一種智能化天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種壓力能膨脹發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種智能化天然氣管網(wǎng)壓力 能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣是一種儲量大、高效、優(yōu)質(zhì)的清潔能源，隨著世界天然氣工業(yè)的快速發(fā)展， 加之對環(huán)保要求的呼聲越來越高，天然氣在能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的比例迅速提高。目前，為解決 天然長距離輸送問題，天然氣大部分采用高壓輸送的方式。高壓天然氣需調(diào)壓至中壓或低 壓后才能供用戶使用，傳統(tǒng)的調(diào)壓方式一般是通過節(jié)流閥進行節(jié)流膨脹降壓，浪費大量壓 力能的同時，低溫天然氣還對管道和設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p壞。如果能采用適當(dāng)?shù)姆绞綄@部分 壓力能進行回收利用，將在很大程度上提高天然氣的綜合利用率、實現(xiàn)節(jié)能和對管道設(shè)備 的保護。"十三五"我國初步規(guī)劃有九大天然氣田及配套輸運通道，這將要求我國逐步加強 天然氣的應(yīng)用力度，天然氣管網(wǎng)發(fā)展和壓力能回收利用將具有更加廣闊的發(fā)展空間。
[0003] 中國實用新型專利申請CNl01245956A公開了一種利用天然氣壓力能的方法，該 實用新型以較低的運行成本將壓力能轉(zhuǎn)化為冷能供給周邊冷量用戶，在提高能源利用率的 同時也獲得了巨大的經(jīng)濟效益，但該實用新型沒有提及壓力能膨脹發(fā)電，無法充分綜合利 用壓力能，實際工業(yè)應(yīng)用受限較大。
[0004] 中國實用新型專利申請CN102660341A提供了一種利用天然氣壓力能部分液化天 然氣的工藝和裝置，該實用新型充分利用了天然氣調(diào)壓站在調(diào)壓過程中高壓天然氣自身的 壓力能，采用膨脹制冷工藝液化管網(wǎng)中的部分天然氣。該裝置解決了原有調(diào)壓站工藝白白 浪費壓力能的情況，但存在該工藝系統(tǒng)復(fù)雜，液化天然氣產(chǎn)量較低，設(shè)備投資較高等問題。
[0005] 中國實用新型專利申請CN101280723A公開了一種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃氣輪機 作功領(lǐng)域的回收利用方法及裝置，提出利用發(fā)電及制冷兩種方式結(jié)合，在達到提高燃氣輪 機的出力和經(jīng)濟性的同時，使壓力能得到了有效利用，但發(fā)電時要求天然氣壓力降和流量 相對穩(wěn)定，故存在系統(tǒng)操作彈性小和設(shè)備投資高等問題，具有一定的局限性。
[0006] 中國實用新型專利申請CNl03422899A公開了小型管網(wǎng)壓力能發(fā)電的工藝及裝 置。該裝置的高壓管網(wǎng)與膨脹機的進氣口連接，膨脹機的排氣口通過溫度平衡器與中低壓 燃氣管網(wǎng)相連，能夠持續(xù)穩(wěn)定為可間斷、封閉性、小功率用戶供給穩(wěn)定電源。本實用新型專 利雖然降低了目前管網(wǎng)調(diào)壓站、計量站等封閉性、小功率的用戶因特殊的地理位置和較小 的用電需求而拉建電網(wǎng)的高額成本，涉及小型天然氣管網(wǎng)發(fā)電，但是該工藝及裝置沒有完 善的智能化控制裝置，不能根據(jù)用電情況而變化，無法實現(xiàn)遠程操作和控制，仍然面臨對這 些偏遠站廠的人員調(diào)配問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的是克服現(xiàn)有工藝技術(shù)的不足，提供一種智能化天然氣管網(wǎng)壓力 能發(fā)電裝置及其控制方法。
[0008] 本實用新型一方面提供了一種智能化天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電裝置，其方案如下：
[0009] -種智能化天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電裝置，包括管路器件系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)及智能控 制系統(tǒng)，
[0010] 所述管路器件系統(tǒng)包括通過管路依次連接于高壓管網(wǎng)和低壓管網(wǎng)之間的第一截 止閥、調(diào)壓閥、電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥、流體馬達、壓力溫度平衡器、止回閥、第二截止閥；
[0011] 所述發(fā)電系統(tǒng)包括與流體馬達輸出軸連接的發(fā)電機、連接發(fā)電機電力輸出端的穩(wěn) 壓穩(wěn)頻電源，所述穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源的輸出端包括直流電輸出端和交流電輸出端，所述直流電 輸出端依次連接智能充電器和蓄電池；
[0012] 所述的智能控制系統(tǒng)包括PLC、設(shè)置在所述調(diào)壓閥和電磁閥之間的管路上的壓力 變送器、設(shè)置在所述流體馬達和電動調(diào)節(jié)閥之間的管路上第一溫度和壓力變送器、設(shè)置在 所述流體馬達和壓力溫度平衡器之間的管路上第二溫度和壓力變送器、設(shè)置在所述壓力溫 度平衡器和止回閥之間的管路上第三溫度和壓力變送器、設(shè)置在流體馬達和發(fā)電機之間的 轉(zhuǎn)速變送器、用于檢測甲烷泄露情況的甲烷在線監(jiān)測儀、用于檢測發(fā)電機油位的液位傳感 器，所述壓力變送器、第一溫度和壓力變送器、第二溫度和壓力變送器、第三溫度和壓力變 送器、轉(zhuǎn)速變送器、甲烷在線監(jiān)測儀、液位傳感器、穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源的輸入端及直流輸出端、交 流輸出端均通過電路連接PLC。
