華全環(huán)保型余熱回收燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組

CHP冷熱電三聯(lián)供控制系統(tǒng)

技術(shù)手冊(cè)

文檔版本：V1.0
編制單位：山東華全動(dòng)力股份有限公司
編制日期：2024 年
 
目  錄
1  產(chǎn)品概述
2  系統(tǒng)整體架構(gòu)
3  硬件配置與通訊接口
4  系統(tǒng)工作原理與能效指標(biāo)
5  自動(dòng)啟動(dòng)控制流程
6  系統(tǒng)運(yùn)行模式
7  核心調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)
8  人機(jī)交互系統(tǒng)（HMI）
9  安全保護(hù)與報(bào)警體系
10  核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)
11  典型應(yīng)用場(chǎng)景
12  產(chǎn)品資質(zhì)與認(rèn)證
13  技術(shù)服務(wù)與聯(lián)系方式
14  版權(quán)聲明
 

1 產(chǎn)品概述

1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

本產(chǎn)品是山東華全動(dòng)力自主研發(fā)的 CHP 冷熱電三聯(lián)供控制系統(tǒng)，專為余熱回收燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組配套設(shè)計(jì)。系統(tǒng)可同步輸出電力、熱能、冷能，高效回收發(fā)電機(jī)組煙氣與缸套水余熱，綜合能源利用效率≥80%，是面向工商業(yè)用戶的分布式綜合能源一體化解決方案。

1.2 研發(fā)背景

依托公司成熟的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組技術(shù)平臺(tái)，針對(duì)傳統(tǒng)三聯(lián)供設(shè)備控制模式單一、余熱利用率低、定制化能力弱等行業(yè)痛點(diǎn)，我司完成整套控制系統(tǒng)軟硬件自主開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品運(yùn)行穩(wěn)定、智能化程度高，廣泛適用于供熱、供電、供冷多類應(yīng)用場(chǎng)景。

1.3 整體技術(shù)特點(diǎn) •

采用機(jī)旁控制柜 + 并網(wǎng) CHP 控制柜雙柜分布式架構(gòu)，功能分區(qū)明確，運(yùn)行可靠性高；
• 支持以熱定電、基數(shù)負(fù)載兩種運(yùn)行模式，可一鍵切換，適配不同工況需求；
• 搭載全自動(dòng)啟停控制邏輯，全流程自動(dòng)化運(yùn)行，減少人工干預(yù)；
• 標(biāo)配標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通訊接口，可無(wú)縫對(duì)接上位監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中管控；
• 搭建多級(jí)報(bào)警與安全保護(hù)體系，全面保障機(jī)組及配套設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 系統(tǒng)整體架構(gòu)

本系統(tǒng)采用分布式雙柜設(shè)計(jì)，兩套控制柜分工協(xié)作，實(shí)現(xiàn)控制、采集、保護(hù)、并網(wǎng)功能分離，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝、日常運(yùn)維與后期功能擴(kuò)容。


2.1 機(jī)旁控制柜

主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)底層設(shè)備管控：實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)壓力、溫度、流量等運(yùn)行數(shù)據(jù)；執(zhí)行水泵、散熱風(fēng)扇等輔助設(shè)備啟停控制；完成本地故障報(bào)警與緊急保護(hù)邏輯。

2.2 并網(wǎng) CHP 控制柜

主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)頂層控制：實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)同步、調(diào)壓調(diào)頻；完成運(yùn)行模式切換；對(duì)發(fā)電機(jī)、外接市電進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)與保護(hù)。


圖1：機(jī)旁控制柜內(nèi)部實(shí)拍

3 硬件配置與通訊接口

3.1 核心硬件清單

整套系統(tǒng)選用國(guó)際主流工業(yè)元器件，并完成自主二次開(kāi)發(fā)與集成適配：
• 科邁 ComAp IS-GAS-BB/IV5 燃?xì)鈾C(jī)組專用控制器 + 擴(kuò)展模塊
• 西門(mén)子 S7-200 SMART PLC
• ABB Tmax 系列低壓斷路器
• 7 寸彩色工業(yè)觸摸屏 HMI

