一种用于小微型天然气压力能发电的简易连轴保护装置的制作方法

本发明属于小微型天然气管网压力能发电安全保护领域，具体涉及一种用于小微型天然气压力能发电的简易连轴保护装置。

背景技术：

随着社会的迅猛发展，天然气作为一种清洁绿色能源，逐渐取代了其他污染较大的能源，成为城市的主要供应能源。这也对城市燃气管网的运营管理和安全建设提出了更高的要求。随着中国经济社会的高速发展，人民生活水平的日渐提高，燃气需求量日益增长，燃气管网建设进入了快速发展时期，使得燃气调压箱遍布沿线地区。

燃气调压箱是将调压装置放置于专用箱体，设于建筑物，生产区，生活区附近，承担用气压力的调节任务。一般调压箱具有结构紧凑、技术成熟、占地小等特点，使得它在天然气管网供气系统中运用广泛，数量巨大，运行时间较长。随着城市密度增加，已经建成的中低压调压箱被各类临建包围，各种潜在安全风险也成倍增加。

同时，由于更换燃气设备硬件设备成本较高，为提升燃气调压装置安全监控能力，因此小微型天然管网压力能发电装置正逐步走向普及。理论上，在有调压箱的位置，均可以进行压力能发电。但该技术也存在着动态密封结构燃气泄漏的难题。因此，需要一种简易连轴保护装置，在充分利用天然气管网压力能的同时，对该系统增加更为充分的安全保护措施，且不明显增加设备空间及使用成本。

目前我国的天然气压力能利用防泄漏方法一般均为，外挂油密封或气源密封，均占地较大、成本较高，并不适用于小微型天然气发电方面。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上面提出的，目前小微型管网天然气压力能发电装置的泄漏隐患及不足，提供一种用于小微型天然气压力能发电的简易连轴保护方法及装置，以达到防止天然气动态密封泄漏，利用套管对高速转动部件防护，阻止联轴器断裂飞溅，提高系统性能监测手段，且不增加新的安全隐患，及不增加设备占地面积等目的。

发明实现上述目的的技术方案为：

一种用于小微型天然气压力能发电的简易连轴保护装置，包括中空的联轴器保护装置、信息显示装置、螺纹压紧密封装置；所述螺纹压紧密封装置通过螺纹对称连接在所述联轴器保护装置的两端，所述联轴器保护装置通过所述螺纹压紧密封装置密封设置于气动马达和防爆发电机相对的密封端面之间且包覆气动马达和防爆发电机的联轴器，所述联轴器保护装置、螺纹压紧密封装置、气动马达和防爆发电机相对的密封端面所合围的密封内腔中注入有一定压力的阻燃气体；所述信息显示装置连接设置在所述联轴器保护装置的外壁上，用于监测所述联轴器保护装置内的实时气压和温度。

优选地，所述的联轴器保护装置包括两端设置有外螺纹的套管，所述套管的厚度为3-5mm，内径比所述联轴器的外径大5-10mm。

优选地，所述套管的长度比所述气动马达和防爆发电机相对的密封端面之间的间距少8-12mm。

优选地，所述套管外壁设置有气体加注口。

优选地，所述套管的两端设置有8-15mm的外螺纹。

优选地，所述套管的材料包括金属、工程塑料。

优选地，所述的信息显示装置包括温度变送器、压力变送器，分别设置在所述套管靠近端部的外壁上，用于监测所述套管内的实时气压和温度，本方案能够显示传送的压力、温度数据，温度用于反应联轴器温度，能够判断联轴器运行状况，磨损程度以及释放断裂。压力用于判断该设备是否存在天然气泄漏现象，压力上升时，判断为天然气泄露；压力下降时，判断为氮气泄露。另外，通过可完成实时检测及数据统计，这两种变送器数据可有效对联轴器的寿命做出判断及预测，提醒维保检修更换准备。

优选地，所述的螺纹压紧密封装置包括内螺纹螺母、密封垫圈，所述内螺纹螺母与所述套管端部的外螺纹密封连接，所述密封垫圈套在所述套管上且位于所述内螺纹螺母和密封端面的接触面之间。

优选地，所述的密封垫圈为o型密封圈，所述的气动马达和防爆发电机相对的密封端面上均设置有与所述密封垫圈相配合的环形密封槽。

优选地，所述的阻燃气体包括氮气、氦气、氩气等，所述阻燃气体的压力值低于天然气出口压力值且高于大气环境压力值。

本发明与现有技术和现状相比具有以下的有益效果：

1、设备实施成本较低，具有多种功能且实现了危险预防及预警。不需要附加的生产及高精密的加工工艺，该装置通过将螺纹紧固将联轴器及容易泄漏密封面放置在金属管道中，为可能泄漏的天然气，在传播途径上进行隔离，同时利用设备自身温度压力数据的变化对事故进行预判及预警。

2、整套装置运行简单，维护方便。该装置无需增加人工操作便可运行，只需要定期进行维修即可。还能判断天然气是否泄漏、减少人工监察，大大提高管网运行安全性。未来可逐步推广用于小微型天然气管网压力能发电装置，提高该技术的安全保障程度。

3、整套装置占地面积小，应用范围广。该装置只是将原联轴器外部增加套管，且由于不需要加附属设备，能在各种工况下进行使用。

附图说明

图1为一种用于小微型天然气压力能发电的简易连轴保护装置图。

图2为管套与螺母压紧连接结构示意图。

图中示出：1-高压天然气进口，2-气动马达，3-密封端面，4-温度变送器，5-压力变送器，6-联轴器，7-防爆发电机，8-内螺纹螺母，9-外螺纹，10-套管，11-气体加注口，12-密封垫圈，13-低压天然气出口。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

