CN105065066A - 一种燃气管道内置的发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气管道内置的发电装置，包括：接管式外壳，所述接管式外壳两端分别设置有用于连接燃气管道的法兰；发电装置，固定设置在所述接管式外壳内，包括防爆发电机、连接在所述防爆发电机转子上的叶轮；具有防爆和密封功能的导线接线出口，所述导线接线出口用于连接防爆发电机的电力输出端及稳压器。本发明装置成管段状，可直接安装在现有管道上（置换原有管段），占地面积小，运输安装灵活；一次启动后无需人员操作，可用于偏远地区，运行成本低；结构简单，设备少，易加工，投资成本低。

Description

一种燃气管道内置的发电装置

技术领域

本发明属于天然气压力能利用领域，涉及一种燃气管道内置的发电装置。

背景技术

目前在燃气管网管理过程中，不能及时对事故进行很好的预警，在应对燃气管道大面积泄漏、爆炸等危机事故面前，管理调度手段苍白无力。完整的燃气管网监控系统对于燃气运营的正常进行非常重要。一个自动化程度高，功能完善的监控系统可以极大地提高工作效率，保证燃气运营安全、可靠的运行。

要实现全网监控，需要在一定间隔范围内设置监控仪表，而监控仪表需要电力维持运行。由于监控点多且很多位于偏远地区，为仪表特地牵拉一根电线成本太高，且审批复杂，故急需找到一种能就地给仪表提供电能的方法。

天然气管网的压力远高于用户所需要的压力，蕴藏有巨大的压力能，利用压力能就地发电供仪表使用是一种切实可行的方案。传统的压力能利用装置占地面积太大且需要工作人员操作，不普遍适用于为仪表供电。因此，开发一种结构简单的管道内置防爆发电机具有现实可行意义。

中国发明专利申请CN101280723A针对高压天然气分输站、城市门站等降压过程中造成巨大能量损失的问题，公开了一种天然气管网压力能在燃气轮机作功领域的回收利用方法及装置。该发明选用涡流管完成天然气降压调压过程，用低温天然气流冷却压气机的进气，使进气质量流量增大，因而可大大提高燃气轮机的经济性，使压力能得到了有效的利用，但该专利未利用压力能进行发电。中国发明专利申请CN101245956A将天然气压力能用于膨胀发电、液化天然气自身重质组分（比如C₂，C₃等）以及将压力能转换成冷能作进一步应用。该发明以较低的运行成本将压力能转换成冷能，通过冷媒供调压站周边的冷库、冷水空调、废旧橡胶深冷粉碎等冷量用户使用，或制成冰块、干冰产品外运销售等，从而取得巨大经济效益，提高能源利用效率。但该发明未涉及发电，且因该发明所提方法较为理论化，工业实际应用受限较大。中国发明专利申请CN101852529A公开了一种利用天然气管网压力能制冷用于冷库和冷水空调工艺的高效利用方法，但同样该技术未涉及压力能发电过程。上述这些专利技术都是通过特定设备有效回收天然气管网压力能的技术方法，且发电时要求天然气压力降和流量相对稳定，制冷时一般要求制冷温度较低，故而存在一定的局限性。中国发明专利申请CN203430574U公开了一种利用小型天然气管网压力能发电的装置，但该专利主要针对调压站、计量站等这些可间断、封闭性、小功率（1-5KW）的小型用户。因此，不论是从发电功率，占地面积和设备、运行成本来考虑，该专利都不适合用于管网仪表发电，特别是偏远地区管网仪表发电。

上述现有专利均未涉及针对仪表功率发电的小型天然气管网发电，而目前管网仪表因其各种特殊地理位置和很小的用电需求，搭建电网或现有的压力能利用装置，经济性和灵活性都太差。而一种结构简单的管道内置发电装置则能在低成本的条件下满足类仪表功能需求，并能灵活的运输安装在各种已有燃气管网的地方。

发明内容

本发明的目的在于，针对智能化管网建设所需的仪表的供能问题，提供了一种利用燃气管网压力能发电，就地供能仪表的结构简单，占地面积小，一次启动后无需人员操作的燃气管道内置发电装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种燃气管道内置的发电装置，包括：

接管式外壳，所述接管式外壳两端分别设置有用于连接燃气管道的法兰；

发电装置，固定设置在所述接管式外壳内，包括防爆发电机、连接在所述防爆发电机转子上的叶轮；

具有防爆和密封功能的导线接线出口，所述导线接线出口用于连接防爆发电机的电力输出端及稳压器。

进一步地，当接管式外壳内的天然气压力大于等于1.6MPa时，叶轮为6至10片叶片的高压管道叶轮；当接管式外壳内的天然气压力低于1.6MPa时，叶轮为低于5片叶片的低压管道叶轮。