3.2 設(shè)備接口說(shuō)明

發(fā)動(dòng)機(jī)接口：配置 J1939 通訊接口，與發(fā)動(dòng)機(jī) ECU 建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，讀取機(jī)組運(yùn)行參數(shù)與故障信息；
對(duì)外通訊：標(biāo)配 RS485 接口，采用 Modbus RTU 通訊協(xié)議；可選配以太網(wǎng)接口，支持 TCP/IP 協(xié)議，兼容主流廠區(qū)中控平臺(tái)。

4 系統(tǒng)工作原理與能效指標(biāo)

4.1 三聯(lián)供能流流程

天然氣進(jìn)入燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)出電能。機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生兩類可回收余熱：
• 高溫?zé)煔猓?50℃~550℃）通入煙氣節(jié)能器進(jìn)行熱量回收；
• 缸套冷卻水（85℃~95℃）通過(guò)板式換熱器提取熱量。
回收余熱可制取 60~80℃熱水，搭配電鍋爐、空氣源熱泵作為熱源補(bǔ)充；空氣源熱泵同時(shí)承擔(dān)制冷功能，滿足空調(diào)系統(tǒng)用冷需求。系統(tǒng)多余熱量由散熱設(shè)備排出，維持整體熱平衡。

4.2 核心能效指標(biāo) •

缸套水熱量回收率：≥90%
• 煙氣熱量回收率：≥80%
• 系統(tǒng)綜合能源利用效率：≥80%


圖2：CHP 三聯(lián)供系統(tǒng)流程示意圖

5 自動(dòng)啟動(dòng)控制流程

5.1 啟動(dòng)前置條件

系統(tǒng)持續(xù)在線監(jiān)測(cè)，全部條件滿足后方允許自動(dòng)啟動(dòng)：進(jìn)氣壓力正常、冷卻水位達(dá)標(biāo)、無(wú)緊急停機(jī)信號(hào)、無(wú)故障報(bào)警、并網(wǎng)模式下外部電網(wǎng)運(yùn)行正常。

5.2 標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)序 •

負(fù)荷檢測(cè)：采集用戶側(cè)供熱、制冷需求信號(hào)；
• 回路切換：電動(dòng)三通閥開(kāi)啟，建立熱交換水循環(huán)通路；
• 水泵啟動(dòng)：冷卻/循環(huán)水泵運(yùn)行，系統(tǒng)建立穩(wěn)定水流；
• 聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)：根據(jù)回水溫度，自動(dòng)調(diào)整機(jī)組功率與煙氣節(jié)能器閥門(mén)開(kāi)度；
• 末端溫控：依據(jù)用戶端溫度傳感器反饋，完成溫度精細(xì)調(diào)節(jié)；
• 熱平衡控制：散熱風(fēng)扇、水泵變頻運(yùn)行，維持系統(tǒng)溫度穩(wěn)定。

6 系統(tǒng)運(yùn)行模式

6.1 以熱定電（熱負(fù)荷優(yōu)先模式）

系統(tǒng)以用戶冷熱負(fù)荷為核心依據(jù)，通過(guò) PID 調(diào)節(jié)算法自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)組輸出功率，功率調(diào)節(jié)范圍 20%~100% 額定功率。
適用場(chǎng)景：工業(yè)園區(qū)集中供熱、酒店/醫(yī)院生活熱水、農(nóng)業(yè)溫室供暖等以用熱為主的場(chǎng)所。

6.2 基數(shù)負(fù)載（電力優(yōu)先模式）

發(fā)電機(jī)組保持 80%~100% 額定功率恒定運(yùn)行，優(yōu)先保障電力供應(yīng)，機(jī)組產(chǎn)生的余熱全部回收利用。
適用場(chǎng)景：并網(wǎng)售電、通信基站、數(shù)據(jù)中心等以用電為主的場(chǎng)所。

7 核心調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)

系統(tǒng)熱量分配核心設(shè)備采用 SAMSON Type 3241 電動(dòng)三通閥 + SAX61 執(zhí)行器：
• 控制信號(hào)：DC 0-10V / 4-20mA
• 防護(hù)等級(jí)：IP67，適配工業(yè)復(fù)雜工況
• 反饋信號(hào)：DC 0-10V 位置實(shí)時(shí)反饋
• 失電模式：可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求配置保持/開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)

