本发明专利技术公开了一种用于天然气管网压力能回收的压差发电装置和系统，该装置包括：轴承；穿过所述轴承的转轴，所述转轴上设有与其同轴固定的涡轮；发电机组件，所述发电机组件包括设于所述转轴上的电机磁性转子和套设于所述转轴外的电机定子，所述电机定子与所述电机磁性转子位置匹配；天然气入口，所述天然气入口与所述轴承和转轴之间的区域连通，并用于朝向所述涡轮输送天然气，以驱动所述涡轮转动；天然气出口，所述天然气出口与所述轴承和转轴之间的区域连通，并用于排出驱动所述涡轮转动后的天然气。本发明专利技术通过天然气带动涡轮转动，以使得电机磁性转子相对电机定子转动，从而将天然气的压力能转化为电能。然气的压力能转化为电能。然气的压力能转化为电能。
【技术实现步骤摘要】
一种用于天然气管网压力能回收的压差发电装置和系统
[0001]本专利技术属于天然气发电领域，尤其涉及一种用于天然气管网压力能回收的压差发电装置和系统。
技术介绍
[0002]随着我国经济的快速发展，天然气的需求与日俱增，为了提高天然气管道输送的效率，天然气管网的天然气在管道输送过程中，始终维持着较高的压力，其压力一般在10MPa左右，远远高于城市用户压力0.4MPa。传统的调压阀装置无法实现能量回收，造成了大量的浪费。利用膨胀机配合发电系统将压力能转化成电能，回收利用该部分压力能既可以产生显著的经济效益，亦可以消除天然气调压过程中的噪音和设备损伤隐患，具有重要的现实意义。
[0003]目前，在天然气管网压力能回收工艺中的膨胀机主要是星旋式马达、螺杆膨胀机。星旋式气动马达一般采用全滚动轴承转子结构，但一般一年以上就需要对磨损件进行更换。而螺杆膨胀机需要油润滑而且效率偏低。如CN105332743A公开了一种天然气压差发电系统，包括过滤分离器、蒸汽加热器、调压单元及去燃机，所述差压发电系统上还并联设置有一透平膨胀机，所述过滤分离器的进气端通过ESD阀门与天然气连接，所述过滤分离器的出口端与蒸汽加热器的进口端连接，所述蒸汽加热器的第一出口端与调压单元进口端连接，所述蒸汽加热器的第二出口端与透平膨胀机的进口端连接，所述透平膨胀机的第一出口端与去燃机进口端连接，所述透平膨胀机的第二出口端与电机连接。虽然该系统可回收原先由调压阀组白白泄放的能量，还能有效地解决原调压阀组减压时产生的噪音污染和管道振动，改善了工作环境，但是其采用的透平膨胀机存在磨损件更换频繁和效率低的问题。
[0004]因此，如何提供一种回收天然气压力能并且装置磨损程度低的技术方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种用于天然气管网压力能回收的压差发电装置和系统，可以将天然气的压力能转化为电能，并且降低转轴和轴承的磨损程度。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种用于天然气管网压力能回收的压差发电装置，包括：
[0007]机壳；
[0008]密封所述机壳两端的压板；
[0009]转动组件，所述转动组件包括嵌设于所述机壳内的轴承和穿过所述轴承的转轴，所述转轴两端分别穿过所述压板，并固定有与其同轴的涡轮；
[0010]位于所述机壳内的发电机组件，所述发电机组件包括设于所述转轴上的电机磁性转子和嵌设于所述机壳内的电机定子，所述电机定子与所述电机磁性转子位置匹配；
[0011]天然气入口，所述天然气入口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述天然气入
口还用于朝向所述涡轮输送天然气，以驱动所述涡轮转动；
[0012]天然气出口，所述天然气出口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述天然气出口还用于排出驱动所述涡轮转动后的天然气。
[0013]其中，所述天然气入口包括轴承气进气口和涡轮进气口，所述轴承气进气口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述涡轮进气口用于朝向所述涡轮输送天然气；
[0014]所述天然气出口包括轴承气排气口和涡轮排气口，所述轴承气排气口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述涡轮排气口用于排出驱动所述涡轮转动后的天然气。
[0015]其中，所述压差发电装置包括与所述涡轮数量相同的涡轮蜗壳，所述涡轮蜗壳包括容纳所述涡轮的第一容纳腔和与所述第一容纳腔连通的出口管，所述第一容纳腔与所述天然气入口连通，所述出口管与所述天然气出口连通。
[0016]其中，所述涡轮蜗壳为筒状，并且其筒状一端向内弯折形成环形的第二容纳腔，第二容纳腔与所述第一容纳腔连通，所述筒状向内弯折的一端与所述压板间设有连通所述第一容纳腔和第二容纳腔的多个喷嘴；
[0017]所述第二容纳腔与所述天然气入口连通，并用于容纳天然气；
[0018]所述喷嘴沿所述第二容纳腔的周向布置，并且所述喷嘴朝向所述涡轮，以使得喷出的天然气推动所述涡轮转动。
[0019]其中，所述涡轮蜗壳向内弯折的一侧设有密封板，所述出口管固定于所述密封板上，并且所述出口管与所述涡轮的轴线重合；
[0020]所述涡轮包括多个沿其周向布置的叶片，相邻所述叶片间设有弧形流道，所述弧形流道一端入口沿所述涡轮径向设置，另一端出口沿所述涡轮轴向设置，用于将所述喷嘴喷出的沿所述涡轮径向的天然气变为沿所述涡轮轴向的天然气。
