本发明专利技术公开了一种利用透平膨胀机的管网压力能方法及装置，所述装置包括调压系统、发电系统、以及智能控制系统。所述调压系统包括与高压管网通过管道进气的透平膨胀机，与膨胀机的出气口连接的温压平衡器，与温压平衡器连接的复热器，复热器的出气口与低压管网连接；所述发电系统包括与膨胀机连接的变速箱，与变速箱连接的发电机，发电机与下游用户电源连接；所述智能控制系统包括PLC、第一、二压力变送器、第一、二温度变送器、速度变送器以及膨胀机。本发明专利技术不仅充分利用了联优透平膨胀机机械效率高、安装灵活便捷、用途广泛的特点，能够在一定程度上避免因流量突变导致传动轴断裂，并且无需油水分离器，节约成本，安全可靠，便于推广与使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种天然气管网压力能回收利用领域，具体涉及一种利用透平膨胀机的管网压力能工艺及装置。
技术介绍
天然气以高压方式通过长输管道送入终端用户后，通常需要调压设备进行调压处理，以便用气设施匹配。国内外的现实情况是，调压过程中天然气内蕴含的巨大压力能不仅被白白浪费掉，而且还因为急剧降温对调压及管道设备运行安全造成威胁。而天然气压力能回收不仅解决调压站用电困难的问题，而且利用了其蕴含的压力能，提高燃气系统的经济性。目前，天然气压力能的回收工艺中一般用的是膨胀机，主要包括活塞式膨胀机和透平膨胀机，相对于活塞式膨胀机，透平膨胀机具有流量大、结构简单、体积小、效率高运转周期长而被广泛应用于各种低温设备中。中国专利CN103422899针对偏远地区设计了一套小型天然气管网压力能发电的工艺及装置，该工艺利用膨胀功带动发电机发电，但是所使用的膨胀机机械效率较低，发电量小。中国专利CN105114131A专利技术了一膨胀发电与压缩制冷的装置，有效将机械能与冷能充分利用。中国专利CN105401990A提供一种天然气压力能发电调压装置及方法，通过控制部调整各阀门的开度以及膨胀机和发电机的转速,将低压管网前端的天然气压力调至设定水平，对压力能进行了回收。中国专利CN104989459A提供了一种智能化天然气管网压力能发电装置控制方法，实现了储电系统与发电系统的综合高效利用。以上专利都充分对压力能进行了回收，并未针对膨胀过程高速运转引起轴的断裂提出解决方案。中国专利CN102767398A涉及一种透平膨胀机与叶轮主轴的配合结构，可满足低温高速旋转状态下的可靠的传动连接要求。中国专利CN102767401A涉及一种透平膨胀机的外功输出装置的传动轴支承机构，确保与轴瓦腔相配合的传动轴之间的配合效果。但是实际效果并不明显，并且对于膨胀过程高速运转引起传动轴的断裂问题的解决并未起到实质性效果。有鉴于此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
针对以上专利及文献存在且尚未解决的问题，本专利技术提供一种利用透平膨胀机的管网压力能回收工艺及装置，整套工艺简单、无需增加油水分离器、经济性好，并且使用改进的联优膨胀机，采用高密封机构以及N2微正压进而阻碍润滑油渗泄和天然气，安全高效，适用范围广，并且增加了一套制动系统，缓解因天然气流量变化而导致传动轴断裂的情况。本专利技术的技术方案如下：一种利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中，所述装置包括调压系统、发电系统、以及智能控制系统；所述调压系统包括与高压管网通过管道进气的透平膨胀机(5)，与膨胀机的出气口连接的温压平衡器(6)，与温压平衡器连接的复热器(7)，复热器的出气口与低压管网连接；所述发电系统包括与膨胀机连接的变速箱(12)，与变速箱连接的发电机(14)，发电机与下游用户电源(15连接；所述智能控制系统包括PLC(17)、高压管网与透平膨胀机(5)之间依次设有的第一电控阀(1)、第一压力变送器(2)、第一温度变送器(3)和第一流量调节阀(4)，复热器(7)与低压管网之间依次设有的第二压力变送器(8)、第二温度变送器(9)、第一电控阀(10)和第二流量调节阀(11)以及变速箱(12)与发电机(14)之间设有速度变送器(13)以及透平膨胀机(5)。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述从高压管网进来的天然气其压力范围一般在1.6-4MPa之间。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述透平膨胀机(5)为改进的联优膨胀机，采用的是叶轮式透平膨胀机；优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述叶轮式透平膨胀机(5)其传动轴(18)连接叶轮的一侧采用完全密封的方式，连接配接机组的传动轴(18)一侧，围绕润滑油通道引入密封结构(19)。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述密封为左端引入气体流通通道(21)，其气体为惰性的N2，右端传动轴(18)与制动机构(23)、法兰盘(20)之间通过进油通道(22)引入润滑油。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：在膨胀机的右端传动轴(18)上，即与变速箱(12)连接的左侧添加一个制动系统。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述制动系统包括承接平面(25)磨砂盘(26)、法兰(27)、压板(上)(28)、弹簧(29)、压板(下)(30)、滚珠(31)、传感线(32)、固定盘(33)。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述固定盘(23)为不锈钢材质。优选的，所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中：所述压板(28)、(30)采用弹性及耐磨性好的顺丁橡胶或丁腈橡胶。