8 人機(jī)交互系統(tǒng)（HMI）

系統(tǒng)配置 7 寸彩色工業(yè)觸摸屏，功能全面、操作便捷，主要功能分區(qū)如下：
• 系統(tǒng)總覽：展示機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)功率、累計(jì)發(fā)電量；
• 參數(shù)監(jiān)測(cè)：溫度、壓力、閥門(mén)開(kāi)度、水泵頻率/電流等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示；
• 狀態(tài)監(jiān)控：設(shè)備運(yùn)行、故障、閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)可視化展示；
• 模式切換：就地/中控、自動(dòng)/手動(dòng)、兩大運(yùn)行模式一鍵切換；
• 報(bào)警管理：分級(jí)展示報(bào)警信息，附帶時(shí)間戳與故障說(shuō)明；
• 手動(dòng)操作：設(shè)備單獨(dú)啟停功能，設(shè)置操作權(quán)限，防止誤操作。


圖3：HMI 人機(jī)界面主界面

9 安全保護(hù)與報(bào)警體系

9.1 報(bào)警分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

按照故障風(fēng)險(xiǎn)由低到高分為四級(jí)，執(zhí)行差異化處置邏輯：
• 預(yù)警級(jí)：參數(shù)小幅偏離正常值，僅彈窗提示，機(jī)組正常運(yùn)行；
• 一般故障：輕微異常，機(jī)組降功率運(yùn)行；
• 嚴(yán)重故障：重大異常，機(jī)組立即停機(jī)保護(hù)；
• 緊急停機(jī)：出現(xiàn)危險(xiǎn)工況，立刻切斷所有能源輸出。

9.2 主要保護(hù)項(xiàng)目

發(fā)動(dòng)機(jī)本體保護(hù)（取自 ECU 數(shù)據(jù)）：超速保護(hù)、低機(jī)油壓力保護(hù)、高缸套水溫保護(hù)；
三聯(lián)供系統(tǒng)專項(xiàng)保護(hù)：板換進(jìn)出水溫差超限保護(hù)、水泵空轉(zhuǎn)保護(hù)、閥門(mén)卡澀保護(hù)、用戶側(cè)回水超溫保護(hù)。

10 核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

• 全自主研發(fā)：硬件架構(gòu)、控制邏輯、核心算法均為華全自主設(shè)計(jì)，支持客戶個(gè)性化定制開(kāi)發(fā)；
• 高精度溫控：采用串級(jí) PID 調(diào)節(jié)策略，溫度控制精度可達(dá) ±1.5℃；
• 自適應(yīng)啟停：根據(jù)進(jìn)水溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整啟動(dòng)延時(shí)，避免冷啟動(dòng)對(duì)設(shè)備造成沖擊；
• 余熱最大化利用：自研余熱分配策略，優(yōu)先回收缸套水余熱，煙氣余熱作為補(bǔ)充，提升綜合能效；
• 模塊化擴(kuò)展：IO 點(diǎn)位模塊化設(shè)計(jì)，最大支持 256 點(diǎn)擴(kuò)展，方便多機(jī)組并聯(lián)與功能升級(jí)；
• 兼容性強(qiáng)：適配多品牌發(fā)動(dòng)機(jī)與工業(yè)元器件，符合國(guó)內(nèi)電氣、安防相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

11 典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 工業(yè)園區(qū)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)；
• 酒店、醫(yī)院、商業(yè)綜合體供熱、制冷、供電；
• 農(nóng)業(yè)恒溫溫室集中供暖；
• 數(shù)據(jù)中心、通信基站備用電源 + 余熱回收利用。

12 產(chǎn)品資質(zhì)與認(rèn)證

• 成套控制柜符合 GB7251.1 低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，整機(jī)防護(hù)等級(jí) IP54；
• 電磁兼容性能滿足 GB/T 17626 系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；
• 支持顏巴赫（Jenbacher）發(fā)動(dòng)機(jī) J1939 原廠通訊協(xié)議；
• 科邁（ComAp）控制器官方授權(quán)集成商。

13 技術(shù)服務(wù)與聯(lián)系方式

 
企業(yè)名稱：山東華全動(dòng)力股份有限公司
地址：山東省濰坊市
銷(xiāo)售熱線：400-188-0536
售后熱線：400-162-0536
官方網(wǎng)址：m.szywgs.com.cn

14 版權(quán)聲明

 
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