本实用新型涉及天然气应用的技术领域，具体涉及一种天然气智能换热调压装置。
背景技术：
随着天然气作为清洁能源在工业生产上得到了广泛应用，在能源消耗所占的比重将越来越大，对改善环境、治理雾霾等问题上具有举足轻重的作用。
目前，国内外天然气的运输主要采用压缩升压和低温液化等手段，不管使用哪种方式到用户，使用时都需要降压处理。传统降压方式都是通过节流阀进行节流膨胀，不仅白白浪费了大量压差所产生的动能，而且需要大量的热量对气体进行增温，以抵消节流膨胀所产生的冷能，克服低温天然气对管道及调压设备的造成的损坏。目前，燃气调压装置换热系统均采用电加热或锅炉加热水，然后通过水与天然气换热。电加热需要调压场所提供较大的供电容量，并且效率低、能耗高，在防爆场所使用也存在安全隐患。锅炉加热需要在安全区建立锅炉房，通过管道连接到防爆区设备上投资大，且锅炉寿命一般为一年。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种天然气智能换热调压装置，对管道压差进行充分利用，无需使用燃气锅炉和电加热器对调压装置进行换热，避免了能源的浪费，降低了生产成本。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种天然气智能换热调压装置，包括调压系统、换热系统和控制系统，所述调压系统设置在高压管线和低压管线之间，调压系统包括换热器、安全切断阀、第一调压器、透平机和第二调压器，换热器一端与高压管线相连接，换热器另一端与安全切断阀相连接，安全切断阀与第一调压器相连接，第一调压器与透平机相连接，透平机与低压管线相连接，第二调压器与透平机并联连接；所述换热系统换热器、压缩机、蒸发器和膨胀阀，压缩机与换热器相连接，换热器与膨胀阀相连接，膨胀阀与蒸发器，蒸发器与压缩机相连接；所述控制系统包括PLC控制器、离合器、转速传感器、触摸屏、压力传感器和温度传感器，离合器、转速传感器、触摸屏、压力传感器和温度传感器均与PLC控制器相连接，压力传感器和温度传感器均设置在低压管线前端的管路，转速传感器设置在透平机的机械轴上；所述换热系统的压缩机通过离合器与调压系统的透平机相连接。
所述第一调压器为自力式调压器。
所述第一调压器为电动调压器，第一调压器与PLC控制器相连接。
本实用新型的有益效果：具有自我能量管理功能，在流量小时透平机转速低产生的动能小，在流量大时透平机转速高产生的动能大，与在流量小时需要换热量小，在流量大时需要换热量大成正比关系，可以实现换热能量的自给自足，具有集成度高、运营成本低、受环境温度的影响小、绿色环保等诸多优势。本实用新型对管道压差进行充分利用，无需使用燃气锅炉和电加热器对调压装置进行换热，避免了能源的浪费，降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1为换热器，2为安全切断阀，3为第一调压器，4为透平机，5为第二调压器，6为转速传感器，7为压力传感器，8为离合器，9为压缩机，10为蒸发器，11为膨胀阀，12为温度传感器，13为PLC控制器，14为高压管线，15为低压管线。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
一种天然气智能换热调压装置，包括调压系统、换热系统和控制系统，所述调压系统设置在高压管线14和低压管线15之间，调压系统包括换热器1、安全切断阀2、第一调压器3、透平机4和第二调压器5，换热器1一端与高压管线14相连接，换热器1另一端与安全切断阀2相连接，安全切断阀2与第一调压器3相连接，第一调压器3与透平机4相连接，透平机4与低压管线15相连接，第二调压器5与透平机4并联连接。所述换热系统换热器1、压缩机9、蒸发器10和膨胀阀11，压缩机9与换热器1相连接，换热器1与膨胀阀11相连接，膨胀阀11与蒸发器10，蒸发器10与压缩机9相连接。所述控制系统包括PLC控制器13、离合器8、转速传感器6、触摸屏16、压力传感器7和温度传感器12，离合器8、转速传感器6、触摸屏16、压力传感器7和温度传感器12均与PLC控制器13相连接，压力传感器7和温度传感器12均设置在低压管线15前端的管路，转速传感器6设置在透平机4的机械轴上。触摸屏16为HMI触摸屏，与PLC控制器13之间实现人机交互，即PLC控制器13使转速传感器6、压力传感器7和温度传感器12检测的数据实时显示在触摸屏16上，同时工作人员可以通过触摸屏16调节离合器8、第一调压器3、第二调压器5的工作状态。所述换热系统的压缩机9通过离合器8与调压系统的透平机4相连接。
天然气经过高压管线14进入换热器1进行加热，加热后的天然气经过安全切断阀2进入第一调压器3，然后通过透平机4或第二调压器5输出至低压管线15。正常情况下，安全切断阀2和第一调压器3处于全开状态，在流量很小时，天然气通过第二调压器5给下游的低压管线15供气，换热系统不工作。在流量较大时，第二调压器5不能满足下游的低压管线15的需求，天然气推动透平机4的叶轮旋转流向下游的低压管线15，满足下游的低压管线15的流量的需求。
在下游低压管线需求量大时，天然气推动透平机4的叶轮旋转，安装在透平机4机械轴的速度传感器6检测透平机4的转速。同时，压力传感器7和温度传感器12检测低压管线15前端的压力和温度，当透平机4的转速和低压管线15前端的压力达到设定值时，控制系统的PCL控制器13使离合器8吸合，带动压缩机9旋转。利用透平机4旋转的动能带动压缩机9工作，从而使换热系统工作。压缩机9工作使换热系统的导热介质压缩升温，通过换热器1与天然气进行换热，换热后的导热介质通过膨胀阀11减压，经蒸发器10冷却后，重新供给压缩机9循环利用。控制系统可根据低压管线15的温度传感器12的实时温度，控制离合器8的吸合与分离来控制换热系统工作与停机。压缩机9通过离合器8与透平机4相连接，充分利用调压系统内天然气流动的动能，使换热系统不需要供电。同时，调压系统的流量与换热系统所需换热量成正比关系，当流量大时，需要换热量大，当流量小时，需要换热量小。
压力传感器7实时监控下游的低压管线15的压力，在压力超过设定值时，第一调压器3开始工作，保证下游的低压管线15压力在可控范围内。在有突发情况或所有调压器失效时，安全切断阀2关闭，切断天然气对下游管线15的供给，第一调压器3确保下游低压管线的安全。
优选地，所述第一调压器3为自力式调压器，可以依靠高压管线与低压管线之间流动的介质自身的压力变化进行自动调节，在流量发生变化时保持下游低压管线15的管道上压力的恒定。
优选地，所述第一调压器3为电动调压器，第一调压器3与PLC控制器13相连接。PLC控制器13根据压力传感器7检测的低压管线15前端的管道的压力调节第一调压器3使管道上的压力保持恒定。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。