一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載、機架、轉(zhuǎn)盤、槽刀、氣缸、調(diào)節(jié)桿和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載由發(fā)動機驅(qū)動，多個槽刀均布在轉(zhuǎn)盤上，所述轉(zhuǎn)盤由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤通過機架與車載相連，機架與車載鉸接，氣缸通過調(diào)節(jié)桿與機架相連；挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸和調(diào)節(jié)桿來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿拉起轉(zhuǎn)盤，發(fā)動機驅(qū)動車載到下一處挖槽；所述發(fā)動機尾氣能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量。該挖槽機結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu)；移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】
一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及挖槽施工領(lǐng)域，具體涉及一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的不斷進步，工業(yè)水平的不斷發(fā)展，挖槽機的發(fā)展也不斷向著科技創(chuàng)新的方向發(fā)展?，F(xiàn)有的挖槽機大多存在結(jié)構(gòu)過于復雜、能耗較高、能量無法二次回收、連續(xù)工作穩(wěn)定性較差等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明提供一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置。
[0004]本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0005]—種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載、機架、轉(zhuǎn)盤、槽刀、氣缸、調(diào)節(jié)桿和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載由發(fā)動機驅(qū)動，多個槽刀均布在轉(zhuǎn)盤上，所述轉(zhuǎn)盤由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤通過機架與車載相連，機架與車載鉸接，氣缸通過調(diào)節(jié)桿與機架相連;挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸和調(diào)節(jié)桿來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿拉起轉(zhuǎn)盤，發(fā)動機驅(qū)動車載到下一處挖槽;所述發(fā)動機尾氣能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量，其包括散熱器、發(fā)動機、回水蒸發(fā)器、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組、逆變器及變頻器、背壓調(diào)節(jié)風機;所述散熱器與發(fā)動機相連，散熱器通過冷卻水將發(fā)動機的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器上，并通過散熱器的表面散熱；發(fā)動機的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機、高溫蒸發(fā)器、低溫蒸發(fā)器冷卻后排至大氣；
[0006]高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗、高溫蒸發(fā)器、高溫多級透平膨脹機和高溫冷凝器，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)為水，高溫蒸發(fā)器安裝在背壓調(diào)節(jié)風機后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗打入高溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水隨后進入高溫多級透平膨脹機做功；
[0007]低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗、低溫蒸發(fā)器、中間抽汽過熱器、低溫多級膨脹機和低溫冷凝器，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器后的低溫尾氣管道上;經(jīng)低溫冷凝器冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗打入低溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器加熱后進入低溫多級膨脹機做功；中間抽汽過熱器為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機的中間級抽汽;還包括調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥根據(jù)中間抽汽過熱器后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥的開度，同時當高溫多級透平膨脹機內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥開啟，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路;高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器之間的距離L為尾氣排氣管道總長的3/4，高溫多級透平膨脹機為3級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第2級；
[0008]高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器均采用屏式-螺旋換熱管，在尾氣入口一側(cè)的前半段采用錯列布置的屏式換熱管，后半段采用螺旋換熱管;所述發(fā)動機到散熱器的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器的入口處;所述高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體和后殼體通過螺栓扣合而成，前殼體的長度與屏式換熱管的水平長度相同，后殼體的長度與螺旋換熱管的水平長度相同；所述屏式換熱管上設置有多個振打器，振打器由蓄電池組供電;所述前殼體的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口，用于定期排出屏式換熱管上振落的污物；
[0009]低溫多級膨脹機和高溫多級透平膨脹機之間通過聯(lián)軸器同軸連接，在系統(tǒng)啟動初期，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器帶動高溫多級透平膨脹機低速預轉(zhuǎn)動，起到減小高溫多級透平膨脹機的啟動壓力，縮短啟動時間的作用；在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器帶動低溫多級膨脹機減速，以減少低溫膨脹機的惰走時間，起到減小低溫多級膨脹機的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用；
[0010]還包括蓄電池組、逆變器及變頻器，高溫多級透平膨脹機的一端與蓄電池組相連，蓄電池組用于儲存由膨脹機的動能轉(zhuǎn)化而來的電能；蓄電池組與逆變器及變頻器相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡冾l器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速；背壓調(diào)節(jié)風機用于減低并控制發(fā)動機的背壓，運行時通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值。
