CN104976513A - 一种用于流体发电系统的回温装置 - Google Patents

Abstract

本发明的用于流体发电系统的回温装置，包括铝翅片管、设置在铝翅片管内的螺旋翅片和设置在铝翅片管外的换热管，换热管与铝翅片管相通,回温装置还包括电加热包和传感器，电加热包部分或全部包覆换热管，电加热包与蓄电装置相连，传感器与PLC控制器相连。本发明的用于流体发电系统的回温装置设置在发电装置下游的支路管道上，可以对发电后的低温流体进行加热回温，避免出现冷热流体交汇，从而防止管道脆化，延长了管道使用寿命，而且回温装置上加装电加热包，可以确保低温流体自动恢复到符合要求的温度后再回流至主管道内。

Description

一种用于流体发电系统的回温装置

技术领域

本发明涉及发电领域，具体涉及一种防止发电系统下游的低温流体使管道脆化的回温设备。

背景技术

目前在流体管道进行输送的过程中，由于监控、控制装置处于偏远地区，远离电网，这样会造成监控、检测等设备缺电或无电供应，存在隐患，例如天然气输送过程中有很多个调压站因位置偏远而处于缺电或者无电供应状态，造成供电困难，这些调压站/箱由于地理位置较为偏僻，经常出现由于市电供电电缆供应不及，以至场站照明和冬天伴热等必需的电力需求得不到满足，同时由于没有外供电，造成监控系统无法安装使用，数据无法实现远程监控，需要每天派巡视人员现场检查，管网设备不确定的安全隐患不能及时发现等问题也随之显现。

针对目前这些调压站用电问题，现有技术中有的在主管道上引出支路管道，在支路管道上安装流体马达或透平膨胀机发电，也有的直接在支路管道内安装内置流体发电机来发电，从而满足调压站自身用电需求，但是不管使用哪种发电装置进行发电，燃气在发电过程中都会膨胀降温，当低温的流体回流至流体管网的主管道上时，冷热流体交汇会使管道脆化，降低管道使用寿命，现有技术中的蛇形管虽然能够使发电后的低温流体有所回升，但无法满足回升的温度要求，还是存在管道容易脆化的技术问题。

发明内容

本申请的发明目的在于解决目前上述技术问题，而提供一种可以自动使发电后的低温流体回温，避免冷热流体交汇对管道的脆化作用，延长管道使用寿命的用于流体发电系统的回温装置。

为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的用于流体发电系统的回温装置，发电系统包括位于流体管网支路管道上的发电装置、与所述发电装置电力输出端相连的蓄电装置和PLC控制器，所述发电装置下游的支路管道上设置回温装置，所述回温装置包括铝翅片管、设置在铝翅片管内的螺旋翅片和设置在铝翅片管外的换热管，所述换热管与铝翅片管相通,所述回温装置还包括电加热包和传感器，所述电加热包部分或全部包覆所述换热管，所述电加热包与蓄电装置相连，所述传感器与所述PLC控制器相连。

本发明所述换热管外壁上具有多个棱条，所述棱条具有中空结构，中空结构与铝翅片管连通。

本发明所述蓄电装置具有电量监测器，所述支路管道上设有多个调节阀，所述电量监测器和调节阀分别与所述PLC控制器相连。

本发明所述蓄电装置还连接着检测或监控设备。

本发明所述发电装置为内置流体发电机，所述内置流体发电机包括外壳、固定在外壳内的发电机和位于发电机动力输入端的导流罩，所述外壳两端具有连接法兰，外壳借助连接法兰可拆卸地安装在所述支路管道上，所述发电机借助固定环或者支撑支架固定在所述外壳内。

本发明所述导流罩是由内罩体和外罩体组合而成的双层聚拢状导流结构，所述导流罩的入口端面上设有镂空折流板，所述镂空折流板包括多个呈中心对称的折流板，每个折流板具有两个相反的倾斜面，两个相反的倾斜面分别位于所述内罩体内以及内罩体和外罩体之间，两个相反的倾斜面为一体结构，中间由折弯部过渡连接，所述折弯部固定在所述内罩体上。