以某天然气管道调压箱内，200w微型压力能发电项目为例，该管道天然气流量约为100nm³/h，进口压力0.8mpa，降压后0.1mpa。

如图1所示，天然气经过高压天然气进口1进入气动马达2做功，通过联轴器6带动防爆发电机7，防爆发电机7可发出200w的电量。膨胀后的天然气通过低压天然气出口13进入下游燃气管网。天然气压力能发电设备整体外形约为1m长、0.8m宽、0.6m高。

为实现本发明的目的，本实施例采用如下技术方案：

如图1所示，一种用于小微型天然气压力能发电的简易连轴保护装置，包括中空的联轴器保护装置、信息显示装置、螺纹压紧密封装置；所述螺纹压紧密封装置通过螺纹对称连接在所述联轴器保护装置的两端，所述联轴器保护装置通过所述螺纹压紧密封装置密封设置于气动马达2和防爆发电机7相对的密封端面3之间且包覆气动马达2和防爆发电机7的联轴器6，所述联轴器保护装置、螺纹压紧密封装置、气动马达2和防爆发电机7相对的密封端面3所合围的密封内腔中注入有一定压力的阻燃气体；所述信息显示装置连接设置在所述联轴器保护装置的外壁上，用于监测所述联轴器保护装置内的实时气压和温度。

所述的联轴器保护装置包括两端设置有10mm长外螺纹的套管10，所述套管10的材料为不锈钢管，可以理解的是，所述套管10的材料亦可采用强度足够的工程塑料或其他合适的材料。所述套管10的厚度为5mm，内径比所述联轴器6的外径大5mm。所述套管10的长度比所述气动马达2和防爆发电机7相对的密封端面3之间的间距少10mm。所述套管10外壁设置有气体加注口11，方便注入有一定压力的阻燃气体。

所述的信息显示装置包括温度变送器4、压力变送器5，分别设置在所述套管10外壁上，用于监测所述套管10内的实时气压和温度，本实施例中，温度变送器4、压力变送器5能够显示套管10内的压力、温度数据，温度用于反应联轴器6温度，能够判断联轴器6运行状况、磨损程度以及释放断裂。压力用于判断该设备是否存在天然气泄漏现象，压力上升时，判断为天然气泄露；压力下降时，判断为阻燃气体泄露。另外，通过实时检测及数据统计，这两种变送器数据可有效对联轴器6的寿命做出判断及预测，提醒维保检修更换准备。

如图2所示，所述的螺纹压紧密封装置包括内螺纹螺母8、密封垫圈12，所述内螺纹螺母8与所述套管10端部的外螺纹密封连接，必要时，可在所述套管10端部的外螺纹上缠绕密封胶带保证两者的密封效果。所述密封垫圈12套在所述套管10上且位于所述内螺纹螺母8和密封端面3的接触面之间。本实施采用活接式螺纹支撑固定方式，其长度可调范围较大，且便于拆装。

其中，所述的密封垫圈12为o型密封圈，所述的气动马达2和防爆发电机7相对的密封端面3上均设置有与所述密封垫圈12相配合的环形密封槽，即起到密封作用，同时对所述的密封垫圈12乃至所述套管10起到定位作用，使其尽可能的与联轴器6保持同轴。

在一个实施例中，所述的阻燃气体采用氮气，所述氮气的压力值低于天然气出口压力值且高于大气环境压力值，本实施例中氮气的压力为0.4mpa。

所述气动马达2的密封端面3由于磨损容易造成漏气，其泄露天然气将直接与空气接触，一旦联轴器6发生摩擦火花，则存在安全隐患。所述的所述套管10可以在各设备正常工作时，通过气体加注口11填充微正压氮气，该方式不仅阻止了天然气泄漏后直接与空气接触，预防燃烧，消除了危险源。而且，所述套管10还可防止内部联轴器6瞬间断裂后，在高转速下碎片飞溅对其他设备造成破坏或产生火花，同时，可有效防止环境杂质对连轴器6的污染及破坏。

安装时，通过转动所述套管10两端的内螺纹螺母8，使两内螺纹螺母8逐步向两侧移动，直至压紧密封垫圈12至环形密封槽，并使气动马达2及防爆发电机7受到足够的预紧压力，保证密封性及稳定性。

接着通过气体加注口11通入氮气，该氮气压力为0.4mpa，以便于压力变送器判断。同时温度变送器及压力变送器探头应尽量靠近两侧，目的是防止中间联轴器6跳动较大与变送器干涉。

当设备正常工作时，温度变送器4应持续保持在一定的指示范围，与正常工作温度相比，温度过高时，说明联轴器6出现磨损自身摩擦升温，或是整体变形后与其他结构摩擦导致升温；温度过低时，则是联轴器6断裂，气动马达2处于空载状态，主轴飞转温度急剧下降。此时，证明该压力能发电系统出现异常，需要检修。

当设备正常工作时，压力变送器5应持续保持在一定的指示范围，如果压力过高或过低，则证明该设备出现燃气泄漏或氮气泄漏，需要检修。

检修前，应停止整套压力能发电设备，关闭前后阀门。开启气体加注口11，探测天然气浓度，然后松动两侧内螺纹螺母8，进行检修。

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。