CN111779970A - 一种天然气输送管路系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气输送管路系统，包括罐体和安装在罐体内的汽化装置，汽化装置连接有调压装置，汽化装置包括多个一端与罐体入口端相连通的磁化管，以及安装在多个磁化管另一端的锥形膨胀管，锥形膨胀管与罐体出口端相连接的广口端内转动安装有风力发电装置，磁化管上套设安装有与风力发电装置电性连接的磁化加热线圈。风力发电装置将天然气气流的动能转化为电能输送至磁化加热线圈，风力发电装置的发电功率随天然气流量大小同步变化，即磁化加热线圈的发热功率和附近的磁场强度能够根据天然气流量的大小而相应变化，对天然气具有较好的汽化和磁化效果，且通过对液态天然气汽化时释放的能量利用达到了节能的目的。

Description

一种天然气输送管路系统

技术领域

本发明涉及天然气输送技术领域，具体涉及一种天然气输送管路系统。

背景技术

天然气一般都是以液态的形式在深冷状态下保存的，液态天然气存储方便，便于运输，但是，在天然气燃烧过程中，天然气是以气态形式供给的，因此天然气必须经过汽化后才能使液态天然气变成气态，汽化后天然气再经过调压装置进行降压后通过管道向后方的设备或用户侧进行输送。

现在的天然气输送管路中，一般都是在管道上接入一个汽化器对天然气进行汽化，汽化器原理是通过将管道中的液态天然气与外部较热的空气、水等介质进行换热来使液态天然气吸热汽化。

目前，汽化器仅通过外部换热或加热的方式来对液态天然气进行汽化，汽化器所消耗的部分能源在液态天然气汽化过程中转化为天然气的内能，现有的汽化器为能够对天然气汽化过程中释放的内能进行利用，在汽化器长时间的运行过程中，不仅会消耗掉大量的能源，且会导致大量能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气输送管路系统，以解决现有技术中仅通过外部加热设备进行液态天然气进行汽化，且未对液态天然气汽化时释放的能量进行利用而导致能耗较大和能源浪费的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种天然气输送管路系统，包括罐体和安装在所述罐体内的汽化装置，所述汽化装置连接有调压装置，所述汽化装置包括多个一端与所述罐体入口端相连通的磁化管，以及安装在多个所述磁化管另一端的锥形膨胀管；

所述锥形膨胀管与所述罐体出口端相连接的广口端内转动安装有风力发电装置，所述风力发电装置通过所述锥形膨胀管内液化天然气汽化所形成的气流驱动发电，所述磁化管上套设安装有与所述风力发电装置电性连接的磁化加热线圈，所述磁化管内的液化天然气通过所述磁化加热线圈进行加热和磁化。

作为本发明的一种优选方案，所述风力发电装置包括同轴设置在所述锥形膨胀管广口端内的传动轴，以及固定安装在所述传动轴朝向所述磁化管一端的变量节流叶轮，所述传动轴的另一端安装有被其带动并与所述磁化加热线圈电性连接的发电组件，所述锥形膨胀管内安装用于对所述变量节流叶轮进行支撑的支撑部。

作为本发明的一种优选方案，所述变量节流叶轮包括固定安装在所述传动轴上的叶轮端头，以及围绕所述叶轮端头周向等分设置的多个活动叶片，所述活动叶片的内侧通过所述调压装置转动安装在所述叶轮端头上，相邻所述活动叶片相靠近的端部之间形成有流体节流通道，多个所述活动叶片通过所述调压装置驱动同步转动以调节所述流体节流通道开度。

作为本发明的一种优选方案，所述支撑部包括支撑轴承，以及连接所述支撑轴承和所述锥形膨胀管内壁的多个前端支撑杆，所述叶轮端头朝向所述磁化管的一端转动安装在所述支撑轴承上并与所述支撑轴承轴向固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述叶轮端头相对于所述支撑轴承的一端固定安装在所述传动轴的端部，所述叶轮端头内部开设有用于安装所述调压装置的腔体，所述叶轮端头侧壁上开设有与所述活动叶片一一对应的定位轴孔和弧形拉杆滑槽，所述活动叶片内侧的一端设置有转动安装在所述定位轴孔内的定位轴，所述活动叶片内侧的另一端安装有滑动插接在所述弧形拉杆滑槽中的传动杆，所述弧形拉杆滑槽位于所述传动杆以所述定位轴为圆心的旋转路径上，所述活动叶片通过所述传动杆与所述调压装置连接。

