[发明专利]一种天然气管网智能发电计量的装置及方法

权利要求书

1.一种天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：包括发电装置、数据采集系统、控制系统，所述发电装置直接内接于天然气管道(1)中，所述数据采集系统包括设置在发电装置上游的前置温度压力变送器(14)、设置在发电装置下游的后置温度压力变送器(9)；所述控制系统包括高压密封接线柱(16)、导线(10)、UPS模块(15)、PLC模块(17)、设置在发电装置上游的截止阀(2)和电动阀(3)、设置在发电装置下游的调压阀(8)，所述的UPS模块(15)通过导线和高压密封接线柱(16)连接发电装置储存电能、监控发电装置发电参数，同时为PLC模块(17)、截止阀(2)、电动阀(3)、调压阀(8)、前置温度压力变送器(14)、后置温度压力变送器(9)供电，所述的PLC模块(17)与所述截止阀(2)、电动阀(3)、调压阀(8)、前置温度压力变送器(14)、后置温度压力变送器(9)电路连接，用于根据监测的发电装置前后压力差或发电参数计算发电装置所在位置的天然气当前流量数据；所述装置的工作过程包括：

当用气高峰时，天然气带动发电装置稳定转动并发电，PLC模块(17)获取发电装置输出的电流电压；接着通过发电装置的励磁磁通及感应电动势常数，根据推导公式推算出天然气的流量：

其中：Q为管道内天然气流量，单位为m³/s；r为管道半径，单位为m；U为发电机输出电压，单位为V；I为发电机输出电流，单位为A；K感应电动势常数；Φ励磁磁通，单位为Wb；

当用气低谷时，因天然气不足以使叶轮(5)转动或转速低于预定值时，则通过前置温度压力变送器(14)与后置温度压力变送器(9)将数据传输到PLC模块(17)中，所述PLC模块(17)根据流量与压差的计算公式推算出天然气流量：

其中：Q为管道内天然气流量，单位为m³/s；u为流量系数，根据通过该管道流量数据拟合得出；r为管道半径，单位为m；ΔP为发电装置前后压力差，单位为Pa；ρ为管道内天然气平均密度，单位为kg/m³。

2.根据权利要求1所述的天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：所述的发电装置包括发电机(12)、固定铁条(6)、电机金属套筒(7)、叶轮(5)，所述发电机(12)通过螺丝(11)固定在电机金属套筒(7)内，所述电机金属套筒(7)通过固定铁条(6)固定在天然气管道(1)内，所述叶轮(5)固定在所述发电机(12)的转轴上，所述转轴的前端设置有导流弹头(13)。

3.根据权利要求2所述的天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：所述的天然气管道(1)内还设置有位于叶轮(5)前方的导流圈(4)。

4.根据权利要求2所述的天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：所述发电机(12)为防爆发电机。

5.根据权利要求1所述一种天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：所述的PLC模块(17)还用于显示前置温度压力变送器(14)、后置温度压力变送器(9)的压力、温度数据。

6.根据权利要求1所述一种天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：所述的PLC模块(17)还用于显示发电装置输出的电流及电压。

7.根据权利要求1所述一种天然气管网智能发电计量的装置，其特征在于：所述的PLC模块(17)还用于在计算出的流量数据与上、下游的差距超过安全阈值时报警及关闭截止阀(2)。