进一步地，所述叶轮的叶片为平底机翼型，叶片沿轮毂均匀排列。

进一步地，所述叶轮的叶片叶顶安装角为6-15°，叶片叶底安装角为15-25°，叶片在叶根处不重叠。

进一步地，所述叶轮通过内螺纹与防爆电机转轴的外螺纹相连接，所述叶轮的内螺纹的旋向与叶轮工作时的旋转方向同向，这样避免了叶轮在工作过程中松动。

进一步地，所述接管式外壳内设置有用于固定防爆发电机的发电机金属套筒，所述发电机金属套筒两侧对称设置有两个焊接在接管式外壳内壁上的固定铁条，所述的固定铁条上设置有限制防爆发电机轴向位置的螺纹孔，所述发电机金属套筒上还设置有旋入螺栓的螺纹孔，用于限制所述防爆发电机径向位置。

进一步地，所述导线接线出口包括设置在接管式外壳上的中空螺纹柱、与所述中空螺纹柱的内螺纹相连接的高压密封接线柱，所述高压密封接线柱输入端的金属接口与防爆发电机电力输出端之间连接有内导线，所述高压密封接线柱输出端的金属接口通过外导线连接稳压器。

进一步地，所述接管式外壳与天然气管道之间还连接有变径接管，所述变径接管包括变径管、分别设置在所述变径管两端的法兰。当接管式外壳的直径与燃气管道直径相差太大时，在两者之间设置变径管，接口之间都用法兰连接，这样方便了装置的安装，同时体积小，占地面积小，方便了装置的运输。

相比现有技术，本发明通过燃气流过叶轮时的压力带动叶轮旋转，叶轮与防爆发电机转轴相连，带动转轴旋转发电，导线连接稳压装置，将不同流速下发出的电压稳定在设置范围内，从而实现了压力能到电能的转化，结构简单，安装方便，占地少，能在低成本的条件下满足类仪表功能需求，并能灵活的运输安装在各种已有燃气管网的地方。

附图说明

图1为本发明实施例一的总体结构示意图。

图2为图1中A向视图。

图3为本发明实施例二的变径接管结构示意图。

图中所示为：1-接管式外壳；2-第一法兰；3-第二法兰；4-叶轮；5-发电机金属套筒；6-螺栓；7-螺纹柱；8-防爆电机；9-内导线；10-高压密封接线柱；11-第三法兰；12-变径管；13-第四法兰；14-外导线；15-稳压器；16-固定铁条。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

在本发明的一个实施例中，如图1和图2所示，一种燃气管道内置的发电装置，包括：接管式外壳1，所述接管式外壳1两端分别设置有用于连接燃气管道的法兰，即第一法兰2和第二法兰3，其中第一法兰2与来气端燃气管道法兰相连，第二法兰3与下游端燃气管道的法兰相连；发电装置，固定设置在所述接管式外壳1内，包括防爆发电机8、连接在所述防爆发电机8转子上的叶轮4；具有防爆和密封功能的导线接线出口，所述导线接线出口用于连接防爆发电机8的电力输出端及稳压器15，当流经叶轮4的燃气流速慢时，叶轮4转速慢，防爆发电机8发电电压低；当流经叶轮4的燃气流速快时，叶轮4转速快，防爆发电机8发电电压高，通过稳压器15将发电电压稳定在设定范围内，供监控仪表使用。

具体来说，当接管式外壳1内的天然气压力大于等于1.6MPa时，叶轮4为6到10片叶片的高压管道叶轮；当接管式外壳1内的天然气压力低于1.6MPa时，叶轮4为低于5片叶片的低压管道叶轮，流经的燃气气流靠作用在叶轮4上的压力使叶轮4发生转动，压力能转化为机械能，叶轮4带动防爆发电机8转轴转动，将机械能转化为电能。

