一種天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)及自控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種發(fā)電設(shè)備，具體涉及一種利用流體管道(比如天然氣管網(wǎng)、液體管網(wǎng))內(nèi)的動(dòng)能進(jìn)行發(fā)電的自控系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在流體管道進(jìn)行輸送的過程中，由于監(jiān)控、控制裝置處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，遠(yuǎn)離電網(wǎng)，這樣會(huì)造成監(jiān)控、檢測(cè)等設(shè)備缺電或無電供應(yīng)，存在隱患，例如天然氣輸送過程中有很多個(gè)調(diào)壓站因位置偏遠(yuǎn)而處于缺電或者無電供應(yīng)狀態(tài)，造成供電困難，這些調(diào)壓站/箱由于地理位置較為偏僻，經(jīng)常出現(xiàn)由于市電供電電纜供應(yīng)不及，以至場(chǎng)站照明和冬天伴熱等必需的電力需求得不到滿足，同時(shí)由于沒有外供電，造成監(jiān)控系統(tǒng)無法安裝使用，數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，需要每天派巡視人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，管網(wǎng)設(shè)備不確定的安全隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)等問題也隨之顯現(xiàn)。
[0003]針對(duì)目前這些調(diào)壓站用電問題，有技術(shù)人員提出一種集能式管道流體(流水、風(fēng))發(fā)電裝置，通過喇叭狀集能管道來充分收集流體(流水、風(fēng))的能量，然后通過發(fā)電機(jī)將流體能量轉(zhuǎn)化為電能，但是這種發(fā)電裝置在運(yùn)行時(shí)存在安全隱患，比如管道容易出現(xiàn)泄露，流體壓力不穩(wěn)定等，單純靠人力來檢測(cè)維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且發(fā)現(xiàn)問題和解決問題反應(yīng)慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)的發(fā)明目的在于解決目前上述技術(shù)問題，而提供一種安全可靠、時(shí)時(shí)監(jiān)控的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)及方法。
[0005]為了完成本申請(qǐng)的發(fā)明目的，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)，包括位于天然氣管網(wǎng)支路管道上的發(fā)電系統(tǒng)、自控系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包括位于所述支路管道上的膨脹設(shè)備、發(fā)電機(jī)和溫壓平衡器，所述膨脹設(shè)備的出口處設(shè)置所述溫壓平衡器，所述膨脹設(shè)備的動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述發(fā)電機(jī)與電力輸出系統(tǒng)相連，所述自控系統(tǒng)包括位于所述膨脹設(shè)備上游支路管道上的第一電磁閥和第一壓力計(jì)以及位于所述溫壓平衡器下游支路管道上的第二電磁閥、第二壓力計(jì)和溫度計(jì)，所述第一電磁閥和第二電磁閥相聯(lián)，所述自控系統(tǒng)還包括PLC控制器，所述第一電磁閥、第一壓力計(jì)、第二電磁閥、第二壓力計(jì)和溫度計(jì)分別與所述PLC控制器相連，所述電力輸出系統(tǒng)具有電量監(jiān)控器，所述第一電磁閥上游支路管道上設(shè)有氣動(dòng)閥和限流器，所述氣動(dòng)閥和電量監(jiān)控器分別與所述PLC控制器相連。
[0007]本發(fā)明所述膨脹設(shè)備為流體馬達(dá)，所述流體馬達(dá)上連接有轉(zhuǎn)速測(cè)試儀，轉(zhuǎn)速測(cè)試儀與PLC控制器相連。
[0008]本發(fā)明所述第一電磁閥上游支路管道上設(shè)有過濾器和流量計(jì)，所述第二電磁閥下游支路管道上設(shè)有調(diào)壓器和氣體濃度檢測(cè)儀，所述氣體濃度檢測(cè)儀與PLC控制器相連。
[0009]本發(fā)明所述電力輸出系統(tǒng)包括配電柜和穩(wěn)壓器，所述發(fā)電機(jī)的電力輸出端與配電柜相連，所述配電柜經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后分出380V交流電和220V直流電兩條電路，其中220V直流電經(jīng)過蓄電裝置、逆變器和穩(wěn)頻器供給用電設(shè)備。
[0010]本發(fā)明所述蓄電裝置上安裝所述電量監(jiān)控器，所述穩(wěn)壓器為三相電壓穩(wěn)壓器。
[0011]本發(fā)明還提供一種天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電自控方法，使用上述的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)，包括以下自控方法:
[0012]I)當(dāng)?shù)谝粔毫τ?jì)監(jiān)測(cè)到支路管道內(nèi)部流體壓力>1.1MPa時(shí)，第一壓力計(jì)將電信號(hào)反饋給PLC控制器，PLC控制器控制第一電磁閥關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)；當(dāng)?shù)诙毫τ?jì)監(jiān)測(cè)到支路管道內(nèi)部流體壓力>0.13MPa時(shí)，第二壓力計(jì)將信號(hào)反饋給PLC控制器，PLC控制器控制第一電磁閥關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)；當(dāng)溫度計(jì)監(jiān)測(cè)到支路管道內(nèi)部流體溫度<-20°C時(shí)，溫度計(jì)將信號(hào)反饋給PLC控制器，PLC控制器控制第一電磁閥關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速測(cè)試儀監(jiān)測(cè)流體馬達(dá)轉(zhuǎn)速>1500r/min時(shí)，轉(zhuǎn)速測(cè)試儀將信號(hào)反饋給PLC控制器，PLC控制器控制第一電磁閥關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)；當(dāng)氣體濃度檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)到支路管道內(nèi)部流體濃度>2% vol時(shí)，氣體濃度檢測(cè)儀將信號(hào)反饋給PLC控制器，PLC控制器控制第一電磁閥關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)；
