华全环保型余热回收燃气发电机组

CHP冷热电三联供控制系统

技术手册

文档版本：V1.0
编制单位：山东华全动力股份有限公司
编制日期：2024 年
 
目  录
1  产品概述
2  系统整体架构
3  硬件配置与通讯接口
4  系统工作原理与能效指标
5  自动启动控制流程
6  系统运行模式
7  核心调节设备参数
8  人机交互系统（HMI）
9  安全保护与报警体系
10  核心技术优势
11  典型应用场景
12  产品资质与认证
13  技术服务与联系方式
14  版权声明
 

1 产品概述

1.1 产品简介

本产品是山东华全动力自主研发的 CHP 冷热电三联供控制系统，专为余热回收燃气发电机组配套设计。系统可同步输出电力、热能、冷能，高效回收发电机组烟气与缸套水余热，综合能源利用效率≥80%，是面向工商业用户的分布式综合能源一体化解决方案。

1.2 研发背景

依托公司成熟的燃气发电机组技术平台，针对传统三联供设备控制模式单一、余热利用率低、定制化能力弱等行业痛点，我司完成整套控制系统软硬件自主开发。产品运行稳定、智能化程度高，广泛适用于供热、供电、供冷多类应用场景。

1.3 整体技术特点 •

采用机旁控制柜 + 并网 CHP 控制柜双柜分布式架构，功能分区明确，运行可靠性高；
• 支持以热定电、基数负载两种运行模式，可一键切换，适配不同工况需求；
• 搭载全自动启停控制逻辑，全流程自动化运行，减少人工干预；
• 标配标准工业通讯接口，可无缝对接上位监控系统，实现远程集中管控；
• 搭建多级报警与安全保护体系，全面保障机组及配套设备安全稳定运行。

2 系统整体架构

本系统采用分布式双柜设计，两套控制柜分工协作，实现控制、采集、保护、并网功能分离，便于现场安装、日常运维与后期功能扩容。


2.1 机旁控制柜

主要负责现场底层设备管控：实时采集系统压力、温度、流量等运行数据；执行水泵、散热风扇等辅助设备启停控制；完成本地故障报警与紧急保护逻辑。

2.2 并网 CHP 控制柜

主要负责系统顶层控制：实现发电机组并网同步、调压调频；完成运行模式切换；对发电机、外接市电进行安全监测与保护。


图1：机旁控制柜内部实拍

3 硬件配置与通讯接口

3.1 核心硬件清单

整套系统选用国际主流工业元器件，并完成自主二次开发与集成适配：
• 科迈 ComAp IS-GAS-BB/IV5 燃气机组专用控制器 + 扩展模块
• 西门子 S7-200 SMART PLC
• ABB Tmax 系列低压断路器
• 7 寸彩色工业触摸屏 HMI

3.2 设备接口说明

发动机接口：配置 J1939 通讯接口，与发动机 ECU 建立实时数据交互，读取机组运行参数与故障信息；
对外通讯：标配 RS485 接口，采用 Modbus RTU 通讯协议；可选配以太网接口，支持 TCP/IP 协议，兼容主流厂区中控平台。

4 系统工作原理与能效指标

4.1 三联供能流流程

天然气进入燃气内燃机，驱动发电机产出电能。机组运行产生两类可回收余热：
• 高温烟气（450℃~550℃）通入烟气节能器进行热量回收；
• 缸套冷却水（85℃~95℃）通过板式换热器提取热量。
回收余热可制取 60~80℃热水，搭配电锅炉、空气源热泵作为热源补充；空气源热泵同时承担制冷功能，满足空调系统用冷需求。系统多余热量由散热设备排出，维持整体热平衡。

4.2 核心能效指标 •

缸套水热量回收率：≥90%
• 烟气热量回收率：≥80%
• 系统综合能源利用效率：≥80%


图2：CHP 三联供系统流程示意图

5 自动启动控制流程

5.1 启动前置条件

系统持续在线监测，全部条件满足后方允许自动启动：进气压力正常、冷却水位达标、无紧急停机信号、无故障报警、并网模式下外部电网运行正常。

5.2 标准自动启动时序 •

负荷检测：采集用户侧供热、制冷需求信号；
• 回路切换：电动三通阀开启，建立热交换水循环通路；
• 水泵启动：冷却/循环水泵运行，系统建立稳定水流；
• 联动调节：根据回水温度，自动调整机组功率与烟气节能器阀门开度；
• 末端温控：依据用户端温度传感器反馈，完成温度精细调节；
• 热平衡控制：散热风扇、水泵变频运行，维持系统温度稳定。