具体来说，所述叶轮4的叶片为平底机翼型，叶片沿轮毂均匀排列。

具体来说，，所述叶轮4的叶片叶顶安装角为6-15°，叶片叶底安装角为15-25°，叶片在叶根处不重叠。

具体来说，，所述叶轮4通过内螺纹与防爆电机8转轴的外螺纹相连接，所述叶轮4的内螺纹的旋向与叶轮4工作时的旋转方向同向，这样避免了叶轮在工作过程中松动。

进一步地，所述接管式外壳1内设置有用于固定防爆发电机8的发电机金属套筒5，所述发电机金属套筒5两侧对称设置有两个焊接在接管式外壳1内壁上的固定铁条16，所述的固定铁条16上设置有限制防爆发电机8轴向位置的螺纹孔，所述发电机金属套筒5上还设置有旋入螺栓6的螺纹孔，通过旋入螺栓6的深度来调节发电机金属套筒5空间大小，从而限制和固定防爆发电机8的径向位置。

具体地，所述导线接线出口包括设置在接管式外壳1上的中空螺纹柱7、与所述中空螺纹柱7的内螺纹相连接的高压密封接线柱10，中空螺纹柱7带内螺纹的，高压密封接线柱10输入端带有外螺纹，二者通过螺纹连接。所述高压密封接线柱10输入端的金属接口与防爆发电机8电力输出端之间连接有内导线9，所述高压密封接线柱10输出端的金属接口通过外导线14连接稳压器15。

在本发明的另一个实施例中，如图3所示，所述接管式外壳1两端与天然气管道之间各连接有一个变径接管，所述变径接管均包括变径管12、分别设置在所述变径管12大段端的第三法兰11和和小端的第四法兰13，安装时，一个变径接管的第四法兰13与来气端燃气管道法兰相连，第三法兰11与接管式外壳1的第一法兰2相连接，另一个变径接管的第三法兰11与接管式外壳1的第二法兰3相连接，第四法兰13与下游端燃气管道法兰相连。当接管式外壳的直径与燃气管道直径相差太大时，在两者之间设置变径管，接口之间都用法兰连接，这样方便了装置的安装，同时体积小，占地面积小，方便了装置的运输。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明装置成管段状，可直接安装在现有管道上（置换原有管段），占地面积小，运输安装灵活。

（2）本发明一次启动后无需人员操作，可用于偏远地区，运行成本低。

（3）本发明装置结构简单，设备少，易加工，投资成本低。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃气管道内置的发电装置，其特征在于，包括：

接管式外壳(1)，所述接管式外壳(1)两端分别设置有用于连接燃气管道的法兰；

发电装置，固定设置在所述接管式外壳(1)内，包括防爆发电机(8)、连接在所述防爆发电机(8)转轴上的叶轮(4)；

具有防爆和密封功能的导线接线出口，所述导线接线出口用于连接防爆发电机(8)的电力输出端及稳压器(15)。

2.根据权利要求1所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：当接管式外壳(1)内的天然气压力大于等于1.6MPa时，叶轮(4)为6至10片叶片的高压管道叶轮；当接管式外壳(1)内的天然气压力低于1.6MPa时，叶轮(4)为低于5片叶片的低压管道叶轮。

3.根据权利要求2所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：所述叶轮(4)的叶片为平底机翼型，叶片沿轮毂均匀排列。

4.根据权利要求3所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：所述叶轮(4)的叶片叶顶安装角为6-15°，叶片叶底安装角为15-25°，叶片在叶根处不重叠。

5.根据权利要求4所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：所述叶轮4)通过内螺纹与防爆电机(8)转轴的外螺纹相连接，所述叶轮(4)的内螺纹的旋向与叶轮(4)工作时的旋转方向同向。

6.根据权利要求1所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：所述接管式外壳(1)内设置有用于固定防爆发电机(8)的发电机金属套筒(5)，所述发电机金属套筒(5)两侧对称设置有两个焊接在接管式外壳(1)内壁上的固定铁条(16)，所述的固定铁条(16)上设置有限制防爆发电机(8)轴向位置的螺纹孔，所述发电机金属套筒(5)上还设置有旋入螺栓(6)的螺纹孔，用于限制所述防爆发电机(8)径向位置。

7.根据权利要求1所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：所述导线接线出口包括设置在接管式外壳(1)上的中空螺纹柱(7)、与所述中空螺纹柱(7)的内螺纹相连接的高压密封接线柱(10)，所述高压密封接线柱(10)输入端的金属接口与防爆发电机(8)电力输出端之间连接有内导线(9)，所述高压密封接线柱(10)输出端的金属接口通过外导线(14)连接稳压器(15)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的燃气管道内置的发电装置，其特征在于：所述接管式外壳(1)与天然气管道之间还连接有变径接管，所述变径接管包括变径管(12)、分别设置在所述变径管(12)两端的法兰。