CN204960996U - 一种天然气管网压力能自控发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型天然气管网压力能自控发电系统包括位于天然气管网支路管道上的发电系统、自控系统和电力输出系统，发电系统包括位于支路管道上的膨胀设备、发电机和温压平衡器，膨胀设备驱动发电机发电，发电机与电力输出系统相连，自控系统包括第一电磁阀、第一压力计、第二电磁阀、第二压力计和温度计，第一电磁阀和第二电磁阀相联，自控系统还包括PLC控制器，第一电磁阀、第一压力计、第二电磁阀、第二压力计和温度计分别与PLC控制器相连。本实用新型天然气管网压力能自控发电系统采用蓄电、逆变、自控、限流等相结合的技术，控制电力供给稳定，解决了因燃气波动性大造成的电力输出不稳等问题，整个工艺稳定性强、安全性好、可持续运行。

Description

一种天然气管网压力能自控发电系统

技术领域

本实用新型涉及了一种发电设备，具体涉及一种利用流体管道(比如天然气管网、液体管网)内的动能进行发电的自控系统。

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，有技术人员提出一种集能式管道流体(流水、风)发电装置，通过喇叭状集能管道来充分收集流体(流水、风)的能量，然后通过发电机将流体能量转化为电能，但是这种发电装置在运行时存在安全隐患，比如管道容易出现泄露，流体压力不稳定等，单纯靠人力来检测维护费时费力，而且发现问题和解决问题反应慢。

实用新型内容

本申请的实用新型目的在于解决目前上述技术问题，而提供一种安全可靠、时时监控的天然气管网压力能自控发电系统。

为了完成本申请的实用新型目的，本申请采用以下技术方案：

本实用新型的天然气管网压力能自控发电系统，包括位于天然气管网支路管道上的发电系统、自控系统和电力输出系统，所述发电系统包括位于所述支路管道上的膨胀设备、发电机和温压平衡器，所述膨胀设备的出口处设置所述温压平衡器，所述膨胀设备的动力输出轴驱动发电机发电，所述发电机与电力输出系统相连，所述自控系统包括位于所述膨胀设备上游支路管道上的第一电磁阀和第一压力计以及位于所述温压平衡器下游支路管道上的第二电磁阀、第二压力计和温度计，所述第一电磁阀和第二电磁阀相联，所述自控系统还包括PLC控制器，所述第一电磁阀、第一压力计、第二电磁阀、第二压力计和温度计分别与所述PLC控制器相连，所述电力输出系统具有电量监控器，所述第一电磁阀上游支路管道上设有气动阀和限流器，所述气动阀和电量监控器分别与所述PLC控制器相连。

本实用新型所述膨胀设备为流体马达，所述流体马达上连接有转速测试仪，转速测试仪与PLC控制器相连。

本实用新型所述第一电磁阀上游支路管道上设有过滤器和流量计，所述第二电磁阀下游支路管道上设有调压器和气体浓度检测仪，所述气体浓度检测仪与PLC控制器相连。

本实用新型所述电力输出系统包括配电柜和稳压器，所述发电机的电力输出端与配电柜相连，所述配电柜经稳压器稳压后分出380V交流电和220V直流电两条电路，其中220V直流电经过蓄电装置、逆变器和稳频器供给用电设备。

本实用新型所述蓄电装置上安装所述电量监控器，所述稳压器为三相电压稳压器。

本实用新型的天然气管网压力能自控发电系统与现有技术相比区别在于：本实用新型的天然气管网压力能自控发电系统包括位于天然气管网支路管道上的发电系统、自控系统和电力输出系统，采用蓄电、逆变、自控、限流等相结合的技术，控制电力供求稳定，解决了因燃气波动性大造成的电力输出不稳等问题，整个工艺稳定性强、安全性好、可持续运行。从系统配套的角度出发，着重考虑系统控制、简单和安全三方面，整合国内优势资源，在有限场地(调压站/柜/箱)实现系统布局小型化、撬装化、国产化的设计与制造，满足大部分高压站点用电需求，不仅可以解决公司调压站点普遍存在的无电/少电等问题，而且可进行全面推广。

