機(jī)的膨脹比由進(jìn)氣腔10124與出氣腔10125的容積比決定。
[0031]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)具有拓展性強(qiáng)、適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有的膨脹機(jī)相比可以利用更寬范圍的膨脹比區(qū)間。
[0032]有利地，從天然氣管網(wǎng)蘊(yùn)含壓力能最大的10.0MPa.g-0.4MPa.g的壓力區(qū)間內(nèi)，可以通過設(shè)計(jì)成一級(jí)或者多級(jí)(例如三級(jí))轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)來(lái)適應(yīng)該區(qū)間內(nèi)的各種天然氣調(diào)壓機(jī)制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該多級(jí)轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)可以同軸連接，這樣整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，體積小。
[0033]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)還具有膨脹效率高的優(yōu)點(diǎn)。舉例而言，在200kW功率以下，轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的效率在75 %?85 %之間，在200kW功率以上，轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的效率均在85%以上。
[0034]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)可以適應(yīng)變化的入口壓力和流量，當(dāng)入口壓力和流量波動(dòng)20%左右時(shí)，轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的膨脹效率仍可保持在70%以上。而且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的進(jìn)氣口 10112可以適應(yīng)氣體、液體和氣液混合物等流體介質(zhì)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的軸轉(zhuǎn)速可高可低，可根據(jù)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)需變速器可以直接與發(fā)電機(jī)同軸連接輸出工頻電，減少了機(jī)械功損失，能顯著地提高發(fā)電效率。
[0036]而且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。外轉(zhuǎn)子1012和內(nèi)轉(zhuǎn)子1013均為二維結(jié)構(gòu)，加工成本低，外轉(zhuǎn)子1012與內(nèi)轉(zhuǎn)子1013之間無(wú)需油潤(rùn)滑，外轉(zhuǎn)子1012和內(nèi)轉(zhuǎn)子1013敦實(shí)耐沖擊，易損件少。轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)可以做成系列標(biāo)準(zhǔn)化組件，模塊化制造。
[0037]因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)具有拓展性強(qiáng)、適用范圍廣、膨脹效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0038]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)I具有拓展性強(qiáng)、適用范圍廣、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
[0039]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)I包括調(diào)壓計(jì)量裝置20、至少一個(gè)壓力能回收支路。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)I可以進(jìn)一步包括過濾裝置40和加臭系統(tǒng)50。需要說(shuō)明的是，調(diào)壓計(jì)量裝置、過濾裝置40和加臭系統(tǒng)50可以為天然氣調(diào)壓站的固有設(shè)施或者設(shè)備，也可以是單獨(dú)提供的設(shè)備。
[0040]如圖1中所示，每個(gè)壓力能回收支路可以包括依次串聯(lián)的第一調(diào)節(jié)閥301、流量計(jì)302和壓力能回收裝置10。如圖2中所示，該壓力能回收支路可以進(jìn)一步包括與壓力能回收裝置10串聯(lián)的第二調(diào)節(jié)閥303、壓力調(diào)節(jié)閥304。可選地，該壓力能回收支路可以進(jìn)一步包括旁通調(diào)壓裝置305，該旁通調(diào)壓裝置305與串聯(lián)的第二調(diào)節(jié)閥303、壓力能回收裝置10和壓力調(diào)節(jié)閥304進(jìn)行并聯(lián)連接。
[0041]過濾裝置40的出口與調(diào)壓計(jì)量裝置20的進(jìn)口和每個(gè)壓力能回收支路的第一調(diào)節(jié)閥301的進(jìn)口相連，加臭系統(tǒng)50的進(jìn)口與調(diào)壓計(jì)量裝置20的出口以及每個(gè)壓力能回收支路的壓力調(diào)節(jié)閥304的出口和旁通調(diào)壓裝置305的出口相連。
