本實用新型涉及天然氣應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣智能換熱調(diào)壓裝置。

背景技術(shù)：

隨著天然氣作為清潔能源在工業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛應(yīng)用，在能源消耗所占的比重將越來越大，對改善環(huán)境、治理霧霾等問題上具有舉足輕重的作用。

目前，國內(nèi)外天然氣的運輸主要采用壓縮升壓和低溫液化等手段，不管使用哪種方式到用戶，使用時都需要降壓處理。傳統(tǒng)降壓方式都是通過節(jié)流閥進行節(jié)流膨脹，不僅白白浪費了大量壓差所產(chǎn)生的動能，而且需要大量的熱量對氣體進行增溫，以抵消節(jié)流膨脹所產(chǎn)生的冷能，克服低溫天然氣對管道及調(diào)壓設(shè)備的造成的損壞。目前，燃氣調(diào)壓裝置換熱系統(tǒng)均采用電加熱或鍋爐加熱水，然后通過水與天然氣換熱。電加熱需要調(diào)壓場所提供較大的供電容量，并且效率低、能耗高，在防爆場所使用也存在安全隱患。鍋爐加熱需要在安全區(qū)建立鍋爐房，通過管道連接到防爆區(qū)設(shè)備上投資大，且鍋爐壽命一般為一年。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種天然氣智能換熱調(diào)壓裝置，對管道壓差進行充分利用，無需使用燃氣鍋爐和電加熱器對調(diào)壓裝置進行換熱，避免了能源的浪費，降低了生產(chǎn)成本。

為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種天然氣智能換熱調(diào)壓裝置，包括調(diào)壓系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述調(diào)壓系統(tǒng)設(shè)置在高壓管線和低壓管線之間，調(diào)壓系統(tǒng)包括換熱器、安全切斷閥、第一調(diào)壓器、透平機和第二調(diào)壓器，換熱器一端與高壓管線相連接，換熱器另一端與安全切斷閥相連接，安全切斷閥與第一調(diào)壓器相連接，第一調(diào)壓器與透平機相連接，透平機與低壓管線相連接，第二調(diào)壓器與透平機并聯(lián)連接；所述換熱系統(tǒng)換熱器、壓縮機、蒸發(fā)器和膨脹閥，壓縮機與換熱器相連接，換熱器與膨脹閥相連接，膨脹閥與蒸發(fā)器，蒸發(fā)器與壓縮機相連接；所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器、離合器、轉(zhuǎn)速傳感器、觸摸屏、壓力傳感器和溫度傳感器，離合器、轉(zhuǎn)速傳感器、觸摸屏、壓力傳感器和溫度傳感器均與PLC控制器相連接，壓力傳感器和溫度傳感器均設(shè)置在低壓管線前端的管路，轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在透平機的機械軸上；所述換熱系統(tǒng)的壓縮機通過離合器與調(diào)壓系統(tǒng)的透平機相連接。

所述第一調(diào)壓器為自力式調(diào)壓器。

所述第一調(diào)壓器為電動調(diào)壓器，第一調(diào)壓器與PLC控制器相連接。

本實用新型的有益效果：具有自我能量管理功能，在流量小時透平機轉(zhuǎn)速低產(chǎn)生的動能小，在流量大時透平機轉(zhuǎn)速高產(chǎn)生的動能大，與在流量小時需要換熱量小，在流量大時需要換熱量大成正比關(guān)系，可以實現(xiàn)換熱能量的自給自足，具有集成度高、運營成本低、受環(huán)境溫度的影響小、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)勢。本實用新型對管道壓差進行充分利用，無需使用燃氣鍋爐和電加熱器對調(diào)壓裝置進行換熱，避免了能源的浪費，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1為換熱器，2為安全切斷閥，3為第一調(diào)壓器，4為透平機，5為第二調(diào)壓器，6為轉(zhuǎn)速傳感器，7為壓力傳感器，8為離合器，9為壓縮機，10為蒸發(fā)器，11為膨脹閥，12為溫度傳感器，13為PLC控制器，14為高壓管線，15為低壓管線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