[0011]優(yōu)選地，所述低溫多級膨脹機和高溫多級透平膨脹機分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥調(diào)節(jié)各自的進汽量，采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30 %各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗或者低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，保持高溫循環(huán)栗或低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
[0012]本轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置的有益效果:結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu);移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設計了發(fā)動機的尾氣能量回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動機尾氣廢熱同時回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯；重新設計了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速，在實現(xiàn)無外界電源驅(qū)動風機的同時將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級透平膨脹機的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級膨脹機和高溫多級透平膨脹機之間通過聯(lián)軸器同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器帶動高溫多級透平膨脹機低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機的啟動壓力，縮短啟動時間，在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器帶動低溫多級膨脹機減速，以減少低溫膨脹機的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設計了一種轉(zhuǎn)速和進汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0013]利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0014]圖1是轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本能量回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器的側(cè)視圖；
[0017]圖4是高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器的正視圖。
[0018]附圖標記:散熱器-1;發(fā)動機-2;高溫冷凝器-3;低溫冷凝器-4;高溫蒸發(fā)器-5;低溫蒸發(fā)器-6;高溫多級透平膨脹機-7;低溫多級膨脹機-8;回水蒸發(fā)器-9;高溫循環(huán)栗-10;低溫循環(huán)栗-1 I;中間抽汽過熱器-12;蓄電池組-13;背壓調(diào)節(jié)風機-14;逆變器及變頻器-15；調(diào)節(jié)閥-16;屏式換熱管-17;螺旋換熱管-18;聯(lián)軸器-19;前殼體-20;后殼體-21;螺栓-22 ；排污口 -23 ；車載-24 ；轉(zhuǎn)盤-25 ；槽刀-26 ；調(diào)節(jié)桿-27 ；氣缸-28 ；機架-29。
【具體實施方式】
[0019]結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0020]實施例1:
[0021]如圖1所示的一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載24、機架29、轉(zhuǎn)盤25、槽刀26、氣缸28、調(diào)節(jié)桿27和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載24由發(fā)動機2驅(qū)動，多個槽刀26均布在轉(zhuǎn)盤25上，所述轉(zhuǎn)盤25由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤25通過機架29與車載24相連，機架29與車載24鉸接，氣缸28通過調(diào)節(jié)桿27與機架29相連;挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤25轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸28和調(diào)節(jié)桿27來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿27拉起轉(zhuǎn)盤25，發(fā)動機2驅(qū)動車載24到下一處挖槽。
[0022]如圖2所示，發(fā)動機能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機2尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動機2、回水蒸發(fā)器9、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風機14。散熱器I與發(fā)動機2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動機2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動機2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0023]高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級透平膨脹機7和高溫冷凝器3，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風機14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級透平膨脹機7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級透平膨脹機7的機械能。
[0024]低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級膨脹機8和低溫冷凝器4，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級膨脹機8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級膨脹機8的機械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級數(shù)可以根據(jù)兩個膨脹機中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時當高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級透平膨脹機7的出力過低，設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實驗的方法人為設定，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的3/4，高溫多級透平膨脹機7為3級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第2級。
