CN111828161B - 基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，属于柴油发电机组技术领域，包括冷却系统和控制系统。冷却系统包括水箱、水泵、膨胀室、降温室、第一散热器、第二散热器、低温循环系统和高温双循环系统。控制系统包括控制单元、数据采集装置、上位计算机和显示屏。控制单元包括电源模块、信号采集模块、预设模块、输出控制模块。本发明的有效效果是：可以解决柴油机长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，通过大数据的分析，调控冷却系统的冷却效果，并且快速的进入安全高效的工作状态，同时可方便知水循环用水不足，节约水循环用水并且适应不同工况。
Description
本案是以申请日为2019-03-21，申请号为201910218906.3，名称为“基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组”的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种柴油发电机组冷却系统，尤其涉及一种基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，属于柴油发电机组领域。
背景技术
柴油发电机组是燃烧柴油来获取能量释放的发电机组，柴油发电机组的优点是扭矩大、经济性能好。柴油发电机组的工作过程与汽油发电机组有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。柴油发电机组应用广泛，处在所属产业链的相对核心的位置。
随着传感器技术、数字化技术的不断发展，柴油发电机组可测量数据类型越来越多，数据量也越来越大，柴油发电机组大数据的复杂性和多样性对数据收集、存储和处理的要求也越来越高。大数据不仅仅依靠数据的体量大，只有通过有效的数据运算分析才能获取深入的、有价值的、智能的信息。可视化分析、数据挖掘算法、模型预测分析、数据质量和数据管理等均已成为决定数据价值的关键因素。对于柴油机提供动力的机械设备来说，将大数据智能化更好的运用到柴油发电机组的冷却系统上是值得研究的，柴油发电机组冷却系统的作用是保证柴油发电机组在合适的温度范围内工作，针对柴油发电机组冷却系统的改进具有很大的意义和价值。
柴油发电机组如果长期高温的话对整机运行状态良好性会造成一定的影响。内在表现会造成润滑失效、零部件磨损加剧、出现拉缸、汽缸垫烧毁等严重故障发生。长时间进行超负荷进行工作，会造成耗油量增加、内部散热升高、冷却水出现开锅等现象，而目前针对这种情况的处理方法是，避免长时间超负荷工作，并没有好的解决办法。
柴油发电机组内部的液体量是否达到标准是非常重要的，通常如果液体量不足尤其是冷却液不足会降低柴油发电机组的散热效果，因此而造成柴油发电机组过热现象。对于这种情况造成的高温，日常使用过程中主要是做好检查工作，及时的对不足量的液体进行补充，并没有有效的预警机制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，以解决柴油发电机组长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，通过大数据的运算分析调整，调控冷却系统的冷却效果，并且快速的进入安全高效的工作状态，同时可方便知晓水循环用水不足，节约水循环用水并且根据大数据采集系统的运算分析更具快速的适应不同工况。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，包括冷却系统和控制系统；
所述冷却系统包括水箱、第一大循环管道、第二大循环管道、设置在所述水箱内的水泵、与所述水箱通过第一进水管道连接的膨胀室、与所述膨胀室通过第二进水管道连接的降温室、设置在所述第一大循环管道上的第一散热器和设置在所述第二大循环管道上的第二散热器；所述降温室设在发电机上；所述第一大循环管道的一端与所述降温室连通，另一端与所述第二进水管道连通；第二大循环管道的一端与所述降温室连通，另一端与所述第二进水管道连通；所述水箱与所述降温室通过排水管道连接；
所述水泵分别与所述第一进水管道和所述排水管道相连；所述第一进水管道上设有水速控制阀；所述水箱、膨胀室和降温室构成低温循环系统；所述水箱、膨胀室、第一散热器和降温室构成第一高温循环系统；所述水箱、膨胀室、第二散热器和降温室构成第二高温循环系统；
所述第一大循环管道靠近所述第二进水管道的一端设有第一控温阀门；所述第二大循环管道靠近所述第二进水管道的一端设有第二控温阀门；