本实用新型的天然气管网压力能自控发电系统具有以下优点：

(1)该自控发电系统在不牺牲天然气和影响天然气场站正常运行的前提下，有效回收天然气调压过程中的压力能；

(2)第一电磁阀和第二电磁阀具有双重连锁切断功能，使系统运行更加安全可靠；

(3)电力存储系统具有自动控制功能，可根据电力存储系统电量存储量反馈给气动阀，控制天然气的流量；

(4)整个系统工艺具有小型化、撬装化特点；

(5)采用低转速、大扭矩、无油无水系统的流体马达，因此整个系统噪音小。

附图说明

图1是本实用新型的天然气管网压力能自控发电系统的整体结构示意图。

具体实施方式

如图1所述，本实施例的天然气管网压力能自控发电系统，包括位于天然气管网支路管道2(即在天然气管网主管道1上接出支路管道2)上的发电系统、自控系统和电力输出系统，发电系统包括位于支路管道2上的膨胀设备31、发电机32和温压平衡器6，膨胀设备31的出口处设置温压平衡器6，膨胀设备31的动力输出轴驱动发电机32发电，发电机32与电力输出系统相连。本实用新型的改进在于自控系统，通过自控系统来控制发电量并且提高系统的稳定性和安全性。

具体地，自控系统包括位于膨胀设备31上游支路管道2上的第一电磁阀41和第一压力计42以及位于温压平衡器6下游支路管道2上的第二电磁阀43、第二压力计44和温度计46，第一电磁阀41和第二电磁阀43相联，这样第一电磁阀41和第二电磁阀43之间具有联锁反应，即第一电磁阀41关闭时会同时发送信号给第二电磁阀43，第二电磁阀43响应第一电磁阀41的信号也关闭系统，两个电磁阀同时关闭整个系统，安全性更高。

该自控系统还包括PLC控制器(图中未示出)，第一电磁阀41、第一压力计42、第二电磁阀43、第二压力计44和温度计46分别与PLC控制器(图中未示出)相连，PLC控制器(图中未示出)根据预先设定的警戒值和时时得到的压力计和温度计46的监控数据来判断系统的安全性，当监控数据超出警戒值时，PLC控制器(图中未示出)会控制电磁阀迅速关闭整个系统，确保系统安全。

为了提高整个系统供电的稳定性，电力输出系统具有蓄电装置51和电量监控器(图中未示出)，第一电磁阀41上游支路管道2上设有气动阀45和限流器，气动阀45和电量监控器(图中未示出)分别与PLC控制器(图中未示出)相连。电量监控器(图中未示出)可以监控整个系统储存的电量，当系统供电量充足且电力输出系统的蓄电装置51电量充足时，PLC控制器(图中未示出)会借助气动阀45控制减少支路管道2内的流体流量，从而减少发电量，当系统供电量过低时，PLC控制器(图中未示出)会借助气动阀45控制增大支路管道2内的流体流量，以保证系统供电量充足。电力输出系统包括配电柜53和稳压器54，发电机32的电力输出端与配电柜53相连，配电柜53经稳压器54(稳压器54优选为三相电压稳压器54)稳压后分出380V交流电和220V直流电两条电路，其中220V直流电经过蓄电装置51、逆变器55和稳频器56供给用电设备。

本实施例的膨胀设备31为螺杆膨胀机、透平膨胀机或流体马达，优选为流体马达，流体马达上连接有转速测试仪7，转速测试仪7与PLC控制器(图中未示出)相连，当流体马达转速超过警戒值时PLC控制器(图中未示出)会借助电磁阀切断整个系统。