作为本发明的一种优选方案，所述调压装置包括轴向滑动安装在所述腔体内的传动滑块，以及用于驱动所述传动滑块在所述腔体内轴向往复滑动的驱动组件，所述传动杆贯穿至所述的腔体内的一端转动安装在所述传动滑块上。

作为本发明的一种优选方案，所述驱动组件包括安装在所述腔体内的电机，以及与所述电机输出轴相连接的丝杆，所述传动滑块的轴心处转动安装有与所述丝杆相配合的丝杆螺母，所述电机通过所述丝杆和所述丝杆螺母驱动所述传动滑块在所述腔体中滑动并转动。

作为本发明的一种优选方案，所述叶轮端头外套设安装有用于对所述弧形拉杆滑槽进行密封的密封滑套，所述密封滑套上贯穿开设有供所述传动杆贯穿的拉杆孔，所述密封滑套通过所述传动杆带动进行滑动和转动，且所述密封滑套上相适应地开设有供所述定位轴贯穿且与所述定位轴滑动配合的弧形定位轴滑槽，且所述弧形定位轴滑槽不与所述弧形拉杆滑槽相连通。

作为本发明的一种优选方案，所述叶轮端头相对于所述变量节流叶轮的一端固定安装有尾端密封罩，所述传动轴和所述发电组件均密封安装在所述尾端密封罩内，且所述尾端密封罩通过多个尾端支撑杆支撑在所述锥形膨胀管内壁上。

作为本发明的一种优选方案，所述磁化加热线圈包括间隔设置且相互连接的汽化段和磁化段，所述汽化段设置在所述磁化管远离所述锥形膨胀管的前端。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明风力发电装置将天然气气流的动能转化为电能输送至磁化加热线圈，风力发电装置的发电功率随天然气流量大小同步变化，即磁化加热线圈的发热功率和附近的磁场强度能够根据天然气流量的大小而相应变化，对天然气具有较好的汽化和磁化效果，且通过对液态天然气汽化时释放的能量利用达到了节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例中整体结构示意图；

图2为本发明实施例中变量节流叶轮结构示意图；

图3为本发明实施例中叶轮端头结构示意图；

图4为本发明实施例中流体节流通道结构示意图；

图5为本发明实施例中密封滑套结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-罐体；2-汽化装置；3-调压装置；4-锥形膨胀管；5-变量节流叶轮；6-磁化加热线圈；7-尾端支撑杆；8-支撑轴承；9-前端支撑杆；10-定位轴孔；11-弧形拉杆滑槽；12-定位轴；13-传动杆；14-密封滑套；15-拉杆孔；16-弧形定位轴滑槽；17-尾端密封罩；

301-传动滑块；302-驱动组件；

3021-电机；3022-丝杆；3023-丝杆螺母；

501-传动轴；502-变量节流叶轮；503-发电组件；

5021-叶轮端头；5022-活动叶片；5023-流体节流通道；

601-汽化段；602-磁化段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种天然气输送管路系统，包括罐体1和安装在罐体1内的汽化装置2，汽化装置2连接有调压装置3，其特征在于：汽化装置2包括多个一端与罐体1入口端相连通的磁化管3，以及安装在多个磁化管3另一端的锥形膨胀管4；

锥形膨胀管4与罐体1出口端相连接的广口端内转动安装有风力发电装置5，风力发电装置5通过锥形膨胀管4内液化天然气汽化所形成的气流驱动发电，磁化管3上套设安装有与风力发电装置5电性连接的磁化加热线圈6，磁化管3内的液化天然气通过磁化加热线圈6进行加热和磁化。

风力发电装置5通过对液态天然气汽化时在锥形膨胀管4内形成的气流进行利用，从而将液态天然气汽化时释放的内能转化为磁化加热线圈6供电的电能，而通电磁化加热线圈6产生的热量通过金属材质的磁化管3传导给磁化管3内的液态天然气，从而使磁化管3中的液态天然气吸热而汽化，并且，通电磁化加热线圈6附近会产生磁场，当天然气流经磁场使会被磁化以减小天然气分子团或雾滴的大小，有利于天然气更充分的燃烧。

一般的，风力发电装置5的发电功率在一定范围内随气流流速的增加而增加，而磁化管3输入锥形膨胀管4内的天然气较多即锥形膨胀管4内压力较大时，通过锥形膨胀管4流出的天然气气流流速也就越快，而磁化加热线圈6随着风力发电装置5功率的增加而增加，从而使磁化加热线圈6的产热量以及附近的磁场强度增大，以适应天然气流量的增加，保证了对液态天然气较好的汽化和磁化效果。