[0025]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長時間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時很方便，同時錯列布置也能有效減少尾氣的流動阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強氣流擾動提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因為這部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長度與屏式換熱管17的水平長度相同，后殼體21的長度與螺旋換熱管18的水平長度相同；所述屏式換熱管17上設置有多個振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0026]在發(fā)動機2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨增設一個循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0027]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機8首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，由于此時高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級透平膨脹機7的葉片長度較低溫多級膨脹機8的葉片長度小，葉片的鼓風摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0028]高溫多級透平膨脹機7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲存由膨脹機動能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對發(fā)動機2的影響主要在于發(fā)動機排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時會使發(fā)動機2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會導致發(fā)動機活塞將廢氣推出氣缸時的功耗增加，因此設置背壓調(diào)節(jié)風機14可以有效減低并且控制發(fā)動機2的背壓，運行時，通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動風機的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點。
[0029]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進汽量。采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫換熱回路還是高溫換熱回路，栗的控制和膨脹機的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實現(xiàn)對工質(zhì)在膨脹機進口處溫度的控制，當流量發(fā)生變化時膨脹機必須做出相應的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機的運行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機的運行也無法保持穩(wěn)定，同時根據(jù)高溫進汽閥和低溫進汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，由于小流量時的進汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
[0030]在此實施例的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置中，結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu)；移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設計了發(fā)動機的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動機尾氣廢熱同時回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯；重新設計了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速，在實現(xiàn)無外界電源驅(qū)動風機的同時將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設計了一種轉(zhuǎn)速和進汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的3/4，高溫多級透平膨脹機7為3級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機7的第2級，熱量回收效率提高了4%，取得了意想不到的效果。
[0031]實施例2:
[0032]如圖1所示的一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載24、機架29、轉(zhuǎn)盤25、槽刀26、氣缸28、調(diào)節(jié)桿27和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載24由發(fā)動機2驅(qū)動，多個槽刀26均布在轉(zhuǎn)盤25上，所述轉(zhuǎn)盤25由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤25通過機架29與車載24相連，機架29與車載24鉸接，氣缸28通過調(diào)節(jié)桿27與機架29相連;挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤25轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸28和調(diào)節(jié)桿27來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿27拉起轉(zhuǎn)盤25，發(fā)動機2驅(qū)動車載24到下一處挖槽。
[0033]如圖2所示，發(fā)動機能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動機2、回水蒸發(fā)器9、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風機14。散熱器I與發(fā)動機2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動機2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動機2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0034]高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級透平膨脹機7和高溫冷凝器3，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風機14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級透平膨脹機7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級透平膨脹機7的機械能。
[0035]低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級膨脹機8和低溫冷凝器4，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級膨脹機8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級膨脹機8的機械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級數(shù)可以根據(jù)兩個膨脹機中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時當高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級透平膨脹機7的出力過低，設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實驗的方法人為設定，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的2/3，高溫多級透平膨脹機7為4級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第2級。