一種天然氣智能換熱調(diào)壓裝置，包括調(diào)壓系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述調(diào)壓系統(tǒng)設(shè)置在高壓管線14和低壓管線15之間，調(diào)壓系統(tǒng)包括換熱器1、安全切斷閥2、第一調(diào)壓器3、透平機4和第二調(diào)壓器5，換熱器1一端與高壓管線14相連接，換熱器1另一端與安全切斷閥2相連接，安全切斷閥2與第一調(diào)壓器3相連接，第一調(diào)壓器3與透平機4相連接，透平機4與低壓管線15相連接，第二調(diào)壓器5與透平機4并聯(lián)連接。所述換熱系統(tǒng)換熱器1、壓縮機9、蒸發(fā)器10和膨脹閥11，壓縮機9與換熱器1相連接，換熱器1與膨脹閥11相連接，膨脹閥11與蒸發(fā)器10，蒸發(fā)器10與壓縮機9相連接。所述控制系統(tǒng)包括PLC控制器13、離合器8、轉(zhuǎn)速傳感器6、觸摸屏16、壓力傳感器7和溫度傳感器12，離合器8、轉(zhuǎn)速傳感器6、觸摸屏16、壓力傳感器7和溫度傳感器12均與PLC控制器13相連接，壓力傳感器7和溫度傳感器12均設(shè)置在低壓管線15前端的管路，轉(zhuǎn)速傳感器6設(shè)置在透平機4的機械軸上。觸摸屏16為HMI觸摸屏，與PLC控制器13之間實現(xiàn)人機交互，即PLC控制器13使轉(zhuǎn)速傳感器6、壓力傳感器7和溫度傳感器12檢測的數(shù)據(jù)實時顯示在觸摸屏16上，同時工作人員可以通過觸摸屏16調(diào)節(jié)離合器8、第一調(diào)壓器3、第二調(diào)壓器5的工作狀態(tài)。所述換熱系統(tǒng)的壓縮機9通過離合器8與調(diào)壓系統(tǒng)的透平機4相連接。

天然氣經(jīng)過高壓管線14進入換熱器1進行加熱，加熱后的天然氣經(jīng)過安全切斷閥2進入第一調(diào)壓器3，然后通過透平機4或第二調(diào)壓器5輸出至低壓管線15。正常情況下，安全切斷閥2和第一調(diào)壓器3處于全開狀態(tài)，在流量很小時，天然氣通過第二調(diào)壓器5給下游的低壓管線15供氣，換熱系統(tǒng)不工作。在流量較大時，第二調(diào)壓器5不能滿足下游的低壓管線15的需求，天然氣推動透平機4的葉輪旋轉(zhuǎn)流向下游的低壓管線15，滿足下游的低壓管線15的流量的需求。

在下游低壓管線需求量大時，天然氣推動透平機4的葉輪旋轉(zhuǎn)，安裝在透平機4機械軸的速度傳感器6檢測透平機4的轉(zhuǎn)速。同時，壓力傳感器7和溫度傳感器12檢測低壓管線15前端的壓力和溫度，當透平機4的轉(zhuǎn)速和低壓管線15前端的壓力達到設(shè)定值時，控制系統(tǒng)的PCL控制器13使離合器8吸合，帶動壓縮機9旋轉(zhuǎn)。利用透平機4旋轉(zhuǎn)的動能帶動壓縮機9工作，從而使換熱系統(tǒng)工作。壓縮機9工作使換熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱介質(zhì)壓縮升溫，通過換熱器1與天然氣進行換熱，換熱后的導(dǎo)熱介質(zhì)通過膨脹閥11減壓，經(jīng)蒸發(fā)器10冷卻后，重新供給壓縮機9循環(huán)利用?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)低壓管線15的溫度傳感器12的實時溫度，控制離合器8的吸合與分離來控制換熱系統(tǒng)工作與停機。壓縮機9通過離合器8與透平機4相連接，充分利用調(diào)壓系統(tǒng)內(nèi)天然氣流動的動能，使換熱系統(tǒng)不需要供電。同時，調(diào)壓系統(tǒng)的流量與換熱系統(tǒng)所需換熱量成正比關(guān)系，當流量大時，需要換熱量大，當流量小時，需要換熱量小。

壓力傳感器7實時監(jiān)控下游的低壓管線15的壓力，在壓力超過設(shè)定值時，第一調(diào)壓器3開始工作，保證下游的低壓管線15壓力在可控范圍內(nèi)。在有突發(fā)情況或所有調(diào)壓器失效時，安全切斷閥2關(guān)閉，切斷天然氣對下游管線15的供給，第一調(diào)壓器3確保下游低壓管線的安全。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)壓器3為自力式調(diào)壓器，可以依靠高壓管線與低壓管線之間流動的介質(zhì)自身的壓力變化進行自動調(diào)節(jié)，在流量發(fā)生變化時保持下游低壓管線15的管道上壓力的恒定。

優(yōu)選地，所述第一調(diào)壓器3為電動調(diào)壓器，第一調(diào)壓器3與PLC控制器13相連接。PLC控制器13根據(jù)壓力傳感器7檢測的低壓管線15前端的管道的壓力調(diào)節(jié)第一調(diào)壓器3使管道上的壓力保持恒定。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。