一种智能化的小型冷能发电装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种智能化的小型冷能发电装置，包括LNG储罐、第一截止阀、气化器、调压阀、流量计、LNG冷能传递系统、冷能发电系统和智能控制系统，所述的LNG冷能传递系统包括串接或旁接在所述主管路上第一换热器；所述的冷能发电系统包括低温泵、第二换热器、膨胀机、发电机，所述的智能控制系统包括通过电路相连接的PLC、第一温度压力变送器、第二温度压力变送器、第三温度压力变送器、温度变送器、甲烷在线监测仪和电磁阀。本实用新型专利技术结构简单，高度集成，既可以作为偏远无电缺电卫星站的电力支持，也可作为场站供电补充或主管道故障时的应急通道；安全自动化程度高，助力于能源产业升级，具有良好的社会效益。

An intelligent small scale cold energy generating device

The utility model discloses an intelligent small-sized cold energy generating device, which comprises a LNG storage tank, a first stop valve, a gasifier, a pressure regulating valve, a flowmeter, a LNG cold energy transmission system, a cold energy generation system and an intelligent control system. The LNG cold energy transmission system comprises a first heat exchanger connected in series or by the main road. The cold power generation system comprises a cryogenic pump, a second heat exchanger, an expander and a generator. The intelligent control system comprises a PLC connected by a circuit, a first temperature and pressure transmitter, a second temperature and pressure transmitter, a third temperature and pressure transmitter, a temperature transmitter, a methane on-line monitor and an electromagnetic valve. The utility model has the advantages of simple structure and high integration, and can be used as the power support of remote power-free satellite stations, as the power supply supplement of stations or the emergency channel when the main pipeline fails; high degree of safety automation helps to upgrade the energy industry, and has good social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种智能化的小型冷能发电装置
本技术涉及LNG冷能发电领域，尤其是一种智能化的小型冷能发电装置。
技术介绍