本发明所述外壳的外壁上设有防爆接头用于连接所述蓄电装置，防爆接头采用螺纹挤压和绝缘胶密封。

本发明所述内置流体发电机替换为流体马达或透平膨胀机。

本发明的用于流体发电系统的回温装置与现有技术相比区别在于：本发明的用于流体发电系统的回温装置通过在发电装置的下游加装回温装置，避免了回流的低温流体与主管道内的流体冷热交替，防止管道因此而脆化，延长了管道使用寿命，而且回温装置上加装电加热包，可以确保回流的流体温度能够达到温度要求，本发明还对内置流体发电机进行了改造，通过加装导流罩提高了发电量，一方面导流罩采用由内罩体和外罩体组合而成的双层聚拢状导流结构，使流体流道变小，压力增大，使燃气最大限度地冲刷叶轮，从而增大动能回收效率，另一方面导流罩的入口端面上设有镂空折流板，可以增加湍流度，相应得提高发电量，从而满足监控、检测等设备使用，同时剩余的发电量可通过蓄电装置储存起来，提供给回温装置使用，使低温流体可以自动恢复到符合要求的温度后再回流至主管道内。

附图说明

图1是本发明的含有内置流体发电机的发电系统的示意图；

图2是本发明的含有透平膨胀机的发电系统的示意图；

图3是本发明的含有流体马达的发电系统的示意图；

图4是本发明的回温装置示意图；

图5是本发明的回温装置的换热管截面图；

图6是本发明的内置流体发电机整体结构示意图；

图7是本发明的内置流体发电机的导流罩结构示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本实施例的用于流体发电系统的回温装置，应用于流体管网(例如天然气管网)支路管道2的发电系统上，即从流体管网的主管道1上接出支路管道2，然后发电系统利用支路管道2内的流体动能或压力能发电，供一些偏远地区或者没有电网区域的阀门、仪表、监控、技防等设施用电，而流体(例如天然气)在进行发电过程中会膨胀降温，当低温的流体回流至主管道时，冷热流体交汇，使管道脆化，管道使用寿命缩短，尤其当发电系统采用透平膨胀机3-1或流体马达3-2进行发电时，流体温度会大大降低，为此，本实施例在发电系统下游的支路管道2上安装回温装置6，使低温流体可以自动恢复到符合要求的温度后再回流至主管道1内。

具体地，参见图4-5，回温装置6包括铝翅片管61、设置在铝翅片管61内的螺旋翅片62和设置在铝翅片管61外的换热管63，换热管外壁上具有多个棱条，棱条具有中空结构，中空结构与铝翅片管连通，优选的，换热管上设有五个棱条，换热管的截面呈“星型”(参见图3)，这样可以增大内部低温气体与外界空气的接触面积，增强换热效果。

换热管63采用铝翅片管61材料制成，具有抗腐蚀性强、使用寿命长、操作和维修方便等优点，在铝翅片管61内设置螺旋翅片62，可以增大流体湍流度，增强了低温流体与外界空气的换热效果。

如图1-3所示，为了防止回温温度不足，该回温装置6还设置有电加热包64和传感器，电加热包64部分或全部包覆换热管63，电加热包63由发电系统供电，具体地，发电系统设有发电装置3和蓄电装置4，发电装置3电力输出端连接蓄电装置4，蓄电装置4提供电能给电加热包63。参见图1-3，发电装置3可以是内置流体发电机3、透平膨胀机3-1或流体马达3-2，具体选用何种发电装置可根据具体需求来定。

本实施例中的发电系统还包括PLC控制器5，以实现自动给电加热包63供电或断电，具体地，传感器位于回温装置6下游支路管道上，传感器与PLC控制器5相连。

实现自动给电加热包63供电或断电的自控程序如下：当传感器监测到回温装置6下游支路管道2内的流体温度低于主管道1内的温度时(允许有1摄氏度以内的容差)，PLC控制器5使蓄电装置4通电给电加热包，电加热包对换热器内的流体加热，当传感器监测到回温装置6下游支路管道2内的流体温度高于主管道1内的温度时(允许有1摄氏度以内的容差)，PLC控制器5使蓄电装置4断电停止给电加热包63加热。

该蓄电装置4还具有自动充放电功能，具体是在支路管道2上增设调节阀，蓄电装置4上设置电量监测器，电量监测器和调节阀分别与PLC控制器相连。

自动充放电的自控程序如下：当电量监测器监测到蓄电装置4电量>95％时，PLC控制器5借助调节阀自动切断支路管道2内的流体停止充电，当电量监测器监测到蓄电装置4电量<10％时，PLC控制器5自动开启调节阀进行充电。

