气体减压发电节能装置的制作方法

本发明与天然气减压装置有关。尤其与天然气减压节能装置有关。

背景技术：

在大量的天然气输送管路中，用减压阀对天然气进行减压，而天然气压降的能量被浪费了，而且因减压过程中，天然气温度降低，可能结冰影响使用，往往还需要事先对天然气水浴加热消耗能量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种将天然气减压站中的天然气的压能利用来发电转换为电能的气体减压发电节能装置。

本发明是这样实现的:气体减压发电节能装置，由若干高压罐12和低压罐16、配一套至少具有2个转轮和8个喷嘴的立式冲击式水轮发电机组组成，立式冲击式水轮发电机组由水轮机80和发电机81整装为一体，水轮机由机壳89、上转轮84及周边相对的至少第1、2、3、4、上喷管19、29、39、49，下转轮86及周边相对的第1、2、3、4下喷管18、28、38、48组成，发电机81安装在水轮机机壳80的上面，发电机轴83伸入水轮机中，发电机轴83上设置有密封装置82，水轮机的第1上转轮84和第1下转轮86通过锁紧螺母85直接固定在发电机轴83上，水轮机机壳89上部通过进气阀门100装入压缩空气，水轮机机壳下部设有水池90通过进水阀门200装入水，水轮机上喷管和下喷管、发电机81与水轮机机壳89可靠密封连接，运行中需保证水轮机机壳89上部压缩空气内压大于天然气出气压力，与环形的高压进气管66、低压出气管64分别通过阀门与高压罐、低压罐连接，

第1、2、3、4高压罐12、22、32、42的顶部通过第1、2、3、4阀门11、21、31、41与天然气进气管路61连接，第1、2、3、4高压罐底部分别与水轮机的第1、2、3、4上喷管19、29、39、49连接，第1、2、3、4低压罐16、26、36、46的顶部分别通过第5、6、7、8阀门15、25、35、45与天然气出气管路65连接，第1、2、3、4低压罐底部与水轮机的分别与第1、2、3、4下喷管18、28、38、48连接，第1-4高压罐与第1-4低压罐1的顶部分别通过第9、10、11、12阀门14、24、34、44联通，水轮机机壳下部水池90的出水管通过总出水阀门70后分别与高、低压罐底部连接并且在每根连接管中设置第13-20阀门。

上、下喷管的喷针杆87配液压缸83，采用液压油驱动喷针杆87做直线移动，调节喷管的出水量，相应的配液压罐保证给喷针杆87做直线移动的驱动力，采用电磁阀控制调节喷管的出水量。

所有阀门采用气动或液动，相应的配气压罐或液压罐保证给阀门驱动力，采用电磁阀控制阀门气动或液动开启、保持、关闭。

当天然气进气与出气的压差较大时，上转轮84、和下转轮86采用水斗式转轮；当天然气进气与出气的压差较小时，上转轮84采用水斗式转轮、和下转轮86采用斜击式转轮。

当天然气进气与出气的压差较大时，每组高压罐和低压罐之间增加一个中压罐，相应水轮机增加一个中间转轮和一圈中喷管。

运行步骤如下：

启动前，通过进水阀门200在水轮机下部和全部高压罐和低压罐中冲满水，关闭所有阀门和喷管，过进气阀门100在水轮机上部冲入压缩空气，

1）开启总进气阀门61，开启第1阀门11，开启第1上喷管19，第1高压罐12中的水在高压气的推动下，通过第1上喷管19射向上转轮84，上转轮84转动驱动发电机81发电，

2)当第1高压罐12中高压气进到一定高度，关闭第1阀门11，第1高压罐12中的气体膨胀继续推动第1高压罐12中的水射向上转轮84，驱动发电机81发电，同时开启第3阀门31，开启第3上喷管39，第3高压罐32中的水在高压气的推动下，通过第3上喷管39射向上转轮84，上转轮84转动驱动发电机81发电，