需要说明的是，即可以仅通过磁化加热线圈6产生的热量对磁化管3中的液态天然气进行加热使之汽化，也可以结合外部的换热设备使用，并且，磁化加热线圈6也可通过外部电源辅助供电，而无论哪种方式，通过风力发电装置5与磁化加热线圈6的配合，实现节能的同时，具有根据磁化管3中天然气流量大小来自动调节磁化加热线圈6功率的功能，有利于磁化管3中液态天然气被充分地汽化和磁化，设计巧妙且结构简单便于实施。

其中，风力发电装置5包括设置在锥形膨胀管4内的传动轴501，以及固定安装在传动轴501朝向磁化管3一端的变量节流叶轮502，传动轴501的另一端安装有被其带动并与磁化加热线圈6电性连接的发电组件503，锥形膨胀管4内安装用于对变量节流叶轮502进行支撑的支撑部。

当锥形膨胀管4内的天然气气流经过变量节流叶轮502时，变量节流叶轮502在气流的推动下驱动传动轴501转动，并通过与传动轴501相连接的发电组件503将传动轴501的动能转化为电能向磁化加热线圈6输送，发电组件503一般性地包括定子、转子、端盖和轴承等部件，发电组件503的转子与传动轴501相连接。

如图2所示，支撑部包括支撑轴承8，以及连接支撑轴承8和锥形膨胀管4内壁的多个前端支撑杆9，叶轮端头5021朝向磁化管3的一端转动安装在支撑轴承8上并与支撑轴承8轴向固定连接，通过支撑轴承8对叶轮端头5021进行限位以及支撑叶轮端头5021转动。

如图2和图4所示，变量节流叶轮502包括固定安装在传动轴501上的叶轮端头5021，以及围绕叶轮端头5021周向等分设置的多个活动叶片5022，活动叶片5022的内侧通过调压装置3转动安装在叶轮端头5021上，相邻活动叶片5022相靠近的端部之间形成有流体节流通道5023，多个活动叶片5022通过调压装置3驱动同步转动以调节流体节流通道5023开度。

调压装置3根据膨胀管内实际气压与目标气压之间的差值来进行调整，具体的，调压装置3驱动多个活动叶片5022向同一方向同步转动，使后方活动叶片5022的前端与前方活动叶片5022的后端相靠近，从而使相邻活动叶片5022之间的间隙逐渐减小，实现节流减压的目的，与节流阀通过对流体通道大小进行调整而实现调节流体输出压力的原理相同，活动叶片5022的转动幅度即叶轮上天然气通道的大小根据膨胀管内实际气压与目标气压之间的差值而进行相应调整。

如图3和图4所示，叶轮端头5021相对于支撑轴承8的一端固定安装在传动轴501的端部，叶轮端头5021内部开设有用于安装调压装置3的腔体，叶轮端头5021侧壁上开设有与活动叶片5022一一对应的定位轴孔10和弧形拉杆滑槽11，活动叶片5022内侧的一端设置有转动安装在定位轴孔10内的定位轴12，活动叶片5022内侧的另一端安装有滑动插接在弧形拉杆滑槽11中的传动杆13，弧形拉杆滑槽11位于传动杆13以定位轴12为圆心的旋转路径上，活动叶片5022通过传动杆13与调压装置3连接，即通过调压装置3驱动活动叶片5022前端的传动杆13在呈弧形的弧形拉杆滑槽11中往复运动，从而使相邻活动叶片5022之间的相互靠近或远离以实现调节流体通道大小的目的。

如图2所示，，调压装置3包括轴向滑动安装在腔体内的传动滑块301，以及用于驱动传动滑块301在腔体内轴向往复滑动的驱动组件302，传动杆13贯穿至的腔体内的一端转动安装在传动滑块301上；驱动组件302包括安装在腔体内的电机3021，以及与电机3021输出轴相连接的丝杆3022，传动滑块301的轴心处转动安装有与丝杆3022相配合的丝杆螺母3023，电机3021通过丝杆3022和丝杆螺母3023驱动传动滑块301在腔体中滑动并转动。

