一种气体燃料发动机安全起动系统及控制方法与流程

1.本发明涉及发动机控制技术领域，更具体地说，它涉及一种气体燃料发动机安全起动系统及控制方法。


背景技术：

2.随着环保压力的日益加剧，低碳、环保的清洁能源动力日益受到行业的关注。以天然气、氢气为代表的绿色低碳燃料，以沼气、垃圾填埋气为代表的生物质燃料，以及以瓦斯、焦炉尾气、兰炭尾气为代表的工业尾气燃料逐渐成为清洁能源动力的新宠。
3.但气体燃料易泄露、易扩散，易燃易爆风险大，所以安全运行很重要。当气体燃料发生泄漏，进入密闭空间安全隐患很大，如果热机状态下起动还会造成“放炮”现象，对尾气管道及附属设备危害较大。起动失败，残留在发动机及尾气管道的气体燃料不及时排除，同样加大安全隐患。此外，现有的技术，发动机起动前的安全检查对人员要求较高，当出现危及人员健康的疏忽时造成的后果将是十分严重的。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以提高安全性的气体燃料发动机安全起动系统。
5.本发明的目的二是提供一种可以提高安全性的气体燃料发动机安全起动控制方法。
6.为了实现上述目的一，本发明提供一种气体燃料发动机安全起动系统，包括发动机、控制器、涡轮增压器，还包括燃气管路、进气管路、尾气管路、扫气管路，所述燃气管路包括燃气管，所述燃气管依次连接有手动截止阀、主燃料阀、过滤器、调压阀、喷射阀组，所述进气管路包括连接所述涡轮增压器的压气机的进气管，所述进气管的进口端设有空气滤清器，所述尾气管路包括连接所述涡轮增压器的涡轮机的尾气管，所述尾气管的出口端设有防爆阀、灭火花消音器，所述发动机的进气总管的输入端连接有混合器，所述混合器分别连接所述喷射阀组的输出端、压气机的输出端，所述发动机的排气管的输出端连接所述涡轮机的输入端，所述扫气管路包括连接压缩气源的压缩气管，所述压缩气管设有扫气阀，所述压缩气管连接所述排气管远离所述涡轮机的一端，所述控制器电性连接所述发动机、主燃料阀、喷射阀组、扫气阀。
7.作为进一步地改进，所述过滤器与调压阀之间的燃气管设有切断阀，所述过滤器与切断阀之间的燃气管设有放散管，所述放散管设有放散阀，所述控制器电性连接所述切断阀、放散阀。
8.进一步地，所述主燃料阀、切断阀为常闭型控制阀，所述放散阀为常开型控制阀。
9.进一步地，所述燃气管设有电性连接所述控制器的压力传感器。
10.进一步地，还包括连锁机构，所述连锁机构包括盘车手柄、中空结构的安装座，所述安装座的顶部设有竖直布置的安装套，所述盘车手柄活动插入所述安装套内，且所述盘
车手柄的下端延伸至所述安装座内，所述安装座内设有检测所述盘车手柄下端的行程开关，所述控制器电性连接所述行程开关。
11.进一步地，所述发动机设有辅助机油泵，所述控制器电性连接所述辅助机油泵。
12.进一步地，所述发动机设有电起动马达，所述控制器电性连接所述电起动马达。
13.为了实现上述目的二，本发明提供一种气体燃料发动机安全起动控制方法，包括：
14.发动机起动前，控制器对发动机水、气、油、电系统进行自检，当触发涉及重大安全隐患故障报警时禁止起动；通过压力传感器检测燃气压力、通过气体浓度传感器检测发动机处所内的可燃气体浓度、通过行程开关检测盘车手柄是否安装在安装座内，触发起动连锁信号；当燃气压力过高，或发动机处所内可燃气体浓度超限，或起动连锁信号未触发，均不允许起动；
15.发动机起动前，通过辅助机油泵给发动机供油至设定油压或第一设定时间；
16.按下起动按钮，同时触发供气程序和起动程序；供气程序包括关闭放散阀，延时第二设定时间后打开主燃料阀和切断阀；起动程序包括，关闭发动机本体的燃气阀门和点火装置，电起动马达带动发动机转动，延时第三设定时间后，当控制器检测到发动机转速处于起动状态，则触发点火；当发动机正时系统判缸成功后方打开喷射阀组供给燃气，进入发动机起动点火状态。