[0036]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長時間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時很方便，同時錯列布置也能有效減少尾氣的流動阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強氣流擾動提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因為這部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長度與屏式換熱管17的水平長度相同，后殼體21的長度與螺旋換熱管18的水平長度相同；所述屏式換熱管17上設置有多個振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0037]在發(fā)動機2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨增設一個循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0038]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機8首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，由于此時高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級透平膨脹機7的葉片長度較低溫多級膨脹機8的葉片長度小，葉片的鼓風摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0039]高溫多級透平膨脹機7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲存由膨脹機動能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡冾l器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對發(fā)動機2的影響主要在于發(fā)動機排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時會使發(fā)動機2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會導致發(fā)動機活塞將廢氣推出氣缸時的功耗增加，因此設置背壓調(diào)節(jié)風機14可以有效減低并且控制發(fā)動機2的背壓，運行時，通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動風機的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點。
[0040]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進汽量。采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫換熱回路還是高溫換熱回路，栗的控制和膨脹機的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實現(xiàn)對工質(zhì)在膨脹機進口處溫度的控制，當流量發(fā)生變化時膨脹機必須做出相應的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機的運行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機的運行也無法保持穩(wěn)定，同時根據(jù)高溫進汽閥和低溫進汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，由于小流量時的進汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
[0041]在此實施例的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置中，結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu)；移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設計了發(fā)動機的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動機尾氣廢熱同時回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯；重新設計了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速，在實現(xiàn)無外界電源驅(qū)動風機的同時將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設計了一種轉(zhuǎn)速和進汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的2/3，高溫多級透平膨脹機7為4級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機7的第2級，熱量回收效率提高了 4.5%，取得了意想不到的效果。
[0042]實施例3:
[0043]如圖1所示的一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載24、機架29、轉(zhuǎn)盤25、槽刀26、氣缸28、調(diào)節(jié)桿27和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載24由發(fā)動機2驅(qū)動，多個槽刀26均布在轉(zhuǎn)盤25上，所述轉(zhuǎn)盤25由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤25通過機架29與車載24相連，機架29與車載24鉸接，氣缸28通過調(diào)節(jié)桿27與機架29相連;挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤25轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸28和調(diào)節(jié)桿27來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿27拉起轉(zhuǎn)盤25，發(fā)動機2驅(qū)動車載24到下一處挖槽。
[0044]如圖2所示，發(fā)動機能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動機2、回水蒸發(fā)器9、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風機14。散熱器I與發(fā)動機2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動機2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動機2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0045]高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級透平膨脹機7和高溫冷凝器3，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風機14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級透平膨脹機7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級透平膨脹機7的機械能。
[0046]低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級膨脹機8和低溫冷凝器4，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級膨脹機8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級膨脹機8的機械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級數(shù)可以根據(jù)兩個膨脹機中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時當高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級透平膨脹機7的出力過低，設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實驗的方法人為設定，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的1/2，高溫多級透平膨脹機7為5級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第3級。
