華全環保型余熱回收燃氣發電機組

CHP冷熱電三聯供控制系統

技術手冊

文檔版本：V1.0
編制單位：山東華全動力股份有限公司
編制日期：2024 年
 
目  錄
1  產品概述
2  系統整體架構
3  硬件配置與通訊接口
4  系統工作原理與能效指標
5  自動啟動控制流程
6  系統運行模式
7  核心調節設備參數
8  人機交互系統（HMI）
9  安全保護與報警體系
10  核心技術優勢
11  典型應用場景
12  產品資質與認證
13  技術服務與聯系方式
14  版權聲明
 

1 產品概述

1.1 產品簡介

本產品是山東華全動力自主研發的 CHP 冷熱電三聯供控制系統，專為余熱回收燃氣發電機組配套設計。系統可同步輸出電力、熱能、冷能，高效回收發電機組煙氣與缸套水余熱，綜合能源利用效率≥80%，是面向工商業用戶的分布式綜合能源一體化解決方案。

1.2 研發背景

依托公司成熟的燃氣發電機組技術平臺，針對傳統三聯供設備控制模式單一、余熱利用率低、定制化能力弱等行業痛點，我司完成整套控制系統軟硬件自主開發。產品運行穩定、智能化程度高，廣泛適用于供熱、供電、供冷多類應用場景。

1.3 整體技術特點 •

采用機旁控制柜 + 并網 CHP 控制柜雙柜分布式架構，功能分區明確，運行可靠性高；
• 支持以熱定電、基數負載兩種運行模式，可一鍵切換，適配不同工況需求；
• 搭載全自動啟停控制邏輯，全流程自動化運行，減少人工干預；
• 標配標準工業通訊接口，可無縫對接上位監控系統，實現遠程集中管控；
• 搭建多級報警與安全保護體系，全面保障機組及配套設備安全穩定運行。

2 系統整體架構

本系統采用分布式雙柜設計，兩套控制柜分工協作，實現控制、采集、保護、并網功能分離，便于現場安裝、日常運維與后期功能擴容。


2.1 機旁控制柜

主要負責現場底層設備管控：實時采集系統壓力、溫度、流量等運行數據；執行水泵、散熱風扇等輔助設備啟停控制；完成本地故障報警與緊急保護邏輯。

2.2 并網 CHP 控制柜

主要負責系統頂層控制：實現發電機組并網同步、調壓調頻；完成運行模式切換；對發電機、外接市電進行安全監測與保護。


圖1：機旁控制柜內部實拍

3 硬件配置與通訊接口

3.1 核心硬件清單

整套系統選用國際主流工業元器件，并完成自主二次開發與集成適配：
• 科邁 ComAp IS-GAS-BB/IV5 燃氣機組專用控制器 + 擴展模塊
• 西門子 S7-200 SMART PLC
• ABB Tmax 系列低壓斷路器
• 7 寸彩色工業觸摸屏 HMI

3.2 設備接口說明

發動機接口：配置 J1939 通訊接口，與發動機 ECU 建立實時數據交互，讀取機組運行參數與故障信息；
對外通訊：標配 RS485 接口，采用 Modbus RTU 通訊協議；可選配以太網接口，支持 TCP/IP 協議，兼容主流廠區中控平臺。

4 系統工作原理與能效指標

4.1 三聯供能流流程

天然氣進入燃氣內燃機，驅動發電機產出電能。機組運行產生兩類可回收余熱：
• 高溫煙氣（450℃~550℃）通入煙氣節能器進行熱量回收；
• 缸套冷卻水（85℃~95℃）通過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充；空氣源熱泵同時承擔制冷功能，滿足空調系統用冷需求。系統多余熱量由散熱設備排出，維持整體熱平衡。

4.2 核心能效指標 •

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


圖2：CHP 三聯供系統流程示意圖

5 自動啟動控制流程

5.1 啟動前置條件

系統持續在線監測，全部條件滿足后方允許自動啟動：進氣壓力正常、冷卻水位達標、無緊急停機信號、無故障報警、并網模式下外部電網運行正常。

5.2 標準自動啟動時序 •

負荷檢測：采集用戶側供熱、制冷需求信號；
• 回路切換：電動三通閥開啟，建立熱交換水循環通路；
• 水泵啟動：冷卻/循環水泵運行，系統建立穩定水流；
• 聯動調節：根據回水溫度，自動調整機組功率與煙氣節能器閥門開度；
• 末端溫控：依據用戶端溫度傳感器反饋，完成溫度精細調節；
• 熱平衡控制：散熱風扇、水泵變頻運行，維持系統溫度穩定。