所述控制系统包括控制单元、数据采集装置、数据库和显示屏；所述数据采集装置包括设置在所述第一控温阀门和所述第二控温阀门上的若干温度传感器和若干水流量传感器；所述控制单元包括电源模块、信号采集模块、预设模块、输出控制模块和通信接口；所述输出控制模块分别与所述第一控温阀门、所述第二控温阀门和所述水速控制阀相连；所述通信接口与所述温度传感器相连且将接收到的数据传输至所述数据库进行大数据分析，将实时数据通过所述显示屏显示。
进一步的，所述水箱内还设有与所述水泵连接的水位控制器，所述水位控制器与所述输出控制模块连接。
进一步的，所述冷却系统还包括备用储水箱，所述备用储水箱通过引水管与所述水箱连通，所述引水管上设有水流阀门，所述水流阀门与所述控制单元相连。
进一步的，所述冷却系统还包括设置在水箱一侧的风扇和护风罩，所述风扇设置在所述水箱和所述降温室之间。
进一步的，所述风扇部分或全部在所述护风罩内。
进一步的，所述第一散热器与所述降温室之间的第一大循环管道上设有第三控温阀门，所述输出控制模块与所述第三控温阀门相连。
进一步的，所述第二散热器与所述降温室之间的第二大循环管道上设有第四控温阀门，所述输出控制模块与所述第四控温阀门相连。
进一步的，所述膨胀室通过排气管连接有气体收集冷却器，所述气体收集冷却器连接有液体回流管；所述液体回流管的下端与所述水箱相连。
进一步的，所述膨胀室的底面高于所述降温室的顶部、所述第一散热器的顶部和所述第二散热器的顶部。
进一步的，所述控制单元分别与所述显示屏和所述数据库相连，所述输出控制模块分别与所述通信接口、所述电源模块、所述信号采集模块和所述预设模块相连，所述信号采集模块与所述数据采集装置相连。
上述技术方案的有益效果是：
可以解决柴油发电机组长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，通过大数据的分析调整，调控冷却系统的冷却效果，并且快速的进入安全高效的工作状态，同时可方便知晓水循环用水不足，节约水循环用水并且根据大数据采集系统的分析更快速的适应不同工况。通过设置的多个控温阀门来调节低温循环和高温双循环系统，通过控制系统，能精确地控制冷却液温度，避免由于温度过低时，控温阀门反复开启关闭现象，减少耗油损失。
附图说明
图1所示为本发明实施例1的总体设计图。
图2所示为本发明实施例2的总体设计图。
图3所示为本发明实施例3的总体设计图。
图4为本发明实施例1或2或3水箱内部图。
图5所示为本发明的控制系统原理图。
附图标号说明：
1-水箱；2-水泵；3-膨胀室；4-降温室；5-第一散热器；6-第二散热器；7-风扇；8-护风罩；9-第一进水管道；10-排水管道；11-第一控温阀门；12-第二控温阀门；13-第一大循环管道；14-第二大循环管道；15-气体收集冷却器；16-排气管；17-液体回流管；18-水位控制器；19-备用储水箱；20-水流阀门；21-第三控温阀门；22-第四控温阀门；23-水速控制阀；24-引水管；25-温度传感器；26-水流量传感器；27-第二进水管道；28-控制单元；29-数据采集装置；30-数据库；31-显示屏；32-电源模块；33-信号采集模块；34-预设模块；35-输出控制模块；36-通信接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明如下：
实施例一
如图1、图4和图5所示，本发明提供的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，包括冷却系统和控制系统，冷却系统包括水箱1、第一大循环管道13、第二大循环管道14、设置在水箱1内的水泵2、与水箱1通过第一进水管道9连接的膨胀室3、与膨胀室3通过第二进水管道27连接的降温室4、设置在第一大循环管道13上的第一散热器5和设置在第二大循环管道14上的第二散热器6；降温室4设在发电机上；第一大循环管道13的一端与降温室4连通，另一端与第二进水管道27连通；第二大循环管道14的一端与降温室4连通，另一端与第二进水管道27连通；水箱1与降温室4通过排水管道10连接；
水泵2分别与第一进水管道9和排水管道10相连；第一进水管道9上设有水速控制阀23；水箱1、膨胀室3和降温室4构成低温循环系统；水箱1、膨胀室3、第一散热器5和降温室4构成第一高温循环系统；水箱1、膨胀室3、第二散热器6和降温室4构成第二高温循环系统；
低温循环系统和高温双循环循环系统可以有效快速的解决柴油发电机组长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，通过大数据的分析调整，调控冷却系统的冷却效果。
