管(5)的进气端连接，煤层气供气管路(7)上连接有煤层气供气调节阀(6)，天然气供气管路(9)上连接有天然气供气调节阀(8)，燃气汇流总管(5)的出气端与进气总管(4)连接，进气总管(4)的出气端通过进气歧管与气体燃料发动机的进气端连接，气体燃料发动机的出气端通过排气歧管与排气总管(2)的进气端连接，排气总管(2)的出气端上设置有尾气氧传感器(1)，尾气氧传感器(1)、总管进气调节阀(3)、煤层气供气调节阀(6)和天然气供气调节阀(8)分别与控制单元(10)电连接。2.根据权利要求1所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：燃气汇流总管(5)与进气总管(4)的连接处设置在总管进气调节阀(3)的前侧。3.根据权利要求2所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：尾气氧传感器(1)的信号输出端与控制单元(10)的信号输入端连接，控制单元(10)的信号输出端分别与总管进气调节阀(3)、煤层气供气调节阀(6)和天然气供气调节阀(8)的信号输入端连接。4.根据权利要求1、2或3所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：所述总管进气调节阀(3)、煤层气供气调节阀(6)和天然气供气调节阀(8)均为蝶阀。5.根据权利要求1所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：所述煤层气供气管路(7)和天然气供气管路(9)的供气压力相等。6.根据权利要求1所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：所述尾气氧传感器(1)为宽域型氧传感器。7.根据权利要求1所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统，其特征在于：所述控制单元(10)为ecu电子控制单元。8.一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统的供给方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：控制单元(10)接收尾气氧传感器(1)的信号，根据信号分析气体燃料发动机的燃烧状况，得出与燃烧状况相匹配的空燃比、煤层气和天然气的供给比例，并通过控制单元(10)将控制信号传递至总管进气调节阀(3)、煤层气供气调节阀(6)和天然气供气调节阀(8)，控制三个阀门的开度，实现三阀联动式调控，控制进入到气体燃料发动机内燃料的供给，保证燃气组分保持在最佳比例。9.根据权利要求8所述一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统的供给方法，其特征在于：当煤层气成分发生变化时，尾气氧传感器(1)检测到气体燃料发动机的燃烧状况也发生变化，控制单元(10)接收到尾气氧传感器(1)的信号，控制煤层气供气调节阀(6)和天然气供气调节阀(8)的开度，改变煤层气和天然气的供给比例，保证燃气组分保持在最佳比例。

技术总结
一种三阀联动式变组分气体发动机供给系统及其供给方法。本发明涉及一种气体燃料发动机供给系统。本发明为了解决现有气体燃料发动机供给系统燃气组分未与用气设备的工作状态相结合，无法灵活适应各种工作环境的问题。本发明供给系统包括尾气氧传感器、排气总管、总管进气调节阀、进气总管、燃气汇流总管、煤层气供气管路、天然气供气管路和控制单元，进气总管上连接有总管进气调节阀，煤层气供气管路上连接有煤层气供气调节阀，天然气供气管路上连接有天然气供气调节阀，燃气汇流总管的出气端与进气总管连接，排气总管的出气端上设置有尾气氧传感器。本发明用于变组分气体燃料发动机燃料供给。燃料供给。燃料供给。


技术研发人员：刘雪峰 洪增元 卢日时 崔永亮 王铎
受保护的技术使用者：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/6/14