本实施例中第一电磁阀41上游支路管道2上还设有过滤器和流量计，第二电磁阀43下游支路管道2上设有调压器和气体浓度检测仪，气体浓度检测仪与PLC控制器(图中未示出)相连。

本实施例还提供一种天然气管网压力能发电自控方法，使用上述的天然气管网压力能自控发电系统，包括以下自控方法：

1)当第一压力计42监测到支路管道2内部流体压力>1.1MPa时，第一压力计42将电信号反馈给PLC控制器(图中未示出)，PLC控制器(图中未示出)控制第一电磁阀41关闭整个系统；当第二压力计44监测到支路管道2内部流体压力>0.13MPa时，第二压力计44将信号反馈给PLC控制器(图中未示出)，PLC控制器(图中未示出)控制第一电磁阀41关闭整个系统；当温度计46监测到支路管道2内部流体温度<-20℃时，温度计46将信号反馈给PLC控制器(图中未示出)，PLC控制器(图中未示出)控制第一电磁阀41关闭整个系统；当转速测试仪监测流体马达转速>1500r/min时，转速测试仪将信号反馈给PLC控制器(图中未示出)，PLC控制器(图中未示出)控制第一电磁阀41关闭整个系统；当气体浓度检测仪监测到支路管道2内部流体浓度>2％vol时，气体浓度检测仪将信号反馈给PLC控制器(图中未示出)，PLC控制器(图中未示出)控制第一电磁阀41关闭整个系统；

2)当电量控制器监测到蓄电装置51的电量>98％时，电量控制器将信号反馈给PLC控制器(图中未示出)，PLC控制器(图中未示出)控制气动阀45减小支路管道2内的流量直至关闭整个系统，当电量控制器监测到蓄电装置51的电量<15％时，PLC控制器(图中未示出)控制气动阀45增大支路管道2内的流量。

在自控方法1)中当第一电磁阀关闭时第一电磁阀会将信号传输给第二电磁阀，第二电磁阀响应第一电磁阀的信号连锁关闭下游支路管道。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种天然气管网压力能自控发电系统，包括位于天然气管网支路管道上的发电系统、自控系统和电力输出系统，所述发电系统包括位于所述支路管道上的膨胀设备、发电机和温压平衡器，所述膨胀设备的出口处设置所述温压平衡器，所述膨胀设备的动力输出轴驱动发电机发电，所述发电机与电力输出系统相连，其特征在于：所述自控系统包括位于所述膨胀设备上游支路管道上的第一电磁阀和第一压力计以及位于所述温压平衡器下游支路管道上的第二电磁阀、第二压力计和温度计，所述第一电磁阀和第二电磁阀相联，所述自控系统还包括PLC控制器，所述第一电磁阀、第一压力计、第二电磁阀、第二压力计和温度计分别与所述PLC控制器相连，所述电力输出系统具有电量监控器，所述第一电磁阀上游支路管道上设有气动阀和限流器，所述气动阀和电量监控器分别与所述PLC控制器相连。

2.根据权利要求1所述的天然气管网压力能自控发电系统，其特征在于：所述膨胀设备为流体马达，所述流体马达上连接有转速测试仪，转速测试仪与PLC控制器相连。

3.根据权利要求2所述的天然气管网压力能自控发电系统，其特征在于：所述第一电磁阀上游支路管道上设有过滤器和流量计，所述第二电磁阀下游支路管道上设有调压器和气体浓度检测仪，所述气体浓度检测仪与PLC控制器相连。

4.根据权利要求3所述的天然气管网压力能自控发电系统，其特征在于：所述电力输出系统包括配电柜和稳压器，所述发电机的电力输出端与配电柜相连，所述配电柜经稳压器稳压后分出380V交流电和220V直流电两条电路，其中220V直流电经过蓄电装置、逆变器和稳频器供给用电设备。

5.根据权利要求4所述的天然气管网压力能自控发电系统，其特征在于：所述蓄电装置上安装所述电量监控器，所述稳压器为三相电压稳压器。