[0047]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長時間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時很方便，同時錯列布置也能有效減少尾氣的流動阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強氣流擾動提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因為這部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長度與屏式換熱管17的水平長度相同，后殼體21的長度與螺旋換熱管18的水平長度相同；所述屏式換熱管17上設置有多個振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0048]在發(fā)動機2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨增設一個循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0049]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機8首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，由于此時高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級透平膨脹機7的葉片長度較低溫多級膨脹機8的葉片長度小，葉片的鼓風摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0050]高溫多級透平膨脹機7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲存由膨脹機動能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對發(fā)動機2的影響主要在于發(fā)動機排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時會使發(fā)動機2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會導致發(fā)動機活塞將廢氣推出氣缸時的功耗增加，因此設置背壓調(diào)節(jié)風機14可以有效減低并且控制發(fā)動機2的背壓，運行時，通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動風機的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點。
[0051]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進汽量。采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫換熱回路還是高溫換熱回路，栗的控制和膨脹機的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實現(xiàn)對工質(zhì)在膨脹機進口處溫度的控制，當流量發(fā)生變化時膨脹機必須做出相應的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機的運行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機的運行也無法保持穩(wěn)定，同時根據(jù)高溫進汽閥和低溫進汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，由于小流量時的進汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
[0052]在此實施例的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置中，結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu)；移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設計了發(fā)動機的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動機尾氣廢熱同時回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯；重新設計了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速，在實現(xiàn)無外界電源驅(qū)動風機的同時將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設計了一種轉(zhuǎn)速和進汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的1/2，高溫多級透平膨脹機7為5級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機7的第3級，熱量回收效率提高了5%，取得了意想不到的效果。
[0053]實施例4:
[0054]如圖1所示的一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載24、機架29、轉(zhuǎn)盤25、槽刀26、氣缸28、調(diào)節(jié)桿27和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載24由發(fā)動機2驅(qū)動，多個槽刀26均布在轉(zhuǎn)盤25上，所述轉(zhuǎn)盤25由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤25通過機架29與車載24相連，機架29與車載24鉸接，氣缸28通過調(diào)節(jié)桿27與機架29相連;挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤25轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸28和調(diào)節(jié)桿27來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿27拉起轉(zhuǎn)盤25，發(fā)動機2驅(qū)動車載24到下一處挖槽。
[0055]如圖2所示，發(fā)動機能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動機2、回水蒸發(fā)器9、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風機14。散熱器I與發(fā)動機2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動機2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動機2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0056]高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級透平膨脹機7和高溫冷凝器3，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風機14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級透平膨脹機7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級透平膨脹機7的機械能。
[0057]低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級膨脹機8和低溫冷凝器4，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級膨脹機8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級膨脹機8的機械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級數(shù)可以根據(jù)兩個膨脹機中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時當高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級透平膨脹機7的出力過低，設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實驗的方法人為設定，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的2/5，高溫多級透平膨脹機7為5級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第2級。
