一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種新型天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，該裝置能將天然氣管網(wǎng)中的壓力能有效的轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而進(jìn)行回收利用，通過采用PLC結(jié)合電磁閥、壓力變送器、泄露探測(cè)器和密封機(jī)撬，能夠自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電裝置的運(yùn)行狀態(tài)，在壓力超標(biāo)、燃?xì)庑孤兜葼顩r發(fā)生時(shí)能夠自行預(yù)警和聯(lián)鎖關(guān)斷，具備了優(yōu)越的安全性和穩(wěn)定性。本實(shí)用新型能夠產(chǎn)生突出的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于減少資源浪費(fèi)，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，具有重要的意義。
【專利說(shuō)明】-種天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種壓力能回收發(fā)電裝置，特別是針對(duì)天然氣管網(wǎng)壓力能回收的 發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，城市燃?xì)庵饕ㄟ^管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)輸，而在天然氣運(yùn)輸過程中，高壓天然氣 在調(diào)壓過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力降，釋放大量的能量。在國(guó)內(nèi)，天然氣降壓的過程主要通過 調(diào)壓站來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)和穩(wěn)定管網(wǎng)壓力，上游的高壓、次高壓管網(wǎng)天然氣通過調(diào)壓站調(diào)節(jié)壓力 進(jìn)入中壓管網(wǎng)，在該過程中大部分的壓力能被浪費(fèi)掉了。
[0003] 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國(guó)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)了一些針對(duì)天然氣管網(wǎng)壓力能的回收利用技術(shù)，主 要分為發(fā)電利用和制冷利用。其中，中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)CN201310347177公開了一種小 型天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電的工藝及裝置，提出了一種通過膨脹機(jī)、變速箱、發(fā)電機(jī)連接，利 用天然氣管網(wǎng)壓力進(jìn)行發(fā)電的小型發(fā)電裝置，但其發(fā)電的效率僅能提供1-5KW小功率用戶 進(jìn)行回收利用，可利用范圍很低，且對(duì)整個(gè)管網(wǎng)的安全性、損耗性考慮不足，容易造成嚴(yán)重 安全事故。
[0004] 上述的技術(shù)雖有涉及但在發(fā)電的效率、利用范圍、安全性等方面存在嚴(yán)重不足，難 W滿足實(shí)際管網(wǎng)因地理位置、特殊用電需求、安全性等多方面的需求。在資源越來(lái)越受到世 界重視的當(dāng)下，急需一種利用效率高、安全性能等各方面都更加突出的新型壓力能回收裝 置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型提出了一種新型天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，該裝置能將天然氣 管網(wǎng)中的壓力能有效的轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)而進(jìn)行回收利用，產(chǎn)生突出的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于減少資 源浪費(fèi)，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，具有重要的意義。
[0006] 具體技術(shù)方案如下：
[0007] -種天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電裝置包括；進(jìn)氣球閥、 壓力表、流量計(jì)、膨脹機(jī)、變速箱、發(fā)電機(jī)、蛇形管、第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)壓器、出氣球 閥、控制柜、第一壓力變送器、第二壓力變送器、溫度變送器；所述膨脹機(jī)進(jìn)氣口上設(shè)有管道 與天然氣管網(wǎng)連通，并從天然氣管網(wǎng)端開始，管道上依次設(shè)有進(jìn)氣球閥、壓力表、第一壓力 變送器、流量計(jì)、第一電磁閥；所述膨脹機(jī)排氣口與蛇形管的進(jìn)氣口連通；所述蛇形管的出 氣口與低壓天然氣管網(wǎng)通過管道連通，并從蛇形管出氣口方向開始，管道上依次設(shè)有第二 壓力變送器、溫度變送器、第二電磁閥、調(diào)壓器、出氣球閥；所述膨脹機(jī)的主軸與變速箱連 接，變速箱與發(fā)電機(jī)連接；
