[实用新型]基于高精度控压控温的天然气压差发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电系统，具体地说，是涉及一种基于高精度控压控温的天然气压差发电系统。 

背景技术

利用天然气压差发电技术发电自首次提出以来，已越来越受到人们的重视，我国自去年开始也涉及到这一方面的操作。由于利用天然气压差发电的一些独特优势，从环境保护、提高能源效率出发，因此，发展天然气压差发电是合理的。 

与燃煤电厂相比，利用天然气压差发电的电厂具有投资少、对环境污染小、整体循环效率高、调峰性能好、占地少、建设周期短、厂用电率低、耗水少、可用率高等优点。 

通常，利用管道高压天然气发电时，需要减压。天然气被压缩后，体积会因此而膨胀9倍，产生相当大的能量。天然气压差发电就是利用高压气体在降压时产生的能量发电，亦称“气体直接膨胀做功发电”。 

现有的天然气压差发电系统通常利用调压站对气体的压力进行调节，并没有对气体的温度进行调节。由于在系统中没有设有用于调节温度的设备，并且因为系统中的换热设备自身的限制，导致很多时候系统都没能很好地使用气体的热能；此外，简单地利用调压站对天然气的压力进行调节也会存在着误差，并且因为这个误差的存在，很多时候，出于安全考虑，工作人员通常都会把气压调低至一个明显的安全值范围，然后再用来进行压差发电，因此，这也导致了发电系统没能很充分地利用这部分天然气的压差能量，影响了整个发电系统的发电效率，发电的稳定性也得不到保障，并且由于调压站要经常性地对气体的实时气压进行微调，从而也影响了发电系统的工作效率，大大降低了整个天然气压差发电系统的性能。 

因此，如何提高整个天然气压差发电系统对传输的天然气的控温和控压精度，以便充分利用气体的热能和压差能量，从而大幅度提高发电系统的发电稳定性及效率，优化整个天然气压差发电系统的性能，便成为一道急需解决的技术难题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，主要解决现有的天然气压差发电系统在气压输送过程中对气体的温度和压力控制精度不高的问题。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 

基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，包括由依次相连接的一级换热器、单级或多级向心涡轮膨胀机组、再热器、齿轮、减速器以及发电机组组成的发电系统，还包括与所述发电系统相连且由依次相连接的激光器、光纤光栅传感器、调制解码器、PC智能控制机组以及调压阀组成的自动控压控温系统；所述的PC智能控制机组还分别与激光器和一级换热器相连，所述的光纤光栅传感器与单级或多级向心涡轮膨胀机组相连接。

为了进一步提高光纤光栅传感器对气体实时温度和压力的检测灵敏度，所述的光纤光栅传感器包括内部封装有光纤光栅的包层，波长分析器以及分别与该包层和波长分析器相连的3dB光纤定向耦合器，且包层由合金材料或聚合物材料制成。 

本实用新型的设计原理在于，利用自动控压控温系统中的光纤光栅传感器在所处环境的温度和压力两种物理量发生变化时，光纤光栅的周期和有效折射率将发生变化，从而使反射光的中心波长发生变化，通过检测物理量变化前后反射光波长的变化量，并利用PC智能控制机组对检测结果进行分析就可以获得待测物理量的变化情况，通过PC智能控制机组控制一级换热器控制调节气体温度，以及控制调压阀控制调节气体压力，便能实现整个天然气压差发电系统对气体温度和压力的实时同步控制调节。 

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果： 

（1）本实用新型构思严谨，设计巧妙，实现方便。

（2）本实用新型在天然气压差发电系统中加入一套自动控压控温系统，利用光纤光栅传感技术及其检测原理，通过PC智能控制机组根据实际情况对检测结果进行处理，不仅可以实现天然气压差发电系统对天然气气体的压力和温度的高精度智能控制，而且通过对气体压力和温度的精确调节，也充分利用了气体的压差能量和热能来进行发电，从而大幅度地提高了整个发电系统的发电稳定性及效率，与现有技术相比，其具有实质性的特点和显著的进步。 

（3）本实用新型中光纤光栅的包层采用合金材料或聚合物材料制成，相较于传统的金属材料，包层的制作材料极大地提高了光纤光栅传感器的灵敏性能。