17.作为进一步地改进，当起动持续第四设定时间后，若发动机未达到设定转速，则判断起动失败，停止点火和燃气喷射，同时触发吹扫机构，打开扫气阀进行吹扫；起动控制单元也设有手动吹扫按钮，可根据现场情况或自动吹扫失效时进行手动吹扫。
18.进一步地，起动失败后，通过辅助机油泵给发动机供油；
19.在停机状态下，通过辅助机油泵给发动机进行周期性供油；周期性供油期间，如起动机器，则辅助机油泵停止工作。
20.有益效果
21.本发明与现有技术相比，具有的优点为：
22.1.本发明安全性高,本发明对采用易泄露、易扩散，易燃易爆气体燃料的发动机，有效避免了可燃气体向发动机处所的泄漏，保证了发动机处所内残余燃气的安全放散排空；起动前预吹扫和起动失败后的后吹扫，避免了起动过程中“放炮”，保护了排气管道及附属设备，可防止明火对发动机处所的安全隐患；起动连锁机构的关联避免了盘车手柄随发动机转动造成的人员伤亡、设备损害。
23.2.本发明自动化强,本发明的起动安全连锁采用控制系统智能检测，起动预吹扫和后吹扫由控制系统智能操作，降低了操作人员要求，提高了自动化水平。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图；
25.图2为本发明中连锁机构的结构示意图。
26.其中：1-发动机、2-涡轮增压器、3-燃气管路、4-进气管路、5-尾气管路、 6-扫气管路、7-燃气管、8-手动截止阀、9-主燃料阀、10-过滤器、11-调压阀、 12-喷射阀组、13-压气机、14-进气管、15-空气滤清器、16-涡轮机、17-尾气管、18-防爆阀、19-灭火花消音器、20-进气总管、21-混合器、22-排气管、23
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压缩气管、24-扫气阀、25-切断阀、26-放散管、27-放
散阀、28-压力传感器、 29-盘车手柄、30-安装座、31-安装套、32-行程开关。
具体实施方式
27.下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
28.参阅图1、2，一种气体燃料发动机安全起动系统，包括发动机1、控制器、涡轮增压器2，还包括燃气管路3、进气管路4、尾气管路5、扫气管路6。燃气管路3包括燃气管7，燃气管7自输入端到输出端依次连接有手动截止阀8、主燃料阀9、过滤器10、调压阀11、喷射阀组12。进气管路4包括连接涡轮增压器2的压气机13的进气管14，进气管14的进口端设有空气滤清器15。尾气管路5包括连接涡轮增压器2的涡轮机16的尾气管17，尾气管17的出口端设有防爆阀18、灭火花消音器19，当出现后燃放炮时可以及时泄放压力，避免对发动机及外围排气管路、附属设备损坏。发动机1的进气总管20的输入端连接有混合器21，混合器分别连接喷射阀组12的输出端、压气机13的输出端，发动机1的排气管22的输出端连接涡轮机16的输入端。扫气管路6包括连接压缩气源的压缩气管23，压缩气源为空气压缩机或压缩气罐，压缩气管23设有扫气阀24，压缩气管23连接排气管22远离涡轮机16的一端，利用压缩气可以对排气管22吹扫，排除未燃烧的可燃气体。控制器电性连接发动机1、主燃料阀9、喷射阀组12、扫气阀24。