[0008] 所述控制柜包括PLC和電源，所述PLC通過導(dǎo)線分別與壓力表、流量計(jì)、膨脹機(jī)、 變速箱、發(fā)電機(jī)、第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)壓器、出氣球閥、第一壓力變送器、第二壓力變 送器、溫度變送器連接；所述電源通過導(dǎo)線與發(fā)電機(jī)電力輸出端連接，所述電源通過導(dǎo)線與 化C連接；
[0009] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述發(fā)電機(jī)為隔爆永磁發(fā)電機(jī)。
[0010] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述蛇形管是管徑為DN150的不鎊鋼 鋼管。
[0011] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述膨脹機(jī)進(jìn)氣口管徑為DN80,出氣 口管徑為DN150。
[0012] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述裝置安裝放置于密閉的空也金屬 機(jī)攘內(nèi)，機(jī)攘內(nèi)裝有泄露探測(cè)器，且機(jī)攘頂部設(shè)有防爆泄頂，所述防爆泄頂通過活動(dòng)插銷安 裝于機(jī)攘。
[0013] 上述天氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述的電源可W為逆變電源。
[0014] 上述天氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述的電源可W為UPS電源。
[0015] 上述天氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述流量計(jì)與第一壓力變送器之間的連 接管道上裝有限流孔板。
[0016] 有益效果：
[0017] 1.本實(shí)用新型可W實(shí)現(xiàn)天然氣壓力能的回收再利用，從天然氣中壓管段開孔引入 高壓天然氣，通過流量計(jì)限制統(tǒng)計(jì)天然氣流量，避免流量大幅波動(dòng)對(duì)壓力產(chǎn)生影響，再通過 膨脹機(jī)將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)壓力能的回收再利用。
[0018] 2.本實(shí)用新型提出的新型天然氣壓力能回收發(fā)電裝置，通過蛇形管道將原來(lái)低溫 天然氣與空氣換熱，升溫至0攝氏度W上，從而減少了現(xiàn)有技術(shù)中需要溫度平衡器對(duì)低溫 天然氣進(jìn)行升溫的操作步驟，大大降低了裝置的能耗和生產(chǎn)制造成本，確保了經(jīng)常放置于 偏遠(yuǎn)位置壓力能回收發(fā)電裝置的電力供給穩(wěn)定性。
[0019] 3.本實(shí)用新型提出的新型天然氣壓力能回收發(fā)電裝置，通過采用PLC結(jié)合電磁 閥、壓力變送器、泄露探測(cè)器和密封機(jī)攘，能夠自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)電裝置的運(yùn)行狀態(tài)，在壓 力超標(biāo)、燃?xì)庑孤兜葼顩r發(fā)生時(shí)能夠自行預(yù)警和聯(lián)鎖關(guān)斷，具備了優(yōu)越的安全性和穩(wěn)定性。
[0020] 4.本實(shí)用新型提出的新型天然氣壓力能回收發(fā)電裝置，通過在發(fā)電機(jī)的輸出端連 接電源，使得本發(fā)電裝置不僅能夠供給自身電力需求，還能儲(chǔ)蓄多余的電能，在發(fā)電裝置停 止工作的情況下依然能夠?yàn)檠b置的控制部件提供持續(xù)的電力2r48小時(shí)，并且能夠?qū)﹄娫?進(jìn)行人工移動(dòng)和更換，使得從壓力能回收而來(lái)的電力能夠獲得更廣泛的應(yīng)用，大大提高了 回收效果和應(yīng)用范圍。
[0021] 5.本實(shí)用新型提出的新型天然氣壓力能回收發(fā)電裝置還具有易于推廣應(yīng)用的優(yōu) 點(diǎn)，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化并將整個(gè)裝置組裝成機(jī)攘，能夠方便運(yùn)輸和安裝，安裝時(shí)直接將本裝置進(jìn) 出口并聯(lián)于原調(diào)壓管網(wǎng)即可運(yùn)行，避免了現(xiàn)場(chǎng)施工可能帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2為本實(shí)用新型的機(jī)攘結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對(duì)本 實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0025] 