[0042]也就是說(shuō)，每個(gè)壓力能回收支路的第一調(diào)節(jié)閥301的進(jìn)口與過濾裝置40的出口相連，流量計(jì)302的進(jìn)口與第一調(diào)節(jié)閥301的出口相連。第二調(diào)節(jié)閥303的進(jìn)口與流量計(jì)302的出口相連，壓力能回收裝置10的進(jìn)口與第二調(diào)節(jié)閥303的出口相連。
[0043]壓力能回收裝置10的進(jìn)口與第二調(diào)節(jié)閥303的出口相連，壓力能回收裝置10的出口與壓力調(diào)節(jié)閥304的進(jìn)口相連。壓力調(diào)節(jié)閥304的出口與加臭系統(tǒng)50的進(jìn)口相連，旁通調(diào)壓裝置305的進(jìn)口與流量計(jì)302的出口相連，旁通調(diào)壓裝置305的出口與加臭系統(tǒng)50的進(jìn)口相連。
[0044]具體而言，調(diào)壓計(jì)量裝置20、過濾裝置40和加臭系統(tǒng)50可以是已知的，因此不再詳細(xì)地描述。
[0045]每個(gè)壓力能回收支路與調(diào)壓計(jì)量裝置20并聯(lián)，以便對(duì)天然氣進(jìn)行分流后回收利用天然氣的壓力能進(jìn)行發(fā)電。壓力能回收支路的數(shù)量可以根據(jù)門站流量波動(dòng)規(guī)律來(lái)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。
[0046]每個(gè)壓力能回收支路的第一調(diào)節(jié)閥301的進(jìn)口通過前匯管306與過濾裝置40的出口相連。前匯管306分流出至少一個(gè)在某一時(shí)間段內(nèi)具有穩(wěn)定流量的支流，一個(gè)支流在一個(gè)壓力能回收支路內(nèi)流動(dòng)。前匯管306分流出的所有支流為并聯(lián)運(yùn)行，其中一個(gè)支流的流量取調(diào)壓站內(nèi)流量波動(dòng)的谷值，其余支流的流量按照波動(dòng)的周期分割流量區(qū)間，盡可能地取穩(wěn)定時(shí)間最長(zhǎng)的流量區(qū)間，以減少并聯(lián)裝置的數(shù)量和設(shè)備投入。
[0047]第一調(diào)節(jié)閥301可以控制支流的流量，第一調(diào)節(jié)閥301用于分割門站總流量，溢出的部分轉(zhuǎn)入到其它并聯(lián)的支流或調(diào)壓計(jì)量裝置20以便完成降壓。流量計(jì)302用于顯示支流的流量。第二調(diào)節(jié)閥303可以對(duì)支流的流量進(jìn)行更加精確地調(diào)節(jié)，以便為壓力能回收裝置10提供精確的流體流量，從而保證機(jī)械能和冷能輸出的穩(wěn)定性。
[0048]壓力能回收裝置10的氣體出口的壓力通常會(huì)設(shè)計(jì)為比出站下游管網(wǎng)的壓力高出5%?10%，這樣可以為壓力能回收裝置10留有一定的壓力波動(dòng)區(qū)間，保證壓力能回收裝置10氣流的暢通。因此，壓力能回收裝置10后面可以連接一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥304，壓力調(diào)節(jié)閥304用于調(diào)節(jié)壓力能回收裝置10的出口與出站管網(wǎng)氣之間的壓力差，保證膨脹工藝穩(wěn)定和下游出站供氣安全。
[0049]旁通調(diào)壓裝置305 —方面用于壓力能回收裝置10開停車時(shí)的流量和壓力調(diào)節(jié)，另一方面也用于第二調(diào)節(jié)閥303為保證進(jìn)入壓力能回收裝置10的氣體壓力和流量的穩(wěn)定性而溢出的流量的降壓。各壓力能回收支路的支流通過后匯管307進(jìn)入到加臭系統(tǒng)50內(nèi)。
[0050]下面將結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓力能回收裝置10的各種可能的詳細(xì)構(gòu)造。如圖3所示，在本發(fā)明的一些示例中，壓力能回收裝置10包括第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101和第一冷能回收換熱裝置1042。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一冷能回收換熱裝置1042包括第一氣液分離器104和第一冷能回收換熱器102。此外，壓力能回收裝置10進(jìn)一步可以包括第一預(yù)熱換熱器103。圖4示出了包括多級(jí)轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的壓力能回收裝置10’，該壓力能回收裝置10’可以包括第一預(yù)熱換熱器103、彼此串聯(lián)連接的第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101、第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105和第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101、第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105和第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107可以共軸設(shè)置，如圖4中所示。相鄰的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101和105、或者105和107之間可以設(shè)置有預(yù)熱換熱器或者冷能回收換熱裝置，如圖4中102，和106，所示。