[0058]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長時間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時很方便，同時錯列布置也能有效減少尾氣的流動阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強氣流擾動提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因為這部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長度與屏式換熱管17的水平長度相同，后殼體21的長度與螺旋換熱管18的水平長度相同；所述屏式換熱管17上設置有多個振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0059]在發(fā)動機2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨增設一個循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0060]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機8首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，由于此時高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級透平膨脹機7的葉片長度較低溫多級膨脹機8的葉片長度小，葉片的鼓風摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0061]高溫多級透平膨脹機7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲存由膨脹機動能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對發(fā)動機2的影響主要在于發(fā)動機排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時會使發(fā)動機2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會導致發(fā)動機活塞將廢氣推出氣缸時的功耗增加，因此設置背壓調(diào)節(jié)風機14可以有效減低并且控制發(fā)動機2的背壓，運行時，通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動風機的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點。
[0062]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進汽量。采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫換熱回路還是高溫換熱回路，栗的控制和膨脹機的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實現(xiàn)對工質(zhì)在膨脹機進口處溫度的控制，當流量發(fā)生變化時膨脹機必須做出相應的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機的運行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機的運行也無法保持穩(wěn)定，同時根據(jù)高溫進汽閥和低溫進汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，由于小流量時的進汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
[0063]在此實施例的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置中，結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu)；移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設計了發(fā)動機的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動機尾氣廢熱同時回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯；重新設計了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速，在實現(xiàn)無外界電源驅(qū)動風機的同時將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設計了一種轉(zhuǎn)速和進汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的2/5，高溫多級透平膨脹機7為5級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機7的第2級，熱量回收效率提高了 5.5%，取得了意想不到的效果。
[0064]實施例5:
[0065]如圖1所示的一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，包括車載24、機架29、轉(zhuǎn)盤25、槽刀26、氣缸28、調(diào)節(jié)桿27和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載24由發(fā)動機2驅(qū)動，多個槽刀26均布在轉(zhuǎn)盤25上，所述轉(zhuǎn)盤25由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤25通過機架29與車載24相連，機架29與車載24鉸接，氣缸28通過調(diào)節(jié)桿27與機架29相連;挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤25轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸28和調(diào)節(jié)桿27來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿27拉起轉(zhuǎn)盤25，發(fā)動機2驅(qū)動車載24到下一處挖槽。
[0066]如圖2所示，發(fā)動機能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量，其包括散熱器1、發(fā)動機2、回水蒸發(fā)器9、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組13、逆變器及變頻器15和背壓調(diào)節(jié)風機14。散熱器I與發(fā)動機2相連，散熱器I通過冷卻水將發(fā)動機2的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器I上，并且通過散熱器I的表面散熱。發(fā)動機2的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機14、高溫蒸發(fā)器5、低溫蒸發(fā)器6冷卻后排出大氣。
[0067]高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗10、高溫蒸發(fā)器5、高溫多級透平膨脹機7和高溫冷凝器3，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是水，高溫蒸發(fā)器5安裝在背壓調(diào)節(jié)風機14后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器3冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗10打入高溫蒸發(fā)器5內(nèi)用以冷卻高溫尾氣段的尾氣，加熱后的介質(zhì)水隨后經(jīng)過高溫多級透平膨脹機7做功，將熱能轉(zhuǎn)換為高溫多級透平膨脹機7的機械能。