作为低排放的清洁燃料，LNG是当今世界增长最快的能源。据Bp公司统计，2015年在全球范围内，天然气占一次能源消费的23.8%，中国全年消费总量较去年增长4.7%，总消费197.3亿m³。我国的LNG冷能利用研究始于上世纪九十年代。陈国邦和朱建文先后提出了液化天然气冷能的概念，为日后我国的LNG冷能利用研究提供了详尽的分析，LNG与周围环境介质（如海水、空气和其他相变材料）之间的温差和压力差趋于平衡态的过程中所获得的能量即称为LNG冷能。而㶲是用来衡量冷能大小的重要指标。近年来，我国天然气缺口严重，进口LNG所占的比例越来越高。虽然我国进口LNG比世界晚了30年，LNG冷能发电技术的研究晚于日本美国等发达国家，但随着我国集中大规模引进LNG，我国的LNG冷能发电利用技术也在大幅发展。LNG冷能主要用于冷能发电、空气分离、生产干冰、冷藏、海水淡化、制冰和低温粉碎，但除了冷能发电外其他应用对于冷能利用相对较低。国内外学者对LNG冷能发电技术进行深入的研究，用㶲作为评价方法，并取得了一定的应用成果。通过对国内外LNG冷能发电技术文献和实际应用的调研，目前主流的六种LNG冷能发电技术：直接膨胀法、朗肯循环法、联合循环法、布雷顿循环法、卡琳娜循环法和多级复合循环法。目前对LNG冷能发电的研究有很多，冷能发电技术相对而言比较成熟，但对LNG冷能发电小型装置以及智能化控制的研究甚少。专利CN105569752U公开了一种利用冷能发电的工艺及装置，汽化向下游管网供应天然气的过程中释放出大量的冷能，利用两个独立的循环将冷能回收用于发电，避免了冷能的损失，提升了企业的经济效益，在发电的同时避免了电厂发电带来的污染问题,符合节能环保的要求，但该装置并未涉及一种智能化的制方法。专利CN104989459公开了一种智能化天然气管网压力能发电装置，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，节约大量人力，又保证厂站的安全，但发电利用的是LNG压力能不是LNG冷能。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上面提出的目前已有的LNG研究的不足，公开了一种小型冷能发电装置及智能化的逻辑控制方法，使得在提高LNG冷能利用率，提高冷能发电量的同时，也简单容易实施，并且工质丙烷简单易得、安全。本技术采用的技术方案具体为：一种智能化的小型冷能发电装置，包括通过主管路依次连接至下游用户的LNG储罐、第一截止阀、气化器、调压阀、流量计，还包括LNG冷能传递系统、冷能发电系统和智能控制系统；所述的LNG冷能传递系统包括串接或旁接在所述主管路上第一换热器；所述的冷能发电系统包括低温泵、第二换热器、膨胀机、发电机，内设循环冷媒的所述低温泵、第二换热器、膨胀机通过管路依次连接第一换热器进行循环换热，所述膨胀机的输出端与发电机驱动连接；所述的智能控制系统包括通过电路相连接的PLC、用于获取膨胀机入口处冷媒温度压力值的第一温度压力变送器、用于获取膨胀机出口处冷媒温度压力值的第二温度压力变送器、用于获取调压阀出口处LNG温度压力值的第三温度压力变送器、用于获取第一换热器的LNG输出口温度值的温度变送器、甲烷在线监测仪和设置在所述第一换热器的LNG输入口的电磁阀。进一步地，所用膨胀机为气动马达，通过连轴与发电机驱动连接。进一步地，所述的第一换热器采用盘管式换热器。进一步地，所述的PLC10采用西门子S7-200系列PLC。进一步地，所述的循环冷媒为丙烷。进一步地，所述发电机为异步发电机，型号是YB3-205-2。进一步地，所述的第二换热器与空气进行强制换热。进一步地，所述的智能控制系统还包括与PLC电路连接的报警系统，用于当甲烷在线监测仪所检测的甲烷浓度大于或低于对应阈值时发出警报。本技术与现有技术和现状相比具有以下的有益效果：1、本技术在冷媒工况条件不变的前提或者LNG能够满足冷能所需冷量的前提下，本系统允许LNG温度可以有30℃左右的波动，而且只取部分气化量的LNG进行冷能发电，有利于该冷能利用项目的持续平稳进行，冷能发电项目可以实现随时启停，通过自控方法随时监测各储罐及管路的工作情况，任意系统关停后，通过对上游LNG流量的及时调整，保证不会对其他系统形成干扰；2、本技术可以实现智能化操作，利用PLC系统进行实时监控仪表数据，并与报警器连接，保证厂站的安全环境，及时处理数据反馈，可以做到无人操作，极大地减少生产和人力成本，提高厂站收益；3、实现与原有工艺的无缝衔接：在运行和随时中断时（即使无电、无人看守时），做到无缝切换，保证原有体系正常运行，并且在电力使用、占地面积等方面，做到对原有场站有益补充；4、本技术对LNG气化产生的冷能进行回收用于发电，节能环保，缓解了冷污染，同时产生一定的经济效益；发出的电力可进行上网，解决场站自身的用电问题的同时也可给周边居民和工业用户供电，停电时也可作为新的供电方式，有利于用电行业的分布式能源的发展；后期进行进一步的冷能优化设计时，可新增冷能用于空调、制冰的项目，从而彻底解决冷雾、冷污染问题，将冷能的利用率提升至更高，贯彻落实节能环保的方针政策。附图说明图1为本技术实施例一的智能化的小型冷能发电装置原理示意图。