[0013] 進一步地，所述第三溫度和壓力變送器與止回閥之間的管路上還設(shè)置有安全閥。
[0014] 進一步地，還包括與所述PLC電路連接的報警裝置，用于當(dāng)液位傳感器讀數(shù)高于 預(yù)設(shè)區(qū)間下限且低于預(yù)設(shè)區(qū)間上限一定值時、轉(zhuǎn)速變送器的讀數(shù)位于預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)且低于一 定轉(zhuǎn)速或高于一定轉(zhuǎn)速時，發(fā)出報警。
[0015] 進一步地，所述發(fā)電機為同步發(fā)電機。
[0016] 進一步地，所述流體馬達為AT220-150-17型流體馬達。
[0017] 進一步地，所述穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源選用XC-SG型三相變壓同步器。
[0018] 本實用新型另一方面提供了一種基于所述的智能化天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電裝置 的控制方法，其方案如下：
[0019] -種基于所述的智能化天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電裝置的控制方法，包括步驟：
[0020] 1)開啟系統(tǒng)，電磁閥開啟，高壓管網(wǎng)內(nèi)的天然氣流管路器件系統(tǒng)；
[0021] 2) PLC獲取壓力變送器、第一溫度和壓力變送器、第二溫度和壓力變送器、第三溫 度和壓力變送器、轉(zhuǎn)速變送器、甲烷在線監(jiān)測儀、液位傳感器、穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源的輸入端及直 流輸出端、交流輸出端、智能充電器的讀數(shù)；
[0022] 3) PLC判斷獲取的讀數(shù)自動調(diào)整各部件運行狀態(tài)，以獲得符合設(shè)定要求的低壓天 然氣及發(fā)電量，即：當(dāng)轉(zhuǎn)速變送器的讀數(shù)位于預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)且低于額定轉(zhuǎn)速時，所述PLC發(fā)出 控制指令，增加電動調(diào)節(jié)閥開度，使流體馬達輸出軸的轉(zhuǎn)速達到設(shè)定范圍；當(dāng)?shù)谌郎囟群蛪?力變送器讀數(shù)位于預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)且低于設(shè)定壓力值時，所述PLC發(fā)出控制指令，減少電動調(diào) 節(jié)閥開度使第三溫度和壓力變送器讀數(shù)達到設(shè)定壓力值；
[0023] 4)將符合設(shè)定壓力值的天然氣輸送至低壓管網(wǎng)，同時，將發(fā)電機在設(shè)定轉(zhuǎn)速下所 發(fā)電量輸送至穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源處理后分為交流電和直流電兩路，其中直流電經(jīng)智能充電器連 接蓄電池后作為儀表及閥門用電，交流電作為照明、風(fēng)機、伴熱帶的場站用電。
[0024] 進一步地，步驟3)中所述PLC判斷獲取的讀數(shù)自動調(diào)整各部件運行狀態(tài)還包括： 當(dāng)壓力變送器的讀數(shù)超過預(yù)設(shè)區(qū)間的上下限時、第三溫度和壓力變送器的讀數(shù)超過預(yù)設(shè)區(qū) 間上限時、液位傳感器讀數(shù)低于預(yù)設(shè)區(qū)間下限時、甲烷在線監(jiān)測儀的讀數(shù)達到預(yù)設(shè)值時、或 轉(zhuǎn)速變送器的讀數(shù)超過預(yù)設(shè)區(qū)間上限時，所述PLC發(fā)出控制指令，關(guān)閉電磁閥。
[0025] 進一步地，步驟3)中所述PLC判斷獲取的讀數(shù)自動調(diào)整各部件運行狀態(tài)還包括： 當(dāng)液位傳感器讀數(shù)高于預(yù)設(shè)區(qū)間下限且低于預(yù)設(shè)區(qū)間上限一定值時、轉(zhuǎn)速變送器的讀數(shù)位 于預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)且低于一定轉(zhuǎn)速或高于一定轉(zhuǎn)速時，所述PLC發(fā)出控制指令，啟動報警裝置。
[0026] 進一步地，當(dāng)蓄電池電量小于預(yù)設(shè)值時智能充電器開始為蓄電池充電，當(dāng)蓄電池 電量為滿時，智能充電器開自動停止為蓄電池充電。
[0027] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點及有益成果：
[0028] (1)本實用新型可以實現(xiàn)無人看守場站的一鍵啟動及關(guān)閉，自動調(diào)節(jié)，遠程操作與 控制。本實用新型針對大多調(diào)壓場站處于偏遠地區(qū)，用電難的問題，給出了一種智能化工藝 產(chǎn)品，該產(chǎn)品通過對流體馬達前后壓力、溫度、轉(zhuǎn)速和流體馬達的固有參數(shù)進行算法得出流 量值；通過控制流量來滿足負(fù)荷用電要求；根據(jù)負(fù)荷要求，進行信號反饋及遠傳，實現(xiàn)了一 鍵式自動開啟與關(guān)閉設(shè)備，同時具有安全報警及切斷功能，有效實現(xiàn)了場站無人操作，節(jié)約 了大量的人力，保障站廠人員的安全。
[0029] (2)裝置成本低、投資?。核x設(shè)備均為常規(guī)天然氣設(shè)備，設(shè)備的數(shù)量小、成本低， 裝置的建設(shè)投資小。更容易實現(xiàn)裝置的小型化和橇裝化，實現(xiàn)一套裝置在多個地點使用，即 裝即用，可選擇在經(jīng)濟效益更好的地方運行，實現(xiàn)較快的投資回收。
[0030] (3)工藝流程簡單易控，安全穩(wěn)定性高：本工