3)当第1高压罐12中水只剩很少量，气体基本装满第1高压罐12时，关闭第1上喷管19，同时开启第1高压罐12和第1低压罐16的联通的第9阀门14，同时开启第1下喷管18，第1高压罐12中的气体继续膨胀进入第1低压罐16推动其中的水，通过第1下喷管18射向下转轮86，驱动发电机81发电，同时关闭第3阀门31，第3高压罐32中的气体膨胀继续推动其中的水射向上转轮84，驱动发电机81发电，同时开启第2阀门21，开启第2上喷管29，第2高压罐22中的水在高压气的推动下，通过第2上喷管29射向上转轮84，驱动发电机81发电，

4）第1低压罐16中水只剩很少量，气体基本装满第1低压罐16时，关闭第1下喷管18，然后开启出气总阀门63，开启第5阀门15，第1高压罐12和第1低压罐16中减压后的气体通过出气管64排气，然后开启总出水阀门70和第13、17阀门13、17，水轮机中的水由于压缩空气的压力大于出气压力而流入第1高压罐12和第1低压罐16中，同时开启第4阀门41，开启第4上喷管49，第4高压罐42中的水在高压气的推动下，通过第4上喷管49射向上转轮84，驱动发电机81发电，

5)当第1高压罐12和第1低压罐16中几乎冲满水时，关闭第13、17阀门13，17，同时关闭第9阀门14和第5阀门15，此时，第1高压罐12和第1低压罐16这组气罐完成了进气、膨胀减压、供气、进水、发电全过程，

6)再次开启第1阀门11，开启第1上喷管19，第1高压罐12中的水在高压气的推动下，通过第1上喷管19射向上转轮84，上转轮84转动驱动发电机81发电，重复以上进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程，其它组高压罐和低压罐也同这组高压罐和低压罐完成进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程，然后重复进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程，。

该装置需要停止运行时，每组高压罐和低压罐在完成冲满水时，关闭第13-20阀门，同时关闭第9-12阀门和第5-8阀门，最后关闭总进气阀门61、关闭总出水阀门70、和关闭出气总阀门63。

本发明的优点如下:

在大量的天然气输送管路中，用减压阀对天然气进行减压，而天然气压降的能量被浪费了，而且因减压过程中，天然气温度降低，可能结冰影响使用，往往还需要事先对天然气水浴加热消耗能量。本发明用于天然气减压站，可以与减压阀并联使用，将天然气的压能利用来发电转换为电能使用，并且节约对天然气水浴加热消耗能量，从而达到节能的目的。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的4组气压管结构的示意图。

具体实施方式

如图1所示，由若干高压罐12和低压罐16、配一套至少具有2个转轮和8个喷嘴的立式冲击式水轮发电机组组成。立式冲击式水轮发电机组由水轮机80和发电机81整装为一体，水轮机由机壳89、1个上转轮84及周边相对的至少4个上喷管19、1个下转轮86及周边相对的至少4个下喷管18组成。发电机81安装在水轮机机壳80的上面，发电机轴83伸入水轮机中，发电机轴83上设置有密封装置82，水轮机的上转轮84和下转轮86通过锁紧螺母85直接固定在发电机轴83上。水轮机机壳89上部通过阀门100装入压缩空气，水轮机机壳下部设有水池90通过阀门200装入水。水轮机上喷管19和下喷管18、发电机81与水轮机机壳89可靠密封连接，运行中需保证水轮机机壳89上部内压大于天然气出气压力。

高压罐12的顶部通过进气阀门11与天然气进气管路61连接，其底部与水轮机的上喷管19连接。低压罐16的顶部通过出气阀门15与天然气出气管路64连接，其底部与水轮机的下喷管18连接。高压罐12与低压罐16的顶部通过阀门14联通。水轮机机壳下部水池90的出水管通过总出水阀门70与每个高压罐12和低压罐16的底部分别连接，并且在每根连接管中设置一个进水阀门13和17。

所有喷管采用现代水轮机常用的结构，其喷针杆87配液压缸83，采用液压油驱动喷针杆87做直线移动，调节喷管的出水量，相应的配液压罐保证给喷针杆87做直线移动的驱动力，采用电磁阀控制调节喷管的出水量，从而可以方便实现自动控制。