6 系統運行模式

6.1 以熱定電（熱負荷優先模式）

系統以用戶冷熱負荷為核心依據，通過 PID 調節算法自動調整發電機組輸出功率，功率調節范圍 20%~100% 額定功率。
適用場景：工業園區集中供熱、酒店/醫院生活熱水、農業溫室供暖等以用熱為主的場所。

6.2 基數負載（電力優先模式）

發電機組保持 80%~100% 額定功率恒定運行，優先保障電力供應，機組產生的余熱全部回收利用。
適用場景：并網售電、通信基站、數據中心等以用電為主的場所。

7 核心調節設備參數

系統熱量分配核心設備采用 SAMSON Type 3241 電動三通閥 + SAX61 執行器：
• 控制信號：DC 0-10V / 4-20mA
• 防護等級：IP67，適配工業復雜工況
• 反饋信號：DC 0-10V 位置實時反饋
• 失電模式：可根據現場需求配置保持/開啟/關閉狀態

8 人機交互系統（HMI）

系統配置 7 寸彩色工業觸摸屏，功能全面、操作便捷，主要功能分區如下：
• 系統總覽：展示機組運行狀態、實時功率、累計發電量；
• 參數監測：溫度、壓力、閥門開度、水泵頻率/電流等數據實時顯示；
• 狀態監控：設備運行、故障、閥門開關狀態可視化展示；
• 模式切換：就地/中控、自動/手動、兩大運行模式一鍵切換；
• 報警管理：分級展示報警信息，附帶時間戳與故障說明；
• 手動操作：設備單獨啟停功能，設置操作權限，防止誤操作。


圖3：HMI 人機界面主界面

9 安全保護與報警體系

9.1 報警分級標準

按照故障風險由低到高分為四級，執行差異化處置邏輯：
• 預警級：參數小幅偏離正常值，僅彈窗提示，機組正常運行；
• 一般故障：輕微異常，機組降功率運行；
• 嚴重故障：重大異常，機組立即停機保護；
• 緊急停機：出現危險工況，立刻切斷所有能源輸出。

9.2 主要保護項目

發動機本體保護（取自 ECU 數據）：超速保護、低機油壓力保護、高缸套水溫保護；
三聯供系統專項保護：板換進出水溫差超限保護、水泵空轉保護、閥門卡澀保護、用戶側回水超溫保護。

10 核心技術優勢

• 全自主研發：硬件架構、控制邏輯、核心算法均為華全自主設計，支持客戶個性化定制開發；
• 高精度溫控：采用串級 PID 調節策略，溫度控制精度可達 ±1.5℃；
• 自適應啟停：根據進水溫度動態調整啟動延時，避免冷啟動對設備造成沖擊；
• 余熱最大化利用：自研余熱分配策略，優先回收缸套水余熱，煙氣余熱作為補充，提升綜合能效；
• 模塊化擴展：IO 點位模塊化設計，最大支持 256 點擴展，方便多機組并聯與功能升級；
• 兼容性強：適配多品牌發動機與工業元器件，符合國內電氣、安防相關標準。

11 典型應用場景

• 工業園區冷熱電三聯供系統；
• 酒店、醫院、商業綜合體供熱、制冷、供電；
• 農業恒溫溫室集中供暖；
• 數據中心、通信基站備用電源 + 余熱回收利用。

12 產品資質與認證

• 成套控制柜符合 GB7251.1 低壓成套開關設備標準，整機防護等級 IP54；
• 電磁兼容性能滿足 GB/T 17626 系列國家標準；
• 支持顏巴赫（Jenbacher）發動機 J1939 原廠通訊協議；
• 科邁（ComAp）控制器官方授權集成商。

13 技術服務與聯系方式

 
企業名稱：山東華全動力股份有限公司
地址：山東省濰坊市
銷售熱線：400-188-0536
售后熱線：400-162-0536
官方網址：m.foamlinx.com.cn

14 版權聲明

 
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