如圖1所示的一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電裝置包 括：進(jìn)氣球閥1、壓力表2、流量計(jì)3、膨脹機(jī)4、變速箱5、發(fā)電機(jī)6、蛇形管7、第一電磁閥8、 第二電磁閥9、調(diào)壓器10、出氣球閥11、控制柜12、第一壓力變送器13、第二壓力變送器14、 溫度變送器15 ;所述膨脹機(jī)4進(jìn)氣口上設(shè)有管道與天然氣管網(wǎng)連通，并從天然氣管網(wǎng)端開 始依次設(shè)有進(jìn)氣球閥1、壓力表2、第一壓力變送器13、流量計(jì)3、第一電磁閥8 ;所述膨脹機(jī) 4排氣口與蛇形管7的進(jìn)氣口連通；所述蛇形管7的出氣口與低壓天然氣管網(wǎng)連通，并從蛇 形管7出氣口方向開始，管道上依次設(shè)有第二壓力變送器14、溫度變送器15、第二電磁閥9、 調(diào)壓器10、出氣球閥11 ;所述膨脹機(jī)4的主軸與變速箱5連接，變速箱5與發(fā)電機(jī)6連接；
[0026] 所述控制柜11包括PLC和電源，所述PLC采用的是西口子S7-300型號(hào)化C，并且 通過導(dǎo)線分別與壓力表2、膨脹機(jī)4、變速箱5、發(fā)電機(jī)6、第一電磁閥8、第二電磁閥9、調(diào)壓 器10、出氣球閥11、第一壓力變送器13、第二壓力變送器14、溫度變送器15連接；所述的電 源為逆變電源，電源配置為：輸入電壓380V/220V，輸出電壓24V，最大電流20Ah，能夠支持 無(wú)充態(tài)放電時(shí)間2r48小時(shí)，逆變電源通過通過導(dǎo)線與發(fā)電機(jī)電力輸出端、PLC模塊連接， 因此能夠進(jìn)行充電和為電磁閥、壓力表等零部件供電；
[0027] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置通過進(jìn)氣口 I、出氣口 0 W并聯(lián)的方式連接 于原調(diào)壓管網(wǎng)B上。
[0028] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述發(fā)電機(jī)6是發(fā)電功率為 5. 5-10KW，型號(hào)EXDIIBT4B35的隔爆永磁發(fā)電機(jī)，所述膨脹機(jī)4型號(hào)為XA-00。
[0029] 上述天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述蛇形管7是采用管徑為DN150的 不鎊鋼鋼管。
[0030] 如圖1和圖2所示，其中所述裝置安裝放置于密閉的空也金屬機(jī)攘20內(nèi)，機(jī)攘20 內(nèi)裝有泄露探測(cè)器19,泄露探測(cè)器19通過導(dǎo)線與化C 17連接，且機(jī)攘側(cè)面設(shè)有若干的透氣 安裝板21，機(jī)攘頂部設(shè)有若干防爆泄頂22,防爆泄頂通過活動(dòng)螺栓與機(jī)攘連接。保證在本 裝置發(fā)生煤氣泄漏時(shí)能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警和保護(hù)，防爆泄頂能在發(fā)生爆炸時(shí)向上活動(dòng)移動(dòng)一 段距離，從而制造足夠縫隙將壓力瀉出，W機(jī)攘因壓力過大彈射傷人。
[00引]實(shí)施例：
[0032] 參考圖1，安裝應(yīng)用本壓力能回收發(fā)電裝置時(shí)，直接將本裝置進(jìn)出口并聯(lián)于原調(diào)壓 管網(wǎng)B即可運(yùn)行，從天然氣高壓管段A開孔并打開進(jìn)氣球閥1引入高壓天然氣，通過限流孔 板16限制天然氣流量，避免流量大幅波動(dòng)對(duì)壓力產(chǎn)生影響。高壓天然氣進(jìn)入膨脹機(jī)4,天 然氣壓力由高壓降至中低壓，再進(jìn)入蛇形管7,將原-1(TC左右的天然氣通過與常溫空氣換 熱，升溫至0攝氏度W上，進(jìn)入調(diào)壓器10,調(diào)節(jié)壓力至0. IMPa，再匯入下游天然氣管網(wǎng)C。由 于高壓的天然氣進(jìn)入膨脹機(jī)后體積膨脹，所W膨脹機(jī)出氣口管徑設(shè)置為DN150大口徑。
[0033] 膨脹機(jī)4在天然氣膨脹作用下帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，又通過變速箱5帶動(dòng)發(fā)電機(jī)6發(fā)電。 所發(fā)出電經(jīng)過整流器、配電柜，一部分給用電設(shè)施（電磁閥、壓力變送器等)，另一部分W進(jìn) 行轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)在逆變電源中18。通過化C 17模塊的監(jiān)控，當(dāng)逆變電源充滿時(shí)，切斷充電電 路，避免逆變電源的充電時(shí)間過長(zhǎng)；當(dāng)逆變電源的電量低于總電量的90%時(shí)，合上充電電 路，繼續(xù)給逆變電源充電，從而保證能夠給現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備提供不間斷的電源。