电机3021通过丝杆3022驱动丝杆螺母3023沿丝杆3022往复运动，使与丝杠螺母连接的传动滑块301在腔体中轴向往复滑动，且丝杆螺母3023与传动滑块301转动连接，以适应传动杆13沿弧形槽滑动时在周向进行的旋转。电机3021一般性的连接有控制系统，控制系统通过安装在锥形膨胀管4内的气压传感器来监测锥形膨胀管4内的实际气压，控制系统通过计算实际气压与目标气压之间的差值大小来控制电机3021运动，即通过通过控制电机3021来调节流体节流通道5023的大小，从而调节降压幅度。

电机3021优选的伺服电机3021或步进电机3021，伺服电机3021和步进电机3021的特性有利于控制系统流体节流通道5023开度进行精确的调节，控制系统一般性的为本领域技术人员所公知的技术手段。

为避免天然气与暴露的电机3021和发电组件503接触而存在爆炸等安全隐患，本发明提供有以下实施例：

如图4和图5所示，叶轮端头5021外套设安装有用于对弧形拉杆滑槽11进行密封的密封滑套14，密封滑套14上贯穿开设有供传动杆13贯穿的拉杆孔15，密封滑套14通过传动杆13带动进行滑动和转动，且密封滑套14上相适应地开设有供定位轴12贯穿且与定位轴12滑动配合的弧形定位轴滑槽16，且弧形定位轴滑槽16不与弧形拉杆滑槽11相连通。

密封滑套14的内壁与叶轮端头5021的外壁之间通过油封等密封部件进行密封连接，且密封滑套14的拉杆孔15与传动杆13密封配合，弧形定位轴滑槽16的设置是为了使定位轴12与密封滑套14之间可相对活动，使密封滑套14能够被传动杆13带动进行轴向和周向运动，从而使密封滑套14始终能够对弧形拉杆滑槽11进行遮盖密封，避免了锥形膨胀管4内的天然气通过弧形拉杆滑槽11进入安装有电机3021的腔体中。

如图1所示，叶轮端头5021相对于变量节流叶轮502的一端固定安装有尾端密封罩17，传动轴501和发电组件503均密封安装在尾端密封罩17内，从而避免了天然气与发电组件503相接触，并且，尾端密封罩17通过多个尾端支撑杆7支撑在锥形膨胀管4内壁上，尾端支撑杆7对一端的尾端密封罩17固定和支撑，而另一端的叶轮端头5021通过前端支撑杆9进行支撑，从而将叶轮端头5021的两端分别通过前端支撑杆9和固定在尾端支撑杆7上的尾端密封罩17进行固定，避免变量节流叶轮502发生晃动，有利于延长变量节流叶轮502以及发电组件503的使用寿命。

如图1所示，磁化加热线圈6包括间隔设置且相互连接的汽化段601和磁化段602，汽化段601设置在磁化管3远离的膨胀管的前端，磁化段602与汽化段601间隔设置，使得被汽化的天然气在磁化管3中较充分地扩散后再到达磁化段602处被磁化，有利于提高磁化效果，且磁化段602具有二次汽化的作用，有利于液态天然气被充分汽化。

汽化段601和磁化段602由同一段导体制成，或分别为加热线圈和励磁线圈以提高汽化和磁化的效果。

另外，电机3021的输出轴上套设安装有固定在腔体内壁上的失电制动器，失电制动器与电机3021由同一电源供电，即电机3021在断电后失电制动器在断电的同时将电机3021的输出轴抱死，防止活动叶片5022在气流推动下动作，在保持流体节流通道5023开度的同时，避免了电机3021受带外力而影响其使用寿命。

另外，相邻定位轴孔10在周向上的间距小于活动叶片5022在周向上的长度，以增加流体节流通道5023的开度范围，即相邻活动叶片5022之间可进行搭接，实现流体节流通道5023接近关闭的效果活动叶片5022外侧与锥形膨胀管4内壁之间未密封，从而使变量节流叶轮502通过与调压装置3组合形成可供临时封闭非完全封闭锥形膨胀管4出口端的临时阀门，临时阀门可在流体出口端或后方管路出现损坏和泄漏等情况时使用。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种天然气输送管路系统，包括罐体(1)和安装在所述罐体(1)内的汽化装置(2)，所述汽化装置(2)连接有调压装置(3)，其特征在于：所述汽化装置(2)包括多个一端与所述罐体(1)入口端相连通的磁化管(3)，以及安装在多个所述磁化管(3)另一端的锥形膨胀管(4)；