[0068]低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗11、低溫蒸發(fā)器6、中間抽汽過熱器12、低溫多級膨脹機8和低溫冷凝器4，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245fa，低溫蒸發(fā)器6安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器5后的低溫尾氣管道上以進一步回收尾氣的熱量，經(jīng)低溫冷凝器6冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗11打入低溫蒸發(fā)器6內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器12后經(jīng)過低溫多級膨脹機8做功，將熱能轉(zhuǎn)換為低溫多級膨脹機8的機械能。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在能量回收裝置中，用水作為介質(zhì)和用R245fa作為介質(zhì)兩者的效果并不相同，水的蒸發(fā)溫度要比R245fa的蒸發(fā)溫度高出不少，因此適合在高溫的尾氣段上使用；而在低溫的尾氣段上使用R245fa作為介質(zhì)，更有利于其蒸發(fā)做功。另外，這種在不同的壓力和溫度條件下將這兩種介質(zhì)結(jié)合使用，從整體上也能提高系統(tǒng)的換熱效率。中間抽汽過熱器12為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率。具體的抽汽級數(shù)可以根據(jù)兩個膨脹機中的不同工況范圍來確定。還包括調(diào)節(jié)閥16，調(diào)節(jié)閥16根據(jù)中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥16的開度，同時當高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥16開大(即禁止其繼續(xù)開大)，以防止高溫多級透平膨脹機7的出力過低，設定的中間抽汽過熱器12后的R245fa溫度值和設定的高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的壓力閉鎖值根據(jù)不同的具體情況通過實驗的方法人為設定，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路(圖中未示出)。在此實施例中，取高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的2/7，高溫多級透平膨脹機7為6級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第3級。
[0069]如圖3、4所示，考慮到尾氣中的雜質(zhì)較多長時間使用后不便于清理容易發(fā)生堵塞，并且兼顧到換熱效率，高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6均采用屏式-螺旋換熱管的新型結(jié)構(gòu)，在尾氣的入口一側(cè)，采用錯列布置的屏式換熱管17，這樣大部分的尾氣雜質(zhì)被阻擋在屏式換熱管17上，清理時很方便，同時錯列布置也能有效減少尾氣的流動阻力;而在后半段采用螺旋換熱管18，以加強氣流擾動提高換熱效率。高溫冷凝器3和低溫冷凝器4的冷卻源可以取自空調(diào)制冷劑，也可以取自其他的冷源，因為這部分的剩余熱量已經(jīng)不多，只要能滿足將換熱回路中的介質(zhì)重新冷卻到液態(tài)防止高溫循環(huán)栗10和低溫循環(huán)栗11汽化即可。所述高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體20和后殼體21通過螺栓22扣合而成，前殼體20的長度與屏式換熱管17的水平長度相同，后殼體21的長度與螺旋換熱管18的水平長度相同；所述屏式換熱管17上設置有多個振打器(圖中未示出)，振打器由蓄電池組13供電；所述前殼體20的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口 23，用于定期排出屏式換熱管17上振落的污物。
[0070]在發(fā)動機2到散熱器I的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器9，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗11的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器12的入口處。將壓力較低的低溫循環(huán)栗11的中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，一方面能很好地回收冷卻水回水的熱量，另一方面相比單獨增設一個循環(huán)或者從低溫循環(huán)栗11和高溫循環(huán)栗10的出口引出冷卻介質(zhì)有更好的節(jié)能效果。
[0071]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機8首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，由于此時高溫多級透平膨脹機7內(nèi)的介質(zhì)溫度很低，且高溫多級透平膨脹機7的葉片長度較低溫多級膨脹機8的葉片長度小，葉片的鼓風摩擦很小，幾乎可以不用考慮;在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用。
[0072]高溫多級透平膨脹機7的一端與蓄電池組13相連，蓄電池組13用于儲存由膨脹機動能轉(zhuǎn)化而來的電能。關(guān)于膨脹機將能量轉(zhuǎn)換為蓄電池的電能的技術(shù)，由于現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)很成熟，在此不再贅述。蓄電池組13與逆變器及變頻器15相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速。能量回收裝置對發(fā)動機2的影響主要在于發(fā)動機排氣通過系統(tǒng)中的加熱器時會使發(fā)動機2的排氣背壓升高，而排氣背壓升高會導致發(fā)動機活塞將廢氣推出氣缸時的功耗增加，因此設置背壓調(diào)節(jié)風機14可以有效減低并且控制發(fā)動機2的背壓，運行時，通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值，同時這種利用蓄電池組13本身的能量來驅(qū)動風機的方式有不需要外來的電源的優(yōu)點。
[0073]低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥(圖中未示出)來調(diào)節(jié)各自的進汽量。采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，無論是低溫換熱回路還是高溫換熱回路，栗的控制和膨脹機的控制，首先通過栗調(diào)節(jié)工質(zhì)的流量，實現(xiàn)對工質(zhì)在膨脹機進口處溫度的控制，當流量發(fā)生變化時膨脹機必須做出相應的調(diào)整來匹配流量，如果膨脹機的運行與流量不匹配，不僅不能維持穩(wěn)定的蒸發(fā)壓力，膨脹機的運行也無法保持穩(wěn)定，同時根據(jù)高溫進汽閥和低溫進汽閥的特性，采用壓力調(diào)節(jié)和速度調(diào)節(jié)相配合的控制方式:當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗10或者低溫循環(huán)栗11的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，由于小流量時的進汽閥的調(diào)節(jié)特性不穩(wěn)定，保持高溫循環(huán)栗10或低溫循環(huán)栗11轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
[0074]在此實施例的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置中，結(jié)構(gòu)簡單實用，無需復雜的操作機構(gòu)；移動性強，能量可二次利用，節(jié)能環(huán)保;設計了發(fā)動機的尾氣回收系統(tǒng)，根據(jù)不同溫度段的熱量回收需求以及介質(zhì)的蒸發(fā)溫度和換熱特性的不同，在高溫段和低溫段采用不同的循環(huán)介質(zhì)，從而從整體上提高了系統(tǒng)的換熱效率;通過將壓力較低的低溫循環(huán)栗中間抽頭引出至回水蒸發(fā)器9冷卻發(fā)動機冷卻水的回水，能夠在回收發(fā)動機尾氣廢熱同時回收冷卻水的熱量，而且節(jié)能效果明顯；重新設計了一種適合尾氣換熱使用的屏式-螺旋換熱管，既便于清理，又增加了換熱效率;通過將部分的回收能量用來通過逆變器和變頻器15驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機14，并且根據(jù)排氣背壓的反饋調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機14的轉(zhuǎn)速，在實現(xiàn)無外界電源驅(qū)動風機的同時將背壓調(diào)節(jié)和能量回收一體化，大大節(jié)省了投資和空間占用；利用高溫多級透平膨脹機7的中間級抽汽，這部分的抽汽已經(jīng)在高溫多級透平膨脹機7中經(jīng)過一段膨脹過程，利用其剩余的熱量來