此外，为了确保蓄电装置4的蓄电量充足，能够满足电加热包64以及监控或检测设备(例如阀门、仪表、监控、技防等设施)的用电需求，本实施例还对发电装置进行了改进，具体是采用一种内置流体发电机，通过增加流体的流速和湍流度来增加内置流体发电机的发电量。

如图6-7所示，内置流体发电机包括外壳31、固定在外壳31内的发电机32和位于发电机32动力输入端的导流罩33，外壳31两端具有连接法兰，外壳31借助连接法兰可拆卸地安装在支路管道2上，发电机32借助固定环34固定在外壳31内，该发电装置3具有小型撬装化、一体化等特点。

为了增大流体的流速，导流罩33采用由内罩体331和外罩体332组合而成的双层聚拢状导流结构，导流罩33的入口端卡固在外壳31内，聚拢端通过支架腿固定在外壳31内或者通过刚性连接件连接到固定环34上进行固定，导流罩33的外倾斜面与外壳31内壁形成的倾角为15°，导流罩33的聚拢端位于发电机32的螺旋叶轮321的外圆周面上，内罩体331的聚拢端的直径比螺旋叶轮321直径大1～2mm，这样流体由导流罩33的入口端进入到聚拢端时，流体流道变小，压力增大，使流体最大限度地冲刷叶轮，提高发电量。

如图7所示，为了增加湍流度，导流罩33的入口端面上设有用于增加湍流度的镂空折流板333，镂空折流板333包括多个呈中心对称的折板薄片，每相邻两个折板薄片间隔15度的圆心角，每个折板薄片被设计成具有两个相反倾斜面，中间由折弯部过渡连接，折弯部固定在内罩体上，其中位于内罩体内的折板薄片统一向一个方向倾斜，其倾斜面与入口端面形成10-15度夹角，位于内罩体和外罩体之间的折板薄片统一向相反的方向倾斜，其倾斜面与入口端面形成10-15度夹角，这样可以增大湍流度从而增大动能回收效率，相应的发电量提高，可以满足监控、检测等设备使用，同时剩余的发电量可通过蓄电装置4储存起来。

为了提供安全性，参见图6，外壳31的外壁上设有防爆接头35用于连接蓄电装置4，防爆接头35采用螺纹挤压和绝缘胶密封，耐压可达2.0～2.5MPa，优选的，发电机32采用防爆发电机32。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种用于流体发电系统的回温装置，发电系统包括位于流体管网支路管道上的发电装置、与所述发电装置电力输出端相连的蓄电装置和PLC控制器，所述发电装置下游的支路管道上设置回温装置，其特征在于：所述回温装置包括铝翅片管、设置在铝翅片管内的螺旋翅片和设置在铝翅片管外的换热管，所述换热管与铝翅片管相通,所述回温装置还包括电加热包和传感器，所述电加热包部分或全部包覆所述换热管，所述电加热包与蓄电装置相连，所述传感器与所述PLC控制器相连。

2.根据权利要求1所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述换热管外壁上具有多个棱条，所述棱条具有中空结构，中空结构与铝翅片管连通。

3.根据权利要求2所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述蓄电装置具有电量监测器，所述支路管道上设有多个调节阀，所述电量监测器和调节阀分别与所述PLC控制器相连。

4.根据权利要求3所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述蓄电装置还连接着检测或监控设备。

5.根据权利要求4所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述发电装置为内置流体发电机，所述内置流体发电机包括外壳、固定在外壳内的发电机和位于发电机动力输入端的导流罩，所述外壳两端具有连接法兰，外壳借助连接法兰可拆卸地安装在所述支路管道上，所述发电机借助固定环或者支撑支架固定在所述外壳内。

6.根据权利要求5所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述导流罩是由内罩体和外罩体组合而成的双层聚拢状导流结构，所述导流罩的入口端面上设有镂空折流板，所述镂空折流板包括多个呈中心对称的折流板，每个折流板具有两个相反的倾斜面，两个相反的倾斜面分别位于所述内罩体内以及内罩体和外罩体之间，两个相反的倾斜面为一体结构，中间由折弯部过渡连接，所述折弯部固定在所述内罩体上。

7.根据权利要求6所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述外壳的外壁上设有防爆接头用于连接所述蓄电装置，防爆接头采用螺纹挤压和绝缘胶密封。

8.根据权利要求7所述的用于流体发电系统的回温装置，其特征在于：所述内置流体发电机替换为流体马达或透平膨胀机。