所有阀门采用气动或液动，相应的配气压罐或液压罐保证给阀门驱动力，采用电磁阀控制阀门气动或液动开启、保持、关闭，可以方便实现自动控制。

当天然气进气与出气的压差较大时，上转轮84、和下转轮86采用水斗式转轮；当天然气进气与出气的压差较小时，上转轮84采用水斗式转轮、和下转轮86采用斜击式转轮。

当天然气进气与出气的压差较大时，每组高压罐和低压罐之间可以增加一个中压罐，相应水轮机增加一个中间转轮和一圈中喷管，以减小每个转轮的水压变化范围，从而使水轮机的效率更高。

当天然气进出气量较小时，高压罐和低压罐可以合并为一个罐，节省造价。但下面出水管需要分叉与上喷管和下喷管连接。

当天然气进出气量较大时，可以增加高压罐和低压罐的组数为6组或8组，相应的水轮机的每一个转轮对应6个或8个喷嘴。

该发明是这样运行实现的，以如图2所示的4组气压管结构为例说明如下：

1)启动前，通过阀门200在水轮机下部和全部高压罐和低压罐中冲满水，关闭所有阀门和喷管。通过阀门100在水轮机上部冲入压缩空气。

2)开启总进气阀门61，开启进气阀门11，开启喷管19，高压罐12中的水在高压气的推动下，通过喷管19射向上转轮84，上转轮84转动驱动发电机81发电。

3)当高压罐12中高压气进到一定高度，关闭进气阀门11，高压罐12中的气体膨胀继续推动高压罐12中的水射向上转轮84，驱动发电机81发电。同时开启开启进气阀门31，开启喷管39，高压罐32中的水在高压气的推动下，通过喷管99射向上转轮84，上转轮84转动驱动发电机81发电。

4)当高压罐12中水只剩很少量，气体基本装满高压罐12时，关闭喷管19，同时开启第1高压罐12和第1低压罐16的联通的阀门14，同时开启下喷管18，第一高压罐12中的气体继续膨胀进入第一低压罐16推动其中的水，通过喷管18射向下转轮86，驱动发电机81发电；同时关闭进气阀31，第三高压罐32中的气体膨胀继续推动其中的水射向上转轮84，驱动发电机81发电；同时开启进气阀门21，开启喷管29，第2高压罐22中的水在高压气的推动下，通过喷管99射向上转轮84，驱动发电机81发电。

5)第1低压罐16中水只剩很少量，气体基本装满第1低压罐16时，关闭喷管18，然后开启出气总阀门63，开启出气阀门15，第1高压罐12和第1低压罐16中减压后的气体通过出气管64排气，然后开启总出水阀门70和进水阀门13和17，水轮机中的水由于压缩空气的压力大于出气压力而流入第1高压罐12和第1低压罐16中。同时开启开启进气阀门41，开启喷管49，第四高压罐42中的水在高压气的推动下，通过喷管99射向上转轮84，驱动发电机81发电。

6)当第1高压罐12和第1低压罐16中几乎冲满水时，关闭进水阀门13和17，同时关闭阀门14和出气阀门15。此时，第1高压罐12和第1低压罐16这组气罐完成了进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程。

7)再次开启进气阀门11，开启喷管19，第1高压罐12中的水在高压气的推动下，通过喷管19射向上转轮84，上转轮84转动驱动发电机81发电。重复以上进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程。其它组高压罐和低压罐也同这组高压罐和低压罐完成进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程，然后重复进气、膨胀减压、供气、进水、发电节能全过程。

该装置需要停止运行时，每组高压罐和低压罐在完成冲满水时，关闭进水阀门13和17，同时关闭阀门14和出气阀门15，最后关闭总进气阀门61、关闭总出水阀门70、和关闭出气总阀门63。

采取4、6、8组高压罐和低压罐的目的是可以实现连续稳定供气，同时，水轮发电机发电连续稳定、功率变化小，水轮机喷嘴对称开启和关闭，转轮受力接近对称，水轮机轴承受力减小，故障更低，成本降低、寿命长。