[0021]其中，所述转轴一端设有与其同轴设置的推力盘，所述推力盘位于所述轴承内，并且所述推力盘的直径大于所述转轴的直径；
[0022]所述轴承包括沿所述转轴轴向依次设置的混合轴承、推力轴承和径向轴承，所述混合轴承和推力轴承位于所述转轴的一端，并分别位于所述推力盘两侧，所述径向轴承位于所述转轴的另一端，所述推力轴承和径向轴承间设有所述电机定子。
[0023]其中，所述机壳上设有分别与混合轴承、推力轴承和径向轴承连通的混合轴承进气管、推力轴承进气管和径向轴承进气管，所述混合轴承进气管、推力轴承进气管和径向轴承进气管均与所述天然气入口连通；
[0024]所述混合轴承、推力轴承和径向轴承内分别设有与所述混合轴承进气管、推力轴承进气管和径向轴承进气管连通的混合通道、推力通道和径向通道，所述混合通道具有两个出气口，其中一个出气口朝向所述推力盘的一侧，另一个出气口朝向所述转轴，所述推力通道的出气口朝向所述推力盘的另一侧，所述径向通道的出气口朝向所述转轴；
[0025]所述机壳上设有与其内部连通的轴承气排气管，所述轴承气排气管与所述天然气出口连通。
[0026]其中，所述混合轴承、推力轴承和径向轴承的外侧均设有环形的容纳槽，所述容纳槽底部与所述混合轴承进气管、推力轴承进气管和径向轴承进气管连通，所述容纳槽的开口抵持于所述机壳内部，以使得所述容纳槽与所述机壳形成容纳天然气的密闭区间，所述容纳槽的开口至其底部为减缩结构。
[0027]其中，所述转轴内部为镂空结构，并且所述转轴中部固定有所述电机磁性转子和包裹于所述电机磁性转子外的电机转子保护套。
[0028]第二方面，本专利技术还提供一种用于天然气管网压力能回收的压差发电系统，包括：
[0029]上述的压差发电装置；
[0030]天然气热电装置，所述天然气热电装置与所述天然气出口连通；
[0031]电能输出端，所述电能输出端与所述发电机组件连接。
[0032]其中，所述压差发电系统包括天然气管、排烟管和预热器；
[0033]所述天然气管通过涡轮气路朝向所述涡轮输送天然气，所述天然气管还通过轴承气路与所述轴承和转轴之间的区域连通；
[0034]所述排烟管通过烟气路与所述天然气热电装置连通；
[0035]所述涡轮气路和烟气路均穿过所述预热器。
[0036]与现有技术相比，本专利技术通过天然气带动涡轮转动，以使得电机磁性转子相对电机定子转动，从而将天然气的压力能转化为电能。本专利技术通过将天然气入口与轴承和转轴之间的区域本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于天然气管网压力能回收的压差发电装置，其特征在于，包括：机壳；密封所述机壳两端的压板；转动组件，所述转动组件包括嵌设于所述机壳内的轴承和穿过所述轴承的转轴，所述转轴两端分别穿过所述压板，并固定有与其同轴的涡轮；位于所述机壳内的发电机组件，所述发电机组件包括设于所述转轴上的电机磁性转子和嵌设于所述机壳内的电机定子，所述电机定子与所述电机磁性转子位置匹配；天然气入口，所述天然气入口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述天然气入口还用于朝向所述涡轮输送天然气，以驱动所述涡轮转动；天然气出口，所述天然气出口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述天然气出口还用于排出驱动所述涡轮转动后的天然气。2.如权利要求1所述压差发电装置，其特征在于，所述天然气入口包括轴承气进气口和涡轮进气口，所述轴承气进气口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述涡轮进气口用于朝向所述涡轮输送天然气；所述天然气出口包括轴承气排气口和涡轮排气口，所述轴承气排气口与所述轴承和转轴之间的区域连通，所述涡轮排气口用于排出驱动所述涡轮转动后的天然气。3.如权利要求1所述压差发电装置，其特征在于，所述压差发电装置包括与所述涡轮数量相同的涡轮蜗壳，所述涡轮蜗壳包括容纳所述涡轮的第一容纳腔和与所述第一容纳腔连通的出口管，所述第一容纳腔与所述天然气入口连通，所述出口管与所述天然气出口连通。4.如权利要求3所述压差发电装置，其特征在于，所述涡轮蜗壳为筒状，并且其筒状一端向内弯折形成环形的第二容纳腔，第二容纳腔与所述第一容纳腔连通，所述筒状向内弯折的一端与所述压板间设有连通所述第一容纳腔和第二容纳腔的多个喷嘴；所述第二容纳腔与所述天然气入口连通，并用于容纳天然气；所述喷嘴沿所述第二容纳腔的周向布置，并且所述喷嘴朝向所述涡轮，以使得喷出的天然气推动所述涡轮转动。5.如权利要求4所述压差发电装置，其特征在于，所述涡轮蜗壳向内弯折的一侧设有密封板，所述出口管固定于所述密封板上，并且所述出口管与所述涡轮的轴线重合；所述涡轮包括多个沿其周向布置的叶片，相邻所述叶片间设有弧形流道，所述弧形流道一端入口沿所述涡轮径向设置，另一端出口沿所述涡轮轴向设置，用于将所述喷嘴...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙耕，
申请(专利权)人：北京大臻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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