图中：1-LNG储罐；2-气化器；3-甲烷在线监测仪；4-第一换热器；5-低温泵；6-第二换热器；7-第一温度压力变送器；8-膨胀机；9-发电机；10-PLC；11-电磁阀；12-温度变送器；13-第一截止阀；14-第二温度压力变送器；15-调压阀；16-第三温度压力变送器；17-第二截止阀。具体实施方式为更好地理解本技术,下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明，但本技术要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。实施例一下面以某LNG卫星站为例，该LNG供气能力为50000m³/d，供气压力为0.4MPa。如图1所示，一种智能化的小型冷能发电装置，包括通过主管路依次连接至下游用户的LNG储罐1、第一截止阀13、气化器2、调压阀15、流量计，还包括LNG冷能传递系统、冷能发电系统和智能控制系统；所述的LNG冷能传递系统包括串接或旁接在所述主管路上第一换热器4，所述的第一换热器4采用盘管式换热器；所述的冷能发电系统包括低温泵5、第二换热器6、膨胀机8、发电机9，内设循环冷媒的所述低温泵5、第二换热器6、膨胀机8通过管路依次连接第一换热器4进行循环换热，所述的第二换热器6与空气进行强制换热。所述的循环冷媒为丙烷。所述膨胀机8的输出端与发电机9驱动连接，所述发电机9为异步发电机，型号是YB3-205-2；所用膨胀机8为气动马达，通过连轴与发电机驱动连接；所述的智能控制系统包括通过电路相连接的PLC10、用于获取膨胀机8入口处冷媒温度压力值的第一温度压力变送器7、用于获取膨胀机8出口处冷媒温度压力值的第二温度压力变送器14、用于获取调压阀15出口处LNG温度压力值的第三温度压力变送器16、用于获取第一换热器4的LNG输出口温度值的温度变送器12、甲烷在线监测仪3和设置在所述第一换热器4的LNG输入口的电磁阀11。所述的智能控制系统还包括与PLC10电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化的小型冷能发电装置，包括通过主管路依次连接至下游用户的LNG储罐（1）、第一截止阀（13）、气化器（2）、调压阀（15）、流量计，其特征在于：还包括LNG冷能传递系统、冷能发电系统和智能控制系统；所述的LNG冷能传递系统包括串接或旁接在所述主管路上第一换热器（4）；所述的冷能发电系统包括低温泵（5）、第二换热器（6）、膨胀机（8）、发电机（9），内设循环冷媒的所述低温泵（5）、第二换热器（6）、膨胀机（8）通过管路依次连接第一换热器（4）进行循环换热，所述膨胀机（8）的输出端与发电机（9）驱动连接；所述的智能控制系统包括通过电路相连接的PLC（10）、用于获取膨胀机（8）入口处冷媒温度压力值的第一温度压力变送器（7）、用于获取膨胀机（8）出口处冷媒温度压力值的第二温度压力变送器（14）、用于获取调压阀（15）出口处LNG温度压力值的第三温度压力变送器（16）、用于获取第一换热器（4）的LNG输出口温度值的温度变送器（12）、甲烷在线监测仪（3）和设置在所述第一换热器（4）的LNG输入口的电磁阀（11）。

【技术特征摘要】
1.一种智能化的小型冷能发电装置，包括通过主管路依次连接至下游用户的LNG储罐（1）、第一截止阀（13）、气化器（2）、调压阀（15）、流量计，其特征在于：还包括LNG冷能传递系统、冷能发电系统和智能控制系统；所述的LNG冷能传递系统包括串接或旁接在所述主管路上第一换热器（4）；所述的冷能发电系统包括低温泵（5）、第二换热器（6）、膨胀机（8）、发电机（9），内设循环冷媒的所述低温泵（5）、第二换热器（6）、膨胀机（8）通过管路依次连接第一换热器（4）进行循环换热，所述膨胀机（8）的输出端与发电机（9）驱动连接；所述的智能控制系统包括通过电路相连接的PLC（10）、用于获取膨胀机（8）入口处冷媒温度压力值的第一温度压力变送器（7）、用于获取膨胀机（8）出口处冷媒温度压力值的第二温度压力变送器（14）、用于获取调压阀（15）出口处LNG温度压力值的第三温度压力变送器（16）、用于获取第一换热器（4）的LNG输出口温度值的温度变送器（12）、甲烷在线监测仪（3）和设置在所述第一换热器（...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁力，陈钰，蔡振培，陈文龙，张剑文，
申请(专利权)人：广州莱仑特种装备有限公司，华南理工大学，广州华丰能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44