[发明专利]一种螺杆膨胀动力机及其控制系统

说明书

【技术领域】

本发明属于废热利用技术领域，特别是涉及一种螺杆膨胀动力机及其控制系统。

【背景技术】

我国的一次能源现状不容乐观，煤炭资源储量虽然世界排名第二(美国第一，是我国储量的一倍)，但我国可开采的煤炭资源不足百年时间，远少于世界前六位储煤量的国家，另外，我国的石油和天然气资源也仅够开采几十年，世界范围内的石油开采也可能在本世纪内短缺。

因此，针对以上形势，可有效回收多余热量以进行发电的废汽回收利用系统非常有实用价值，通常而言，废汽回收利用系统可回收工业废水、高炉废渣、高温废汽等中的多余热量，将多余热量转换为机械能进行发电或其他工作。

请参考图1A和图1B，显示了现有技术的螺杆膨胀动力机主体10的基本原理。废热烟气或者热液由进汽道3经进汽道口4进入阳螺杆1的齿槽内，随着阳螺杆1和阴螺杆2的转动，工作流体(如废汽或工质)的容腔逐渐增大，工作流体降压降温膨胀做功，推动螺杆转动，做完功的工作流体由排汽道5排出。功率由阳螺杆1的输出端输出，可带动给水泵、风机、发电机等设备。

图2显示了现有技术的螺杆膨胀动力机30的基本结构，其包括螺杆膨胀动力机主体10、负载设备20、调节阀32、电器控制柜33、油箱34以及基座31。螺杆膨胀动力机主体10具有图1所示的进汽道3及排汽道5。螺杆膨胀动力机10与负载设备20通过阳螺杆(图未示)的输出轴相连。有时螺杆膨胀动力机10的转速较快，需要在螺杆膨胀动力机10与负载设备20之间设置减速机(图未示)。

在现有的废汽回收利用系统中，螺杆膨胀动力机的进汽入口大小通常由以下方式确定，即预先估算废汽回收利用系统所能获取的工作流体(例如为废汽或工质)流量，然后根据该工作流体流量设定与之匹配的进汽入口的大小，因此在以后的正常使用中，一般而言会在螺杆膨胀动力机中使用固定大小的进汽入口。

以上采用固定进汽入口的螺杆膨胀动力机在对当前工作流体(例如废汽或工质)的流量或压力大小相对稳定的情况下非常有效率，但是当前工作流体的流量或压力大小不稳定时，设置为固定大小的进汽入口会浪费当前工作流体的热量并造成压力不足(或过大)，这对于提高整个废汽回收利用系统的热利用效率来说是非常不利的。

因此，需要提供一种能够根据当前工作流体流量或压力大小而自动调整入口管可供工作流体流通的横截面积大小的螺杆膨胀动力机及其控制系统，从而解决以上问题。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种螺杆膨胀动力机及其控制系统，其能够根据当前工作流体的流量或压力大小而自动调整入口管可供工作流体流通的横截面积大小，从而提高了热利用效率。

本发明提供一种螺杆膨胀动力机，包括：翻转式入口装置，用于控制输入的工作流体的流量；螺杆膨胀动力机主体，与翻转式入口装置连通，从翻转式入口装置获取工作流体，利用工作流体做功以输出机械能；其中，翻转式入口装置包括：入口管，工作流体经过入口管输入至螺杆膨胀动力机主体；翻转件，设置在入口管内，包括一体成型的转轴、旋杆以及翻转面，翻转面设置为刚好覆盖入口管，转轴包括转轴端部，转轴端部沿入口管的径向卡置于入口管的内侧，转轴通过转轴端部绕入口管的径向转动，其中，转轴端部穿过入口管侧壁，旋杆与转轴端部穿过入口管侧壁部分固定连接。

根据本发明一优选实施例，工作流体为废汽。

根据本发明一优选实施例，工作流体为工质。工质可以为液体、流体或者固体的形式。

本发明进一步提供一种控制上述螺杆膨胀动力机的控制系统，包括：压力测量阀，用于测量工作流体的压力值；流量测量阀，用于测量工作流体的流量值；控制模组，根据压力值或流量值控制翻转式入口装置的旋杆的旋动角度。

根据本发明一优选实施例，控制模组包括：油动机，根据液压信号产生液压行程；位移传感器，根据液压行程获得行程检测信号；数字电液控制模块，获取压力值和流量值，根据压力值或流量值输出伺服给定值；伺服模块，接收行程检测信号和伺服给定值，根据行程检测信号和伺服给定值输出控制信号；电液转换器，接收控制信号，将控制信号转换为液压信号输出至油动机；驱动模块，根据液压行程控制翻转式入口装置的旋杆的旋动角度。

根据本发明一优选实施例，油动机包括：活塞，通过活塞的移动产生液压行程；腔体，活塞设置在腔体内，活塞在腔体内移动；油泵，受电液转换器控制对腔体注油或吸油以推动活塞移动；弹簧，产生弹力以在腔体没有注油的状态下使得活塞位于腔体侧部；第一连杆，一端与活塞固定连接，另一端与弹簧固定连接，弹簧通过第一连杆与活塞相互作用。