一种利用透平膨胀机的管网压力能方法，基于所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其中，所述方法包括以下几个步骤:S100、从高压管网过来的天然气，满足1.6-4MPa时打开第一电控阀(1)以及第一流量调节阀(4)，进入到透平膨胀机(5)，此时经膨胀过后的天然气，先后经过温压平衡器和复热器进行回温后，再经过第二电控阀(10)和第二流量调节阀(11)进入低压管网；S200、高压管网天然气经透平膨胀机(5)后将压力能转化为机械能，通过变速箱(12)使转子转速匹配于发电机(14)，进而供给下游用户电源(15)；S300、当天然气流量突增时通过电控阀(1)调节；当流量突减时，此时通过膨胀机(5)与第一压力传感器(2)的联动，通过传感线(31)带动固定在承接平面(25)的压片(28)往轴心方向压，进而弹簧下端压板(下)(30)与磨砂盘(26)接触，产生摩擦力，通过滚珠(30)与传动轴(18)连接，进而达到制动目的；当恢复正常流量时，弹簧(29)带动压板(下)(30)回位，此时压板(32)与磨砂盘(26)不接触，传动轴正常运转，整个过程信号反馈到到PLC(17)，PLC(17)发出控制指令后又控制各个控制系统部件。相对于现有技术，本专利技术具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术装置机械效率高、安全系数好。采用改进的联优膨胀机，安装灵活，密封系统好，有效保证天然气的外泄以及避免天然气与润滑油接触产生爆炸；(2)用途广泛。采用高膨胀比的透平膨胀机，对于低温领域的余压余热利用、天然气液化都有很好的应用；(3)有效避免因天然气流量突变而导致传动轴断裂的情况。通过增加制动系统，第一压力变送器反馈到PLC的信号，通过PLC进行控制作用到制动系统的传感线，进而带动压板向轴心方向运动，进一步与磨砂盘接触，从而达到制动的目的；(4)工艺简单、易控制。整个过程包括调压、发电以及控制系统，无需油水分离器，气体干净，耗能少；(5)经济效益好。通过利用调压过程中产生的压力能进行发电，不仅节约了减压阀带来的昂贵费用，又可将这部分能量进行做功。附图说明图1为本专利技术利用透平膨胀机的管网压力能工艺流程图。图2为本专利技术图1中改进的联优膨胀机截面示意图。图3为本专利技术图2中制动系统的侧视图。图中所示：第一电控阀1、第一压力变送器2、第一温度变送器3、第一流量调节阀4、透平膨胀机5、温压平衡器6、复热器7、第二压力变送器8、第二温度变送器9、第二电控阀10、第二流量调节阀11、变速箱12、速度变送器13、发电机14、电源15、减压阀16、PLC17本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于，所述装置包括调压系统、发电系统、以及智能控制系统；所述调压系统包括与高压管网通过管道进气的透平膨胀机(5)，与膨胀机的出气口连接的温压平衡器(6)，与温压平衡器连接的复热器(7)，复热器的出气口与低压管网连接；所述发电系统包括与膨胀机连接的变速箱(12)，与变速箱连接的发电机(14)，发电机与下游用户电源(15连接；所述智能控制系统包括PLC(17)、高压管网与透平膨胀机(5)之间依次设有的第一电控阀(1)、第一压力变送器(2)、第一温度变送器(3)和第一流量调节阀(4)，复热器(7)与低压管网之间依次设有的第二压力变送器(8)、第二温度变送器(9)、第一电控阀(10)和第二流量调节阀(11)以及变速箱(12)与发电机(14)之间设有速度变送器(13)以及透平膨胀机(5)。
【技术特征摘要】
1.一种利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于，所述装置包括调压系统、发电系统、以及智能控制系统；所述调压系统包括与高压管网通过管道进气的透平膨胀机(5)，与膨胀机的出气口连接的温压平衡器(6)，与温压平衡器连接的复热器(7)，复热器的出气口与低压管网连接；所述发电系统包括与膨胀机连接的变速箱(12)，与变速箱连接的发电机(14)，发电机与下游用户电源(15连接；所述智能控制系统包括PLC(17)、高压管网与透平膨胀机(5)之间依次设有的第一电控阀(1)、第一压力变送器(2)、第一温度变送器(3)和第一流量调节阀(4)，复热器(7)与低压管网之间依次设有的第二压力变送器(8)、第二温度变送器(9)、第一电控阀(10)和第二流量调节阀(11)以及变速箱(12)与发电机(14)之间设有速度变送器(13)以及透平膨胀机(5)。2.根据权利要求1所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于：所述从高压管网进来的天然气其压力范围一般在1.6-4MPa之间。3.根据权利要求1所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于：所述透平膨胀机(5)为改进的联优膨胀机，采用的是叶轮式透平膨胀机。4.根据权利要求3所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于：所述叶轮式透平膨胀机(5)其传动轴(18)连接叶轮的一侧采用完全密封的方式，连接配接机组的传动轴(18)一侧，围绕润滑油通道引入密封结构(19)。5.根据权利要求3所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于：所述密封为左端引入气体流通通道(21)，其气体为惰性的N2，右端传动轴(18)与制动机构(23)、法兰盘(20)之间通过进油通道(22)引入润滑油。6.根据权利要求3所述的利用透平膨胀机的管网压力能装置，其特征在于：在膨胀机的右端传动轴(18)上，即与变速...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜琳琳，游咏，陈春玲，许嘉欣，梁志杰，
申请(专利权)人：深圳市燃气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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