29.过滤器10与调压阀11之间的燃气管7设有切断阀25，过滤器10与切断阀 25之间的燃气管7设有放散管26，放散管26设有放散阀27，控制器电性连接切断阀25、放散阀27。主燃料阀9、切断阀25为常闭型控制阀，放散阀27为常开型控制阀，燃气管7设有电性连接控制器的压力传感器28。燃气管路3用于燃气清洁供给、安全切断、放散以及压力监测。主燃料阀9在停机状态下处于关闭状态，主燃料阀9位于机舱舱壁外部，放散阀27在停机状态下处于打开状态，切断阀25在停机状态下处于关闭状态。放散阀27、主燃料阀9、切断阀 25三者组合保证停机状态下，可燃气体无法进入发动机机舱，管道内残余的燃气可安全放散，保证发动机机舱的安全。
30.同样地，当发动机1位于发电厂房、箱式电站时，主燃料阀9位于发电厂房或箱式电站箱装体外部。
31.本系统还包括连锁机构，连锁机构包括盘车手柄29、中空结构的安装座30，安装座30的顶部设有竖直布置的安装套31，盘车手柄29活动插入安装套31内，且盘车手柄29的下端延伸至安装座30内，安装座30内设有检测盘车手柄29 下端的行程开关32，控制器电性连接行程开关32。盘车手柄29用于起动发动机前进行手动盘车，安装座30与盘车手柄29配套使用，安装座30安装在发动机机舱内，安装套31可防止非盘车手柄类工具进入，造成误判，行程开关32 置于安装座30底部，利用盘车手柄29自重闭合行程开关32，向起动控制器传递起动连锁信号，允许发动机起动。连锁机构可有效防止盘车手柄29未脱离发动机的情况下起动发动机造成的人员伤亡、设备损坏。
32.发动机1设有辅助机油泵，控制器电性连接辅助机油泵，用于发动机起动前或停机状态下进行供给机油，可以手动控制和自动控制两种模式。
33.发动机1设有电起动马达，控制器电性连接电起动马达，用于对发动机进行辅助起动。
34.一种气体燃料发动机安全起动控制方法，包括：
35.发动机起动前，控制器对发动机水、气、油、电系统进行自检，当触发涉及重大安全隐患故障报警时禁止起动；通过压力传感器28检测燃气压力、通过气体浓度传感器检测发动机处所内的可燃气体浓度、通过行程开关32检测盘车手柄29是否安装在安装座30内，触发起动连锁信号；当燃气压力过高，或发动机处所内可燃气体浓度超限，或起动连锁信号未触发，均不允许起动；设定压力为8barg，燃气压力超过设定压力为过高，设定浓度为60％lel，发动机处所内可燃气体浓度超过设定浓度为超限；
36.发动机起动前，通过辅助机油泵给发动机1供油至设定油压或第一设定时间，设定油压为发动机可以安全工作的机油压力，第一设定时间为5分钟，通过手动按钮控制辅助机油泵工作；
37.按下起动按钮，同时触发供气程序和起动程序；供气程序包括关闭放散阀 27，延时第二设定时间后打开主燃料阀9和切断阀25，第二设定时间为1.5秒，可以避免燃气从放散阀27处逃逸造成浪费和污染；起动程序包括，关闭发动机 1本体的燃气阀门和点火装置，电起动马达带动发动机1转动，排除发动机机外围排气管道残余燃气，避免混合气过浓影响起动性能，延时第三设定时间后，当控制器检测到发动机1转速处于起动状态，则触发点火。当发动机1正时系统判缸成功后方打开喷射阀组12供给燃气，进入发动机起动点火状态，第三设定时间为2秒。
38.当起动持续第四设定时间后，如第四设定时间为10秒，若发动机1未达到设定转速，则判断起动失败，停止点火和燃气喷射，同时触发吹扫机构，即触发扫气管路6，打开扫气阀24进行吹扫，排除未燃烧的可燃气体；起动控制单元也设有手动吹扫按钮，可根据现场情况或自动吹扫失效时进行手动吹扫。
39.起动失败后，通过辅助机油泵给发动机1供油。在停机状态下，通过辅助机油泵给发动机1进行周期性供油，如每隔1小时预供5分钟，以保证发动机润滑正常，方便下一次快速顺利起动。周期性供油期间，如起动机器，则辅助机油泵停止工作。
40.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。