一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，包括：均与混合器的入口相连的空气进气管道和沼气进气管道，沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环保及能源领域，尤其涉及一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统。
技术介绍
在能源短缺和环境污染日趋严重的今天，沼气因其可再生、资源量大、分布广泛、低污染等突出特点，成为一种极具发展潜力的新能源。沼气的有效燃烧能够大幅提高发电机组效率，对于节约能源、减少污染气体排放具有十分重大的意义。与天然气等可燃气体相比，沼气存在热值低以及可燃气成分含量不稳定的问题，这容易使得沼气内燃发电机组起动困难、转速不稳定、功率不足等，准确的空燃比控制是解决上述问题的有效方法之一。现有的通用性燃气发电机组，多针对天然气等成分稳定的气源。然而，沼气同天然气不同，沼气的成分受发酵情况影响，可燃气体浓度含量波动很大，不能忽略。沼气的热值低，易产生启动困难以及转速不稳定的情况。而且专利号为201410057911的燃气发动机的空燃比自动控制系统，该控制系统通过氧传感器反馈可以控制空燃比到理想状态，但存在控制滞后问题，响应不及时，更没有考虑到缸温对燃烧状态的影响，很难达到精确控制空燃比的目的。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点，本技术提供一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统。该控制系统能够使沼气发电机在多种工况下稳定可靠运行，并且大大提高了沼气的燃烧效率。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，包括：空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的入口相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气门均与控制器相连；所述沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。所述内燃发电机的气缸上还安装有温度传感器，所述温度传感器用于检测内燃发电机的气缸温度并传送至控制器，控制器根据内燃发电机的气缸温度，进行修正给定空燃比。所述内燃发电机的转子上还设有速度传感器，所述速度传感器与控制器相连。所述沼气进气管道中还安装有用于维持沼气和空气的压力差恒定的零压调节器。所述空气进气管道中安装有过滤装置。所述沼气进气管道中也安装有过滤装置。本技术的有益效果为：(1)本技术通过氧传感器反馈准确监控实际空燃比，为了抑制甲烷浓度波动的影响，引入了甲烷浓度传感器，通过甲烷浓度传感器测量甲烷浓度，并修正燃气阀门的进气量，对扰动输入补偿，从而消除甲烷浓度波动对空燃比的影响以及消除了仅靠氧传感器反馈控制滞后的缺点，达到准确控制空燃比的目的；(2)本技术在沼气进气管道中安装了零压调节器，采用零压调节器保证了沼气和空气的压力差恒定，有利于气体混合；同时使得空气和燃气的混合比例完全由燃气阀的开度决定；(3)本技术的该控制方法还通过缸温进行修正空燃比，为混合气的充分燃烧提供合适空燃比；本技术根据内燃发电机组的不同工况提供不同的空燃比，保证内燃发电机组在不同工况下的稳定运行。附图说明图1是本技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统结构示意图；图2是本技术的沼气内燃发电机组的空燃比控制方法示意图；图3是本技术的沼气内燃发电机组的空燃比控制方法实施例。具体实施方式下面结合附图与实施例对本技术做进一步说明：图1为本技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统结构示意图，结合图1对本实用新型的该控制系统进行下述说明：本技术通过氧传感器反馈控制空燃比，并引入甲烷浓度前馈控制，同时综合考虑内燃机所处工况，精确控制空燃比。本技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统，包括：空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的入口相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气门均与控制器相连；所述沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。本技术的沼气通过零压调节器，保证沼气和空气的压力差恒定，有利于气体混合，同时使得空气和燃气的混合比例完全由燃气阀的开度决定。通过控制燃气阀的开度，就能够达到精确控制空燃比的目的。为了有效抑制甲烷浓度波动的影响，本技术引入甲烷浓度传感器。通过甲烷浓度传感器测量甲烷浓度，并修正燃气阀门的进气量，对扰动输入补偿，从而消除甲烷浓度波动对空燃比的影响，达到准确控制空燃比的目的。本技术在机组排气管中安装氧传感器，通过氧传感器测量尾气中的氧含量，计算实际空燃比，与给定空燃比做比较，构成闭环反馈控制。在本实施例中，氧传感器优选采用宽域型氧传感器，也可以其他类型的氧传感器。其中，内燃发电机的气缸上还安装有温度传感器，温度传感器用于检测内燃发电机的气缸温度并传送至控制器，控制器根据内燃发电机的气缸温度，进行修正给定空燃比。内燃发电机的转子上还设有速度传感器，所述速度传感器与控制器相连。沼气进气管道中还安装有用于维持沼气和空气的压力差恒定的零压调节器。空气进气管道中安装有过滤装置。沼气进气管道中也安装有过滤装置。在图1中，进入内燃发电机的进气岐管上还安装有温度传感器以及压力传感器，用于分别检测进气岐管上的温度以及压力信号，并传送至控制器中，为判断内燃发电机的工况做准备。如图2所示，本技术的沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，包括：步骤(1)：确定内燃发电机组当前的工况，预设与内燃发电机组工况相匹配的空燃比；各个工况的特点如表1所示；步骤(2)：控制器根据内燃发电机的气缸温度，修正步骤(1)中预设的空燃比；步骤(3)：控制器根据修正后的空燃比与实际空燃比相比较，得到空燃比差值，控制器根据空燃比差值计算燃气阀的开度，同时，控制器根据获取的甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，包括：空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的入口相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气门均与控制器相连；所述沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。

【技术特征摘要】
1.一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，包括：
空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的入口相
连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气门与内燃
发电机组相连；所述燃气阀和节气门均与控制器相连；
所述沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信
息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的
氧含量反馈至控制器；
控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相
比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度
信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。
2.如权利要求1所述的一种沼气内燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，孙波，戴永强，赵峰，魏大钧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37