[0051]如圖5-圖6L所示，第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101、第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105和第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107中的每一個(gè)包括殼體1011、外轉(zhuǎn)子1012和內(nèi)轉(zhuǎn)子1013。殼體1011內(nèi)具有第一容納腔10111，殼體1011上設(shè)有與第一容納腔10111連通的進(jìn)氣口 10112和出氣口 10113，其中出氣口 10113與第一冷能回收換熱器102的進(jìn)口相連。
[0052]外轉(zhuǎn)子1012內(nèi)具有第二容納腔10121，第二容納腔10121的壁上設(shè)有N個(gè)凹槽10122，每個(gè)凹槽10122的壁上設(shè)有通孔10123。其中，外轉(zhuǎn)子1012可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在第一容納腔10111內(nèi)，外轉(zhuǎn)子1012與第一容納腔10111的壁限定出與進(jìn)氣口 10112連通的進(jìn)氣腔10124以及與出氣口 10113連通的出氣腔10125，出氣腔10125的容積大于進(jìn)氣腔10124的容積。
[0053]內(nèi)轉(zhuǎn)子1013上間隔開地設(shè)有N-1個(gè)齒10131 (波瓣)，齒10131的形狀與凹槽10122的形狀適配。其中，內(nèi)轉(zhuǎn)子1013可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在第二容納腔10121內(nèi)。其中，內(nèi)轉(zhuǎn)子1013和外轉(zhuǎn)子1012不同軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子1013和外轉(zhuǎn)子1012的轉(zhuǎn)速比與齒10131和凹槽10122的個(gè)數(shù)之比相對(duì)應(yīng)。
[0054]有利地，第一容納腔10111的壁上間隔開地設(shè)有第一凸起10114和第二凸起10115，第一凸起10114和第二凸起10115將第一容納腔10111的壁與外轉(zhuǎn)子1012之間的空間分隔為進(jìn)氣腔10124和出氣腔10125。
[0055]具體而言，第二調(diào)節(jié)閥304的出口與第一預(yù)熱換熱器103的進(jìn)口相連，第一預(yù)熱換熱器103的出口與第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101的進(jìn)氣口 10112相連。
[0056]第一氣液分離器104的進(jìn)口與第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101的出氣口 10113相連，且第一氣液分離器104的出口與第一冷能回收換熱器102的進(jìn)口相連，如圖3、5中所示。
[0057]在具有多級(jí)轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的壓力能回收裝置10’中，第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101和第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105之間可以串聯(lián)設(shè)置有預(yù)熱換熱器或者第二冷能回收換熱裝置(用標(biāo)號(hào)102’表示)。同樣地，第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105和第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107之間可以串聯(lián)設(shè)置有預(yù)熱換熱器或者第二冷能回收換熱裝置(用標(biāo)號(hào)106’表示)
[0058]如圖4中所示，第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101、第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105和第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107同軸相連。
[0059]第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107的出氣口 10113與第一冷能回收換熱器102的進(jìn)口相連。第一冷能回收換熱器102的出口連接至壓力調(diào)節(jié)閥304。
[0060]帶壓天然氣在第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101內(nèi)進(jìn)行膨脹，將自身的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101、第二轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)105和第三轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)107的機(jī)械軸對(duì)外輸出機(jī)械能，而且膨脹后氣體分子的位能增大。由于膨脹過程能量守恒，上述對(duì)外輸出的能量勢(shì)必要通過減少氣體分子的動(dòng)能來(lái)提供，氣體分子動(dòng)能