本发明专利技术公开了一种智能化天然气管网压力能发电装置，包括管路器件系统、发电系统及智能控制系统，所述管路器件系统包括通过管路依次连接于高压管网和低压管网之间的第一截止阀、调压阀、电磁阀、电动调节阀、流体马达、压力温度平衡器、止回阀、第二截止阀；所述发电系统包括与流体马达连接的发电机、连接发电机电力输出端的稳压稳频电源；所述的智能控制系统包括PLC、压力变送器、第一、二、三温度和压力变送器、转速变送器、甲烷在线监测仪、液位传感器。本发明专利技术还提供了一种智能化天然气管网压力能发电装置控制方法。本发明专利技术不仅实现了储电系统与发电系统的综合高效利用，还可实现站厂无人操作，节约了大量的人力，保障站厂人员的安全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种压力能膨胀发电领域，尤其涉及一种智能化天然气管网压力能发 电装置及其控制方法。
技术介绍
天然气是一种储量大、高效、优质的清洁能源，随着世界天然气工业的快速发展， 加之对环保要求的呼声越来越高，天然气在能源生产结构中的比例迅速提高。目前，为解决 天然长距离输送问题，天然气大部分采用高压输送的方式。高压天然气需调压至中压或低 压后才能供用户使用，传统的调压方式一般是通过节流阀进行节流膨胀降压，浪费大量压 力能的同时，低温天然气还对管道和设备造成严重损坏。如果能采用适当的方式对这部分 压力能进行回收利用，将在很大程度上提高天然气的综合利用率、实现节能和对管道设备 的保护。"十三五"我国初步规划有九大天然气田及配套输运通道，这将要求我国逐步加强 天然气的应用力度，天然气管网发展和压力能回收利用将具有更加广阔的发展空间。 中国专利技术专利申请CN101245956A公开了一种利用天然气压力能的方法，该专利技术 以较低的运行成本将压力能转化为冷能供给周边冷量用户，在提高能源利用率的同时也获 得了巨大的经济效益，但该专利技术没有提及压力能膨胀发电，无法充分综合利用压力能，实际 工业应用受限较大。 中国专利技术专利申请CN102660341A提供了一种利用天然气压力能部分液化天然气 的工艺和装置，该专利技术充分利用了天然气调压站在调压过程中高压天然气自身的压力能， 采用膨胀制冷工艺液化管网中的部分天然气。该装置解决了原有调压站工艺白白浪费压力 能的情况，但存在该工艺系统复杂，液化天然气产量较低，设备投资较高等问题。 中国专利技术专利申请CN101280723A公开了一种天然气管网压力能在燃气轮机作功 领域的回收利用方法及装置，提出利用发电及制冷两种方式结合，在达到提高燃气轮机的 出力和经济性的同时，使压力能得到了有效利用，但发电时要求天然气压力降和流量相对 稳定，故存在系统操作弹性小和设备投资高等问题，具有一定的局限性。 中国专利技术专利申请CN103422899A公开了小型管网压力能发电的工艺及装置。该 装置的高压管网与膨胀机的进气口连接，膨胀机的排气口通过温度平衡器与中低压燃气管 网相连，能够持续稳定为可间断、封闭性、小功率用户供给稳定电源。本专利技术专利虽然降低 了目前管网调压站、计量站等封闭性、小功率的用户因特殊的地理位置和较小的用电需求 而拉建电网的高额成本，涉及小型天然气管网发电，但是该工艺及装置没有完善的智能化 控制装置，不能根据用电情况而变化，无法实现远程操作和控制，仍然面临对这些偏远站厂 的人员调配问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有工艺技术的不足，提供一种智能化天然气管网压力能发 电装置及其控制方法。 本专利技术一方面提供了一种智能化天然气管网压力能发电装置，其方案如下： 一种智能化天然气管网压力能发电装置，包括管路器件系统、发电系统及智能控制系 统， 所述管路器件系统包括通过管路依次连接于高压管网和低压管网之间的第一截止阀、 调压阀、电磁阀、电动调节阀、流体马达、压力温度平衡器、止回阀、第二截止阀； 所述发电系统包括与流体马达输出轴连接的发电机、连接发电机电力输出端的稳压稳 频电源，所述稳压稳频电源的输出端包括直流电输出端和交流电输出端，所述直流电输出 端依次连接智能充电器和蓄电池； 所述的智能控制系统包括PLC、设置在所述调压阀和电磁阀之间的管路上的压力变送 器、设置在所述流体马达和电动调节阀之间的管路上第一温度和压力变送器、设置在所述 流体马达和压力温度平衡器之间的管路上第二温度和压力变送器、设置在所述压力温度平 衡器和止回阀之间的管路上第三温度和压力变送器、设置在流体马达和发电机之间的转速 变送器、用于检测甲烷泄露情况的甲烷在线监测仪、用于检测发电机油位的液位传感器，所 述压力变送器、第一温度和压力变送器、第二温度和压力变送器、第三温度和压力变送器、 转速变送器、甲烷在线监测仪、液位传感器、稳压稳频电源的输入端及直流输出端、交流输 出端均通过电路连接PLC。 进一步地，所述第三温度和压力变送器与止回阀之间的管路上还设置有安全阀。 