6 系统运行模式

6.1 以热定电（热负荷优先模式）

系统以用户冷热负荷为核心依据，通过 PID 调节算法自动调整发电机组输出功率，功率调节范围 20%~100% 额定功率。
适用场景：工业园区集中供热、酒店/医院生活热水、农业温室供暖等以用热为主的场所。

6.2 基数负载（电力优先模式）

发电机组保持 80%~100% 额定功率恒定运行，优先保障电力供应，机组产生的余热全部回收利用。
适用场景：并网售电、通信基站、数据中心等以用电为主的场所。

7 核心调节设备参数

系统热量分配核心设备采用 SAMSON Type 3241 电动三通阀 + SAX61 执行器：
• 控制信号：DC 0-10V / 4-20mA
• 防护等级：IP67，适配工业复杂工况
• 反馈信号：DC 0-10V 位置实时反馈
• 失电模式：可根据现场需求配置保持/开启/关闭状态

8 人机交互系统（HMI）

系统配置 7 寸彩色工业触摸屏，功能全面、操作便捷，主要功能分区如下：
• 系统总览：展示机组运行状态、实时功率、累计发电量；
• 参数监测：温度、压力、阀门开度、水泵频率/电流等数据实时显示；
• 状态监控：设备运行、故障、阀门开关状态可视化展示；
• 模式切换：就地/中控、自动/手动、两大运行模式一键切换；
• 报警管理：分级展示报警信息，附带时间戳与故障说明；
• 手动操作：设备单独启停功能，设置操作权限，防止误操作。


图3：HMI 人机界面主界面

9 安全保护与报警体系

9.1 报警分级标准

按照故障风险由低到高分为四级，执行差异化处置逻辑：
• 预警级：参数小幅偏离正常值，仅弹窗提示，机组正常运行；
• 一般故障：轻微异常，机组降功率运行；
• 严重故障：重大异常，机组立即停机保护；
• 紧急停机：出现危险工况，立刻切断所有能源输出。

9.2 主要保护项目

发动机本体保护（取自 ECU 数据）：超速保护、低机油压力保护、高缸套水温保护；
三联供系统专项保护：板换进出水温差超限保护、水泵空转保护、阀门卡涩保护、用户侧回水超温保护。

10 核心技术优势

• 全自主研发：硬件架构、控制逻辑、核心算法均为华全自主设计，支持客户个性化定制开发；
• 高精度温控：采用串级 PID 调节策略，温度控制精度可达 ±1.5℃；
• 自适应启停：根据进水温度动态调整启动延时，避免冷启动对设备造成冲击；
• 余热最大化利用：自研余热分配策略，优先回收缸套水余热，烟气余热作为补充，提升综合能效；
• 模块化扩展：IO 点位模块化设计，最大支持 256 点扩展，方便多机组并联与功能升级；
• 兼容性强：适配多品牌发动机与工业元器件，符合国内电气、安防相关标准。

11 典型应用场景

• 工业园区冷热电三联供系统；
• 酒店、医院、商业综合体供热、制冷、供电；
• 农业恒温温室集中供暖；
• 数据中心、通信基站备用电源 + 余热回收利用。

12 产品资质与认证

• 成套控制柜符合 GB7251.1 低压成套开关设备标准，整机防护等级 IP54；
• 电磁兼容性能满足 GB/T 17626 系列国家标准；
• 支持颜巴赫（Jenbacher）发动机 J1939 原厂通讯协议；
• 科迈（ComAp）控制器官方授权集成商。

13 技术服务与联系方式

 
企业名称：山东华全动力股份有限公司
地址：山东省潍坊市
销售热线：400-188-0536
售后热线：400-162-0536
官方网址：www.huaquangroup.cn

14 版权声明

 
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