第一大循环管道13靠近第二进水管道27的一端设有第一控温阀门11；第二大循环系统14靠近第二进水管道27的一端设有第二控温阀门12；
通过设置的多个控温阀门，可以更精准的调节低温循环和高温双循环系统。
控制系统包括控制单元28、数据采集装置29、数据库30和显示屏31；数据采集装置29包括设置在第一控温阀门11和第二控温阀门12上的若干温度传感器25和若干水流量传感器26；控制单元28包括电源模块32、信号采集模块33、预设模块34、输出控制模块35和通信接口36；输出控制模块35分别与第一控温阀门11、第二控温阀门12和水速控制阀23相连；通信接口36与温度传感器25相连且将接收到的数据传输至数据库30进行大数据运算分析，将实时数据通过显示屏显示。
通过控制系统，能精确地控制冷却液温度，避免由于温度过低时，控温阀门反复开启关闭现象，减少耗油损失。
通过控制系统的实时监测和控制，可使操作者根据控制系统收集的不同的数据做出相对应的调整措施，调节适合柴油发电机组的当前工作环境。
进一步的，水箱1内还设有与水泵2连接的水位控制器18，水位控制器18与输出控制模块35连接。控制系统通过水位监测器监测水箱水位，及时通过备用储水箱补充冷却液，省去人工检查的繁琐。
进一步的，冷却系统还包括备用储水箱19，备用储水箱19通过引水管24与水箱1连通，引水管24上设有水流阀门20，水流阀门20与控制单元28相连。在双高温循环均开启的情况下，保证水循环的用水消耗。
进一步的，冷却系统还包括设置在水箱1一侧的风扇7和护风罩8，风扇7设置在水箱1和降温室4之间。
进一步的，风扇7部分或全部在护风罩8内。
进一步的，第一散热器5与降温室4之间的第一大循环管道13上设有第三控温阀门21，输出控制模块与第三控温阀门21相连。
进一步的，第二散热器6与降温室4之间的第二大循环管道14上设有第四控温阀门22，输出控制模块35与第四控温阀门22相连。
第三控温阀门和第四控温阀门设置在降温室与相应的散热器之间，为辅助的控温阀门，可防止外部环境温度过低时，柴油发电机组反复启动对机器本身的损害以及减少油耗。
进一步的，所述膨胀室3通过排气管16连接有气体收集冷却器15，所述气体收集冷却器15连接有液体回流管17；所述液体回流管17的下端与所述水箱1相连。气体收集冷却器15可节约水循环用水。
进一步的，膨胀室3的底面分别高于降温室4的顶部、第一散热器5的顶部和第二散热器6的顶部。膨胀室给水循环用水提供一个膨胀空间，及时除去水循环用水中积滞的空气和高温下产生的水蒸气，提高冷却效率。
进一步的，控制单元28分别与显示屏31和数据库30相连，输出控制模块35分别与通信接口36、电源模块32、信号采集模块33和预设模块34相连，信号采集模块33与数据采集装置29相连。通过控制系统的实时监测和控制，可使操作者根据控制系统收集的不同的数据做出相对应的调整措施，调节适合柴油发电机组的当前工作环境。
具体的，本发明的工作原理如下：
控温阀门为第一控温阀门、第二控温阀门、第三控温阀门和第四控温阀门。
柴油发电机组启动时，所有控温阀门是关闭的，水循环为低温循环系统路径，低温循环系统路径为：水箱（水泵）→膨胀室→降温室→水箱（水泵）。
当柴油发电机组工作了一定时间之后，根据预设模块设定的温度条件，选择控制第一控温阀门、第二控温阀门、第三控温阀门、第四控温阀门、水速控制阀，通过以上控制，来快速冷却长时间超负荷工作的柴油发电机组，保证柴油发电机组在合适的温度范围内正常高效率的工作。不同的温度范围，通过控制系统调控冷却系统循环不同的路径：
路径1、第一控温阀门、第三控温阀门开启
水箱（水泵）→膨胀室→第一散热器→降温室→水箱（水泵）
路径2、第二控温阀门、第四控温阀门开启
水箱（水泵）→膨胀室→第二散热器→降温室→水箱（水泵）
路径3、第一控温阀门、第三控温阀门、第二控温阀门和第四控温阀门均开启
此时，冷却系统同时进行路径1和路径2的大循环系统，为高温双循环系统，可快速的冷却长时间超负荷工作的柴油发电机组。此时，备用储水箱备用，防止由于高温双循环系统同时开始，用水不足造成的机器磨损等。
以上低温循环或高温双循环系统，均可通过控制系统控制水速调节阀来配合，更高效率更准确的调节适合柴油发电机组当前的工作环境。
从上述描述可知，本发明具有以下有益效果：
通过大数据的分析调整，解决柴油发电机组长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，控制系统调控冷却系统的冷却效果，并且快速的进入安全高效的工作状态，同时可方便知晓水循环用水不足，节约水循环用水并且根据大数据采集系统的分析更快速的适应不同工况。通过设置的多个控温阀门来调节低温循环和高温双循环系统，通过控制系统，能精确地控制冷却液温度，避免由于温度过低时，控温阀门反复开启关闭现象，减少耗油损失。