[0034] 在本裝置運(yùn)行發(fā)電的過程中，壓力表2、第一壓力變送器13將管道入口的壓力值 W信號(hào)反饋給PLC模塊，用于顯示現(xiàn)場(chǎng)裝置的工作狀態(tài)，第二壓力變送器14將天然氣進(jìn)入 下游管網(wǎng)的壓力，通過此值的壓力信號(hào)，反饋給PLC模塊。當(dāng)壓力值超過第二壓力變送器14 的上下限值時(shí)報(bào)警，超過上上限值和下下限值時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)斷膨脹機(jī)入口處的第一電磁閥，防 止因壓力過大對(duì)下游燃?xì)夤芫W(wǎng)和裝置造成破壞。裝置運(yùn)行時(shí)，溫度變送器15還同時(shí)檢測(cè)進(jìn) 入下游管道的燃?xì)鉁囟取?br> [0035] 泄露探測(cè)器19用于檢測(cè)膨脹機(jī)攘內(nèi)天然氣泄露情況；當(dāng)檢測(cè)到天然氣含量高于 一定范圍時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)聲音報(bào)警及控制柜12顯示；當(dāng)檢測(cè)到天然氣含量高于極限某值時(shí)，現(xiàn)場(chǎng) 聲音報(bào)警、指示燈亮、控制柜12狀態(tài)顯示W(wǎng)及聯(lián)鎖關(guān)斷第一電磁閥8、第二電磁閥9,防止因 燃?xì)庑孤兑l(fā)安全問題。
[0036] 流量計(jì)3用于統(tǒng)計(jì)并顯示進(jìn)入膨脹機(jī)4的燃?xì)馊萘?，并將容量值轉(zhuǎn)化為信號(hào)反饋 至控制柜12中的PLC模塊。
[0037] 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，通過對(duì)裝置的調(diào)試，在針對(duì)不同的燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力值時(shí)能夠產(chǎn) 出不同的壓力回收電力發(fā)電效率，表1顯示了膨脹機(jī)進(jìn)氣口在不同燃?xì)鈮毫?、流量通過情 況下的發(fā)電效率：
[0038] 表1燃?xì)鈮毫?、流量與回收發(fā)電效率對(duì)比表
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電裝置包括：進(jìn)氣球閥、 壓力表、流量計(jì)、膨脹機(jī)、變速箱、發(fā)電機(jī)、蛇形管、第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)壓器、出氣球 閥、控制柜、第一壓力變送器、第二壓力變送器、溫度變送器；所述膨脹機(jī)進(jìn)氣口上設(shè)有管道 與天然氣管網(wǎng)連通，并從天然氣管網(wǎng)端開始，管道上依次設(shè)有進(jìn)氣球閥、壓力表、第一壓力 變送器、流量計(jì)、第一電磁閥；所述膨脹機(jī)排氣口與蛇形管的進(jìn)氣口連通；所述蛇形管的出 氣口與低壓天然氣管網(wǎng)通過管道連通，并從蛇形管出氣口方向開始，管道上依次設(shè)有第二 壓力變送器、溫度變送器、第二電磁閥、調(diào)壓器、出氣球閥；所述膨脹機(jī)的主軸與變速箱連 接，變速箱與發(fā)電機(jī)連接； 所述控制柜包括PLC和電源，所述PLC通過導(dǎo)線分別與壓力表、流量計(jì)、膨脹機(jī)、變速 箱、發(fā)電機(jī)、第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)壓器、出氣球閥、第一壓力變送器、第二壓力變送 器、溫度變送器連接；所述電源通過導(dǎo)線與發(fā)電機(jī)電力輸出端連接，所述電源通過導(dǎo)線與 PLC連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述發(fā)電機(jī)為隔爆永磁 發(fā)電機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述蛇形管是管徑為 DN150的不銹鋼鋼管。
4. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述膨脹機(jī)進(jìn)氣口管徑 為DN80,出氣口管徑為DN150。
5. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述裝置安裝放置于密 閉的空心金屬機(jī)撬內(nèi)，機(jī)撬內(nèi)裝有泄露探測(cè)器，且機(jī)撬頂部設(shè)有防爆泄頂，所述防爆泄頂通 過活動(dòng)插銷安裝于機(jī)撬。
6. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述的電源為逆變電 源。
7. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述的電源為UPS電源。
8. 如權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)壓力能回收發(fā)電裝置，其中所述流量計(jì)與第一壓力 變送器之間的連接管道上裝有限流孔板。
【文檔編號(hào)】F01C13/00GK204186428SQ201420496354
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】朱忠泉 申請(qǐng)人:江蘇航天惠利特環(huán)?？萍加邢薰?br>