[0013]2)當(dāng)所述電量控制器監(jiān)測(cè)到蓄電裝置的電量>98%時(shí)，電量控制器將信號(hào)反饋給PLC控制器，PLC控制器控制氣動(dòng)閥減小支路管道內(nèi)的流量直至關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)所述電量控制器監(jiān)測(cè)到蓄電裝置的電量〈15%時(shí)，PLC控制器控制氣動(dòng)閥增大支路管道內(nèi)的流量。
[0014]本發(fā)明在所述自控方法I)中當(dāng)?shù)谝浑姶砰y關(guān)閉時(shí)第一電磁閥會(huì)將信號(hào)傳輸給第二電磁閥，第二電磁閥響應(yīng)第一電磁閥的信號(hào)連鎖關(guān)閉下游支路管道。
[0015]本發(fā)明的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比區(qū)別在于:本發(fā)明的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)包括位于天然氣管網(wǎng)支路管道上的發(fā)電系統(tǒng)、自控系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)，采用蓄電、逆變、自控、限流等相結(jié)合的技術(shù)，控制電力供求穩(wěn)定，解決了因燃?xì)獠▌?dòng)性大造成的電力輸出不穩(wěn)等問題，整個(gè)工藝穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性好、可持續(xù)運(yùn)行。從系統(tǒng)配套的角度出發(fā)，著重考慮系統(tǒng)控制、簡(jiǎn)單和安全三方面，整合國內(nèi)優(yōu)勢(shì)資源，在有限場(chǎng)地(調(diào)壓站/柜/箱)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)布局小型化、撬裝化、國產(chǎn)化的設(shè)計(jì)與制造，滿足大部分高壓站點(diǎn)用電需求，不僅可以解決公司調(diào)壓站點(diǎn)普遍存在的無電/少電等問題，而且可進(jìn)行全面推廣。
[0016]本發(fā)明的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)該自控發(fā)電系統(tǒng)在不犧牲天然氣和影響天然氣場(chǎng)站正常運(yùn)行的前提下，有效回收天然氣調(diào)壓過程中的壓力能；
[0018](2)第一電磁閥和第二電磁閥具有雙重連鎖切斷功能，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可
A+-.罪；
[0019](3)電力存儲(chǔ)系統(tǒng)具有自動(dòng)控制功能，可根據(jù)電力存儲(chǔ)系統(tǒng)電量存儲(chǔ)量反饋給氣動(dòng)閥，控制天然氣的流量；
[0020](4)整個(gè)系統(tǒng)工藝具有小型化、撬裝化特點(diǎn)；
[0021](5)采用低轉(zhuǎn)速、大扭矩、無油無水系統(tǒng)的流體馬達(dá)，因此整個(gè)系統(tǒng)噪音小。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所述，本實(shí)施例的天然氣管網(wǎng)壓力能自控發(fā)電系統(tǒng)，包括位于天然氣管網(wǎng)支路管道2 (即在天然氣管網(wǎng)主管道I上接出支路管道2)上的發(fā)電系統(tǒng)、自控系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)包括位于支路管道2上的膨脹設(shè)備31、發(fā)電機(jī)32和溫壓平衡器6，膨脹設(shè)備31的出口處設(shè)置溫壓平衡器6，膨脹設(shè)備31的動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)32發(fā)電，發(fā)電機(jī)32與電力輸出系統(tǒng)相連。本發(fā)明的改進(jìn)在于自控系統(tǒng)，通過自控系統(tǒng)來控制發(fā)電量并且提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
[0024]具體地，自控系統(tǒng)包括位于膨脹設(shè)備31上游支路管道2上的第一電磁閥41和第一壓力計(jì)42以及位于溫壓平衡器6下游支路管道2上的第二電磁閥43、第二壓力計(jì)44和溫度計(jì)46，第一電磁閥41和第二電磁閥43相聯(lián)，這樣第一電磁閥41和第二電磁閥43之間具有聯(lián)鎖反應(yīng)，即第一電磁閥41關(guān)閉時(shí)會(huì)同時(shí)發(fā)送信號(hào)給第二電磁閥43，第二電磁閥43響應(yīng)第一電磁閥41的信號(hào)也關(guān)閉系統(tǒng)，兩個(gè)電磁閥同時(shí)關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，安全性更高。
[0025]該自控系統(tǒng)還包括PLC控制器(圖中未示出)，第一電磁閥41、第一壓力計(jì)42、第二電磁閥43、第二壓力計(jì)44和溫度計(jì)46分別與PLC控制器(圖中未示出)相連，PLC控制器(圖中未示出)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的警戒值和時(shí)時(shí)得到的壓力計(jì)和溫度計(jì)46的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來判斷系統(tǒng)的安全性，當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)超出警戒值時(shí)，PLC控制器(圖中未示出)會(huì)控制電磁閥迅速關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全。
[0026]為了提高整個(gè)系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性，電力輸出系統(tǒng)具有蓄電裝置51和電量監(jiān)控器(圖中未示出