所述锥形膨胀管(4)与所述罐体(1)出口端相连接的广口端内转动安装有风力发电装置(5)，所述风力发电装置(5)通过所述锥形膨胀管(4)内液化天然气汽化所形成的气流驱动发电，所述磁化管(3)上套设安装有与所述风力发电装置(5)电性连接的磁化加热线圈(6)，所述磁化管(3)内的液化天然气通过所述磁化加热线圈(6)进行加热和磁化。

2.根据权利要求1所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述风力发电装置(5)包括设置在所述锥形膨胀管(4)内的传动轴(501)，以及固定安装在所述传动轴(501)朝向所述磁化管(3)一端的变量节流叶轮(502)，所述传动轴(501)的另一端安装有被其带动并与所述磁化加热线圈(6)电性连接的发电组件(503)，所述锥形膨胀管(4)内安装用于对所述变量节流叶轮(502)进行支撑的支撑部。

3.根据权利要求2所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述变量节流叶轮(502)包括固定安装在所述传动轴(501)上的叶轮端头(5021)，以及围绕所述叶轮端头(5021)周向等分设置的多个活动叶片(5022)，所述活动叶片(5022)的内侧通过所述调压装置(3)转动安装在所述叶轮端头(5021)上，相邻所述活动叶片(5022)相靠近的端部之间形成有流体节流通道(5023)，多个所述活动叶片(5022)通过所述调压装置(3)驱动同步转动以调节所述流体节流通道(5023)开度。

4.根据权利要求3所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述支撑部包括支撑轴承(8)，以及连接所述支撑轴承(8)和所述锥形膨胀管(4)内壁的多个前端支撑杆(9)，所述叶轮端头(5021)朝向所述磁化管(3)的一端转动安装在所述支撑轴承(8)上并与所述支撑轴承(8)轴向固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述叶轮端头(5021)相对于所述支撑轴承(8)的一端固定安装在所述传动轴(501)的端部，所述叶轮端头(5021)内部开设有用于安装所述调压装置(3)的腔体，所述叶轮端头(5021)侧壁上开设有与所述活动叶片(5022)一一对应的定位轴孔(10)和弧形拉杆滑槽(11)，所述活动叶片(5022)内侧的一端设置有转动安装在所述定位轴孔(10)内的定位轴(12)，所述活动叶片(5022)内侧的另一端安装有滑动插接在所述弧形拉杆滑槽(11)中的传动杆(13)，所述弧形拉杆滑槽(11)位于所述传动杆(13)以所述定位轴(12)为圆心的旋转路径上，所述活动叶片(5022)通过所述传动杆(13)与所述调压装置(3)连接。

6.根据权利要求5所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述调压装置(3)包括轴向滑动安装在所述腔体内的传动滑块(301)，以及用于驱动所述传动滑块(301)在所述腔体内轴向往复滑动的驱动组件(302)，所述传动杆(13)贯穿至所述的腔体内的一端转动安装在所述传动滑块(301)上。

7.根据权利要求6所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述驱动组件(302)包括安装在所述腔体内的电机(3021)，以及与所述电机(3021)输出轴相连接的丝杆(3022)，所述传动滑块(301)的轴心处转动安装有与所述丝杆(3022)相配合的丝杆螺母(3023)，所述电机(3021)通过所述丝杆(3022)和所述丝杆螺母(3023)驱动所述传动滑块(301)在所述腔体中滑动并转动。

8.根据权利要求5所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述叶轮端头(5021)外套设安装有用于对所述弧形拉杆滑槽(11)进行密封的密封滑套(14)，所述密封滑套(14)上贯穿开设有供所述传动杆(13)贯穿的拉杆孔(15)，所述密封滑套(14)通过所述传动杆(13)带动进行滑动和转动，且所述密封滑套(14)上相适应地开设有供所述定位轴(12)贯穿且与所述定位轴(12)滑动配合的弧形定位轴滑槽(16)，且所述弧形定位轴滑槽(16)不与所述弧形拉杆滑槽(11)相连通。

9.根据权利要求2所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述叶轮端头(5021)相对于所述变量节流叶轮(502)的一端固定安装有尾端密封罩(17)，所述传动轴(501)和所述发电组件(503)均密封安装在所述尾端密封罩(17)内，且所述尾端密封罩(17)通过多个尾端支撑杆(7)支撑在所述锥形膨胀管(4)内壁上。

10.根据权利要求1所述的一种天然气输送管路系统，其特征在于：所述磁化加热线圈(6)包括间隔设置且相互连接的汽化段(601)和磁化段(602)，所述汽化段(601)设置在所述磁化管(3)远离所述锥形膨胀管(4)的一端。

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