通过控制系统的实时监测和控制，可使操作者根据控制系统收集的不同的数据做出相对应的调整措施，调节适合柴油发动机当前工作环境。
控制系统通过水位监测器监测水箱水位及时通过备用储水箱补充冷却液，省去人工检查的繁琐。
以下再列举出2个优选实施例或应用实施例，以帮助本领域技术人员更好的理解本发明的技术内容以及本发明相对于现有技术所做出的技术贡献：
优选实施例二：
在本实施例中，如图2、图4和图5所示，图2为本实施例的总体设计图，图4为水箱内部图，图5为控制系统原理图。
本实施例与实施例一的区别在于，如图2所示，控温阀门为第一控温阀门、第二控温阀门、第三控温阀门。
通过控制系统调控冷却系统循环不同的路径：
路径1、第一控温阀门、第三控温阀门开启；
水箱（水泵）→膨胀室→第一散热器→降温室→水箱（水泵）
路径2、第二控温阀门开启；
水箱（水泵）→膨胀室→第二散热器→降温室→水箱（水泵）；
路径3、第一控温阀门、第三控温阀门和第二控温阀门均开启。
有益效果为：通过大数据的分析调整，解决柴油发电机组长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，控制系统调控冷却系统的冷却效果，并且快速的进入安全高效的工作状态，同时可方便知晓水循环用水不足，节约水循环用水并且根据大数据采集系统的分析更快速的适应不同工况。通过设置的多个控温阀门来调节低温循环和高温双循环系统，通过控制系统，能精确地控制冷却液温度，避免由于温度过低时，柴油发动机组启动时，控温阀门反复开启关闭现象，减少耗油损失。通过控制系统的实时监测和控制，可使操作者根据控制系统收集的不同的数据做出相对应的调整措施，调节适合柴油发电机组的当前工作环境。
相比较于实施例一，本实施例在相对稳定的外部环境中，可以减少一个控温阀门，柴油发动机组通过三个控温阀门，虽然会适当减弱了控制中心对第二高温循环系统的调控，但同时也减轻了对柴油发动机组的投入成本，同时也减轻了维修成本，对于柴油发动机组长时期处于相对稳定的外部环境工况来说比较经济实用。
优选实施例三：
在实施例，如图3、图4和图5所示，图3为本实施例的总体设计图，图4为水箱内部图，图5为控制系统原理图。
本实施例与实施例一和实施例二的区别在于，
控温阀门为第一控温阀门、第二控温阀门和第四控温阀门。
通过控制系统调控冷却系统循环不同的路径：
路径1、第一控温阀门开启；
水箱（水泵）→膨胀室→第一散热器→降温室→水箱（水泵）；
路径2、第二控温阀门和第四控温阀门开启；
水箱（水泵）→膨胀室→第二散热器→降温室→水箱（水泵）；
路径3、第一控温阀门、第二控温阀门和第四控温阀门均开启。
有益效果为：通过大数据的分析调整，解决柴油发电机组长期工作高温散热效率低的问题，根据不同的工作状态，控制系统调控冷却系统的冷却效果，并且快速的进入安全高效的工作状态，同时可方便知晓水循环用水不足，节约水循环用水并且根据大数据采集系统的分析更快速的适应不同工况。通过设置的多个控温阀门来调节低温循环和高温双循环系统，通过控制系统，能精确地控制冷却液温度，避免由于温度过低时，柴油发动机组启动时，控温阀门反复开启关闭现象，减少耗油损失。在相对稳定的外部环境中，可以减少一个控温阀门，柴油发动机组通过三个控温阀门，虽然会适当减弱了控制中心对第二高温循环系统的调控，但同时也减轻了对柴油发动机组的投入成本，同时也减轻了维修成本，对于柴油发动机组长时期处于相对稳定的外部环境工况来说比较经济实用。通过控制系统的实时监测和控制，可使操作者根据控制系统收集的不同的数据做出相对应的调整措施，调节适合柴油发电机组的当前工作环境。
相比较于实施例一和实施例二，本实施例可以根据柴油发电机组的外部工作环境来调整高温双循环系统所分别经过的第一散热器和第二散热器的体积和功率大小，以此来调整缺少一个控温阀门时柴油发动机组的冷却效率。
本发明已由上述相关实施例和附图加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必须指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包括于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (10)
1.基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，包括冷却系统和控制系统；