进一步地，还包括与所述PLC电路连接的报警装置，用于当液位传感器读数高于 预设区间下限且低于预设区间上限一定值时、转速变送器的读数位于预设区间内且低于一 定转速或高于一定转速时，所述PLC发出控制指令，启动报警装置。 进一步地，所述发电机为同步发电机。 进一步地，所述流体马达为AT220-150-17型流体马达。 进一步地，所述稳压稳频电源选用XC-SG型三相变压同步器。 本专利技术另一方面提供了一种基于所述的智能化天然气管网压力能发电装置的控 制方法，其方案如下： 一种基于所述的智能化天然气管网压力能发电装置的控制方法，包括步骤： 1) 开启系统，电磁阀开启，高压管网内的天然气流管路器件系统； 2) PLC获取压力变送器、第一温度和压力变送器、第二温度和压力变送器、第三温度和 压力变送器、转速变送器、甲烷在线监测仪、液位传感器、稳压稳频电源的输入端及直流输 出端、交流输出端、智能充电器的读数； 3) PLC判断获取的读数自动调整各部件运行状态，以获得符合设定要求的低压天然气 及发电量，即：当转速变送器的读数位于预设区间内且低于额定转速时，所述PLC发出控制 指令，增加电动调节阀开度，使流体马达输出轴的转速达到设定范围；当第三温度和压力变 送器读数位于预设区间内且低于设定压力值时，所述PLC发出控制指令，减少电动调节阀 开度使第三温度和压力变送器读数达到设定压力值； 4) 将符合设定压力值的天然气输送至低压管网，同时，将发电机在设定转速下所发电 量输送至稳压稳频电源处理后分为交流电和直流电两路，其中直流电经智能充电器连接蓄 电池后作为仪表及阀门用电，交流电作为照明、风机、伴热带的场站用电。 进一步地，步骤3)中所述PLC判断获取的读数自动调整各部件运行状态还包括： 当压力变送器的读数超过预设区间的上下限时、第三温度和压力变送器的读数超过预设区 间上限时、液位传感器读数低于预设区间下限时、甲烷在线监测仪的读数达到预设值时、或 转速变送器的读数超过预设区间上限时，所述PLC发出控制指令，关闭电磁阀。 进一步地，步骤3)中所述PLC判断获取的读数自动调整各部件运行状态还包括： 当液位传感器读数高于预设区间下限且低于预设区间上限一定值时、转速变送器的读数位 于预设区间内且低于一定转速或高于一定转速时，所述PLC发出控制指令，启动报警装置。 进一步地，当蓄电池电量小于预设值时智能充电器开始为蓄电池充电，当蓄电池 电量为满时，智能充电器开自动停止为蓄电池充电。 相对于现有技术，本专利技术具有如下优点及有益成果： (1)本专利技术可以实现无人看守场站的一键启动及关闭，自动调节，远程操作与控制。本 专利技术针对大多调压场站处于偏远地区，用电难的问题，给出了一种智能化工艺产品，该产品 通过对流体马达前后压力、温度、转速和流体马达的固有参数进行算法得出流量值；通过控 制流量来满足负荷用电要求；根据负荷要求，进行信号反馈及远传，实现了一键式自动开 启与关闭设备，同时具有安全报警及切断功能，有效实现了场站无人操作，节约了大量的人 力，保障站厂人员的安全。 (2)装置成本低、投资小：所选本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种智能化天然气管网压力能发电装置，其特征在于：包括管路器件系统、发电系统及智能控制系统，所述管路器件系统包括通过管路依次连接于高压管网和低压管网之间的第一截止阀(4)、调压阀(6)、电磁阀(7)、电动调节阀(8)、流体马达(1)、压力温度平衡器(3)、止回阀(9)、第二截止阀(5)；所述发电系统包括与流体马达(1)输出轴连接的发电机(2)、连接发电机(2)电力输出端的稳压稳频电源(16)，所述稳压稳频电源(16)的输出端包括直流电输出端和交流电输出端，所述直流电输出端依次连接智能充电器(17)和蓄电池(18)；所述的智能控制系统包括PLC、设置在所述调压阀(6)和电磁阀(7)之间的管路上的压力变送器(14)、设置在所述流体马达(1)和电动调节阀(8)之间的管路上第一温度和压力变送器(11)、设置在所述流体马达(1)和压力温度平衡器(3)之间的管路上第二温度和压力变送器(12)、设置在所述压力温度平衡器(3)和止回阀(9)之间的管路上第三温度和压力变送器(13)、设置在流体马达(1)和发电机(2)之间的转速变送器(15)、用于检测甲烷泄露情况的甲烷在线监测仪(19)、用于检测发电机(1)油位的液位传感器，所述压力变送器(14)、第一温度和压力变送器(11)、第二温度和压力变送器(12)、第三温度和压力变送器(13)、转速变送器(15)、甲烷在线监测仪(19)、液位传感器、稳压稳频电源(16)的输入端及直流输出端、交流输出端均通过电路连接PLC。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文东，李俊丽，李夏喜，邢琳琳，王一君，朱军，
申请(专利权)人：华南理工大学，北京市燃气集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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