加熱進入低溫多級膨脹機8前的介質(zhì)R245fa，一方面可以保證R245fa的有效汽化，另一方面可以提高低溫膨脹回路的做功效率，避免冷源損失，從而提高能量回收裝置的整體效率;低溫多級膨脹機8和高溫多級透平膨脹機7之間通過聯(lián)軸器19同軸連接，在系統(tǒng)啟動的初期，由于尾氣溫度較低，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器19帶動高溫多級透平膨脹機7低速預轉(zhuǎn)動，這樣可以有效減小高溫多級透平膨脹機7的啟動壓力，縮短啟動時間，在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機7首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器19帶動低溫多級膨脹機8減速，以減少低溫膨脹機8的惰走時間，由于停止過程中膨脹機內(nèi)的介質(zhì)溫度還比較高，此時主要起到減小低溫多級膨脹機8的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用;根據(jù)不同的流量工況下進汽閥調(diào)節(jié)特性和節(jié)流損失的考慮，設計了一種轉(zhuǎn)速和進汽閥相結(jié)合的控制方式，在減少節(jié)流損失的同時保持了調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。高溫蒸發(fā)器5和低溫蒸發(fā)器6之間的距離L為尾氣排氣管道總長的2/7，高溫多級透平膨脹機7為6級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機7的第3級，熱量回收效率提高了6%，取得了意想不到的效果。
[0075]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，其特征是，包括車載、機架、轉(zhuǎn)盤、槽刀、氣缸、調(diào)節(jié)桿和發(fā)動機能量回收系統(tǒng)，車載由發(fā)動機驅(qū)動，多個槽刀均布在轉(zhuǎn)盤上，所述轉(zhuǎn)盤由液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤通過機架與車載相連，機架與車載鉸接，氣缸通過調(diào)節(jié)桿與機架相連；挖槽機工作時，通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，同時通過氣缸和調(diào)節(jié)桿來調(diào)節(jié)挖槽的深度，完成一處挖槽后通過調(diào)節(jié)桿拉起轉(zhuǎn)盤，發(fā)動機驅(qū)動車載到下一處挖槽;所述發(fā)動機尾氣能量回收系統(tǒng)用于回收發(fā)動機尾氣的能量，其包括散熱器、發(fā)動機、回水蒸發(fā)器、高溫換熱回路、低溫換熱回路、蓄電池組、逆變器及變頻器、背壓調(diào)節(jié)風機;所述散熱器與發(fā)動機相連，散熱器通過冷卻水將發(fā)動機的熱量轉(zhuǎn)移到散熱器上，并通過散熱器的表面散熱;發(fā)動機的尾氣依次經(jīng)過背壓調(diào)節(jié)風機、高溫蒸發(fā)器、低溫蒸發(fā)器冷卻后排至大氣； 高溫換熱回路包括依次相連的高溫循環(huán)栗、高溫蒸發(fā)器、高溫多級透平膨脹機和高溫冷凝器，高溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)為水，高溫蒸發(fā)器安裝在背壓調(diào)節(jié)風機后的高溫尾氣管道上，經(jīng)高溫冷凝器冷卻的介質(zhì)水由高溫循環(huán)栗打入高溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水隨后進入高溫多級透平膨脹機做功； 低溫換熱回路包括依次相連的低溫循環(huán)栗、低溫蒸發(fā)器、中間抽汽過熱器、低溫多級膨脹機和低溫冷凝器，低溫換熱回路內(nèi)流動的介質(zhì)是R245f a，低溫蒸發(fā)器安裝在經(jīng)過高溫蒸發(fā)器后的低溫尾氣管道上;經(jīng)低溫冷凝器冷卻的介質(zhì)R245fa由低溫循環(huán)栗打入低溫蒸發(fā)器內(nèi)，加熱后的介質(zhì)水經(jīng)過中間抽汽過熱器加熱后進入低溫多級膨脹機做功；中間抽汽過熱器為管式換熱器，加熱熱源來自高溫多級透平膨脹機的中間級抽汽;還包括調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥根據(jù)中間抽汽過熱器后的R245fa溫度反饋和高溫多級透平膨脹機內(nèi)的壓力反饋，用于調(diào)節(jié)中間級抽汽的流量，當中間抽汽過熱器后的R245f a溫度反饋值大于或者小于設定的中間抽汽過熱器后的R245fa溫度值時，自動關(guān)小或者開大調(diào)節(jié)閥的開度，同時當高溫多級透平膨脹機內(nèi)的壓力反饋值小于設定的高溫多級透平膨脹機內(nèi)的壓力閉鎖值時，自動閉鎖調(diào)節(jié)閥開啟，加熱后的中間級抽汽回流到高溫換熱循環(huán)回路;高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器之間的距離L為尾氣排氣管道總長的3/4，高溫多級透平膨脹機為3級膨脹機，中間級抽汽取自高溫多級透平膨脹機的第2級； 高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器均采用屏式-螺旋換熱管，在尾氣入口 一側(cè)的前半段采用錯列布置的屏式換熱管，后半段采用螺旋換熱管;所述發(fā)動機到散熱器的冷卻水回水管道上還設置有回水蒸發(fā)器，用于回收發(fā)動機冷卻水回水的熱量，其冷卻源取自低溫循環(huán)栗的中間抽頭，經(jīng)加熱后的中間抽頭出來的R245fa回到中間抽汽過熱器的入口處;所述高溫蒸發(fā)器和低溫蒸發(fā)器整體設置在圓筒式的換熱殼體中，換熱殼體由前殼體和后殼體通過螺栓扣合而成，前殼體的長度與屏式換熱管的水平長度相同，后殼體的長度與螺旋換熱管的水平長度相同；所述屏式換熱管上設置有多個振打器，振打器由蓄電池組供電;所述前殼體的底部呈弧形，在弧形底部的最低點處還設置有排污口，用于定期排出屏式換熱管上振落的污物； 低溫多級膨脹機和高溫多級透平膨脹機之間通過聯(lián)軸器同軸連接，在系統(tǒng)啟動初期，低溫換熱回路中的R245fa先于高溫換熱回路中的水到達汽化溫度，低溫多級膨脹機首先啟動，同時通過聯(lián)軸器帶動高溫多級透平膨脹機低速預轉(zhuǎn)動，起到減小高溫多級透平膨脹機的啟動壓力，縮短啟動時間的作用;在系統(tǒng)停止時，高溫多級透平膨脹機首先惰走減速，同時通過聯(lián)軸器帶動低溫多級膨脹機減速，以減少低溫膨脹機的惰走時間，起到減小低溫多級膨脹機的鼓風摩擦，防止葉片過熱的作用； 還包括蓄電池組、逆變器及變頻器，高溫多級透平膨脹機的一端與蓄電池組相連，蓄電池組用于儲存由膨脹機的動能轉(zhuǎn)化而來的電能；蓄電池組與逆變器及變頻器相連，逆變器用于將蓄電池的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，變頻器用于驅(qū)動背壓調(diào)節(jié)風機并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速;背壓調(diào)節(jié)風機用于減低并控制發(fā)動機的背壓，運行時通過檢測到的排氣壓力反饋來調(diào)節(jié)背壓調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速從而調(diào)節(jié)背壓在最佳值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能量可回收的轉(zhuǎn)盤式挖槽裝置，其特征是，所述低溫多級膨脹機和高溫多級透平膨脹機分別通過高溫進汽閥和低溫進氣閥調(diào)節(jié)各自的進汽量，采用的高溫進汽閥和低溫進氣閥的流量穩(wěn)定區(qū)為30%?100%額定流量，當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量大于30%各自額定流量時，高溫進汽閥或低溫進汽閥保持全開以避免節(jié)流損失，通過調(diào)節(jié)高溫循環(huán)栗或者低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速來改變膨脹機的出力；當高溫換熱回路或低溫換熱回路循環(huán)流量小于30%各自額定流量時，保持高溫循環(huán)栗或低溫循環(huán)栗的轉(zhuǎn)速不變，通過控制高溫進汽閥或低溫進汽閥的開度來調(diào)節(jié)膨脹機的出力。
【文檔編號】E02F5/02GK105863875SQ201610188303
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】時建華
【申請人】時建華