[发明专利]一种ORC系统启机并网系统及方法

权利要求书

1.一种ORC系统启机并网系统，包括有机朗肯循环机组和并网开关柜（2），有机朗肯循环机组通过并网开关柜（2）接入电网；有机朗肯循环机组包括两极感应式电动机（1）、工质泵变频控制开关（3）、低速变频器（4）、工质泵（6）、超越离合器（10）、减速箱（12）、冷凝器（13）、透平（14）和蒸发器（15）；其特征在于，所述并网开关柜（2）内安装有并网控制模块（21），并网控制模块（21）包括：

信息采集单元，用于采集蒸发器压力传感器（7）和冷凝器压力传感器（8）检测的压力数据以及冷凝器液位计（9）检测的液位数据；

阀门控制单元，用于控制安装在冷凝器（13）和蒸发器（15）上的阀门开启或关闭以及透平进口电动调节阀（5）的开启、关闭和开启的开度；

透平暖机单元，用于通过压差对透平（14）进行过热气体暖机；

开关控制单元，用于控制工质泵变频控制开关（3）、并网开关（22）、变频器开关（23）和电机变频启动开关（24）合闸、断开以及设置延时时间、执行延时断开和耦合联锁闭合；

设定复位单元，用于对低速变频器（4）进行频率设定和复位，并根据冷凝器液位与设定范围的差值对低速变频器（4）的频率进行PID控制，使工质泵（6）变频运行；

所述两极感应式电动机（1）的一端通过超越离合器（10）与减速箱（12）的一端连接，减速箱（12）的另一端与透平（14）动力输入端连接；蒸发器（15）通过管道一（31）与透平（14）的进口处连接，透平（14）的出口处通过管道二（32）与冷凝器（13）的一端连接，冷凝器（13）的另一端通过管道三（33）与工质泵（6）的一端连接，工质泵（6）的另一端通过管道四（34）与蒸发器（15）连接；工质泵（6）通过工质泵变频控制开关（3）与低速变频器（4）的一端连接；

所述工质泵（6）用于将冷凝器（13）内的有机工质液体输送至蒸发器（15），蒸发器（15）用于对余热源进行工质换热，以实现将有机工质液体蒸发为高温高压的气体并将其输送至透平（14），高温高压的气体进入透平（14）内推动透平（14）内的叶轮旋转做功；透平（14）用于通过减速箱（12）及超越离合器（10）驱动两极感应式电动机（1）发电；两极感应式电动机（1）和低速变频器（4）通过并网开关柜（2）接入电网；

所述减速箱（12）内安装有透平转速传感器（11），冷凝器（13）上安装有冷凝器压力传感器（8）、冷凝器液位计（9），蒸发器（15）上安装有蒸发器压力传感器（7）；管道一（31）上安装有透平进口电动调节阀（5）；

所述并网开关柜（2）内还安装有无功补偿装置、并网开关（22）、变频器开关（23）和电机变频启动开关（24）；

余热源在蒸发器（15）中与工质换热，将工质泵（6）输送的有机工质液体蒸发为高温高压的气体，高温高压的气体进入透平（14）推动透平（14）的叶轮旋转做功，带动两极感应式电动机（1）发电；透平（14）排出的气体进入冷凝器（13），与冷却水换热，在冷凝器（13）中凝结为液体，经过工质泵（6）输送回蒸发器（15），进入不断的工作循环；

对冷凝器（13）通冷却水和对蒸发器（15）通余热源，即打开冷却水阀门，使冷凝器（13）通水；打开蒸发器（15）热源阀门，使余热源进入蒸发器（15）；检测蒸发器（15）与冷凝器（13）之间的压差，当压差大于300kpa时，打开透平进口电动调节阀（5），使其开度到30%，此时蒸发器（15）的有机工质高温蒸气进入管道一（31）及透平（14），依据暖机时长对机组管路和壳体进行暖机操作；暖机完成后，变频器开关（23）和电机变频启动开关（24）合闸，根据设置的升速曲线设置低速变频器（4）频率增加过程，此时两极感应式电动机（1）工作在电动机模式，逐步达到电网同步转速3000rpm，并保持空载运转；用有机朗肯循环机组中的低速变频器（4）启动透平（14）及两极感应式电动机（1），以降低启机电流对电网的冲击；根据设置的延时时间设置低速变频器（4）切除屏蔽，即延时断开电机变频启动开关（24）并耦合联锁闭合并网开关（22），由电网直接拖动两极感应式电动机（1）在同步转速下空转；根据透平进口电动调节阀（5）设定的开启曲线逐步全开，按照透平（14）转速100转/秒的速度升速到额定转速，超过电网同步转速3000rpm后，超越离合器（10）啮合，此时保持透平进口电动调节阀（5）开度增加5%并稳定运行十分钟，电动机转为小功率发电模式并向电网馈电；低速变频器（4）的频率设定复位，工质泵变频控制开关（3）闭合；当冷凝器（13）的液位超过设定上限，控制启动工质泵（6），初设频率给定35Hz；根据冷凝器（13）液位与设定范围的差值对低速变频器（4）的频率进行PID控制，使工质泵（6）变频运行；有机朗肯循环机组进入正常运行和并网发电状态，此时两极感应式电动机（1）功率自动跟随余热源波动，通过工质泵（6）变频运行保证液位稳定，自动调节机组负荷。

2.一种根据权利要求1所述的一种ORC系统启机并网系统的启机并网方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：对冷凝器（13）通冷却水和对蒸发器（15）通余热源，即打开冷却水阀门，使冷凝器（13）通水；打开蒸发器（15）热源阀门，使余热源进入蒸发器（15）；

步骤二：检测蒸发器（15）与冷凝器（13）之间的压差，当压差大于300kpa时，打开透平进口电动调节阀（5），使其开度到30%，此时蒸发器（15）的有机工质高温蒸气进入管道一（31）及透平（14），依据暖机时长对机组管路和壳体进行暖机操作；

步骤三：暖机完成后，变频器开关（23）和电机变频启动开关（24）合闸，根据设置的升速曲线设置低速变频器（4）频率增加过程，此时两极感应式电动机（1）工作在电动机模式，逐步达到电网同步转速3000rpm，并保持空载运转；用有机朗肯循环机组中的低速变频器（4）启动透平（14）及两极感应式电动机（1），以降低启机电流对电网的冲击；

步骤四：根据设置的延时时间设置低速变频器（4）切除屏蔽，即延时断开电机变频启动开关（24）并耦合联锁闭合并网开关（22），由电网直接拖动两极感应式电动机（1）在同步转速下空转；

步骤五：根据透平进口电动调节阀（5）设定的开启曲线逐步全开，按照透平（14）转速100转/秒的速度升速到额定转速，超过电网同步转速3000rpm后，超越离合器（10）啮合，此时保持透平进口电动调节阀（5）开度增加5%并稳定运行十分钟，电动机转为小功率发电模式并向电网馈电；

步骤六：低速变频器（4）的频率设定复位，工质泵变频控制开关（3）闭合；当冷凝器（13）的液位超过设定上限，控制启动工质泵（6），初设频率给定35Hz；根据冷凝器（13）液位与设定范围的差值对低速变频器（4）的频率进行PID控制，使工质泵（6）变频运行；

步骤七：有机朗肯循环机组进入正常运行和并网发电状态，此时两极感应式电动机（1）功率自动跟随余热源波动，通过工质泵（6）变频运行保证液位稳定，自动调节机组负荷。