所述冷却系统包括水箱(1)、第一大循环管道(13)、第二大循环管道(14)、设置在所述水箱(1)内的水泵(2)、与所述水箱(1)通过第一进水管道(9)连接的膨胀室(3)、与所述膨胀室(3)通过第二进水管道(27)连接的降温室(4)、设置在所述第一大循环管道(13)上的第一散热器(5)和设置在所述第二大循环管道(14)上的第二散热器(6)；所述降温室(4)设在发电机上；所述第一大循环管道(13)的一端与所述降温室(4)连通，另一端与所述第二进水管道(27)连通；第二大循环管道(14)的一端与所述降温室(4)连通，另一端与所述第二进水管道(27)连通；所述水箱(1)与所述降温室(4)通过排水管道(10)连接；
所述水泵(2)分别与所述第一进水管道(9)和所述排水管道(10)相连；所述第一进水管道(9)上设有水速控制阀(23)；所述水箱(1)、所述膨胀室(3)和所述降温室(4)构成低温循环系统；所述水箱(1)、所述膨胀室(3)、所述第一散热器(5)和所述降温室(4)构成第一高温循环系统；所述水箱(1)、所述膨胀室(3)、所述第二散热器(6)和所述降温室(4)构成第二高温循环系统；
所述第一大循环管道(13)靠近所述第二进水管道(27)的一端设有第一控温阀门(11)；所述第二大循环管道(14)靠近所述第二进水管道(27)的一端设有第二控温阀门(12)；
所述控制系统包括控制单元(28)、数据采集装置(29)、数据库(30)和显示屏(31)；所述数据采集装置(29)包括设置在所述第一控温阀门(11)和所述第二控温阀门(12)上的若干温度传感器(25)和若干水流量传感器(26)；所述控制单元(28)包括电源模块(32)、信号采集模块(33)、预设模块(34)、输出控制模块(35)和通信接口(36)；所述输出控制模块(35)分别与所述第一控温阀门(11)、所述第二控温阀门(12)和所述水速控制阀(23)相连；所述通信接口(36)与所述温度传感器(25)相连且将接收到的数据传输至所述数据库(30)进行大数据分析，将实时数据通过所述显示屏显示。
2.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述水箱(1)内还设有与所述水泵(2)连接的水位控制器(18)，所述水位控制器(18)与所述输出控制模块(35)连接。
3.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述冷却系统还包括备用储水箱(19)，所述备用储水箱(19)通过引水管(24)与所述水箱(1)连通，所述引水管(24)上设有水流阀门(20)，所述水流阀门(20)与所述控制单元(28)相连。
4.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述冷却系统还包括设置在水箱(1)一侧的风扇(7)和护风罩(8)，所述风扇(7)设置在所述水箱(1)和所述降温室(4)之间。
5.根据权利要求4所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述风扇(7)部分或全部在所述护风罩(8)内。
6.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述第一散热器(5)与所述降温室(4)之间的第一大循环管道(13)上设有第三控温阀门(21)，所述输出控制模块与所述第三控温阀门(21)相连。
7.根据权利要求1或6所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述第二散热器(6)与所述降温室(4)之间的第二大循环管道(14)上设有第四控温阀门(22)，所述输出控制模块(35)与所述第四控温阀门(22)相连。
8.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述膨胀室(3)通过排气管(16)连接有气体收集冷却器(15)，所述气体收集冷却器(15)连接有液体回流管(17)；所述液体回流管(17)的下端与所述水箱(1)相连。
9.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述膨胀室(3)的底面分别高于所述降温室(4)的顶部、所述第一散热器(5)的顶部和所述第二散热器(6)的顶部。
10.根据权利要求1所述的基于大数据运算分析的多重控温柴油发电机组，其特征在于，所述控制单元(28)分别与所述显示屏(31)和所述数据库(30)相连，所述输出控制模块(35)分别与所述通信接口(36)、所述电源模块(32)、所述信号采集模块(33)和所述预设模块(34)相连，所述信号采集模块(33)与所述数据采集装置(29)相连。
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