利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置及方法，其中，所述液化天然氣生產(chǎn)裝置包括調(diào)壓系統(tǒng)、天然氣液化系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述調(diào)壓系統(tǒng)包括串接在一起的膨脹機(jī)和換熱器；所述天然氣液化系統(tǒng)包括依次連接的天然氣預(yù)處理系統(tǒng)、換熱器以及天然氣液化冷箱，此外還包括混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)；所述膨脹機(jī)的輸出軸上連接有雙輸出離合器，該雙輸出離合器的第一輸出端與發(fā)電機(jī)連接，第二輸出端與混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)連接；所述制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸上連接有雙輸入離合器，該雙輸入離合器的第一輸入端與電機(jī)連接，第二輸入端與所述雙輸出離合器的第二輸出端連接。本發(fā)明具有充分利用壓力能的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液化天然氣生產(chǎn)裝置及方法，具體涉及一種利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣作為三大化石能源之一，在能源消耗所占的比重將越來(lái)越大。天然氣不僅儲(chǔ)量大，而且是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源，在中國(guó)這一類發(fā)展中國(guó)家中，對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)，解決環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)等問(wèn)題上具有舉足輕重的作用。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外的天然氣的大規(guī)模陸上運(yùn)輸方式主要為管道運(yùn)輸。長(zhǎng)輸管道采用高壓運(yùn)輸是世界各國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)外許多天然氣管道的輸送壓力都在IOMPa以上。我國(guó)的長(zhǎng)輸天然氣也步入了世界先進(jìn)水平，已建成的西氣東輸一線工程管道壓力達(dá)到lOMPa，而西氣東輸二線的管道壓力則達(dá)到12MPa。高壓天然氣無(wú)法直接使用，需經(jīng)過(guò)調(diào)壓至中壓或者低壓后，進(jìn)入下游的管網(wǎng)，供用戶使用。傳統(tǒng)調(diào)壓站的調(diào)壓方式是通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流膨脹降壓，不僅白白浪費(fèi)了大量的壓力能，而且節(jié)流膨脹導(dǎo)致的低溫天然氣還對(duì)管道和設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞。如果能通過(guò)一些方法將這部分壓力能加以回收利用，將大大提高天然氣的綜合利用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能和對(duì)管道設(shè)備的保護(hù)。
[0004]現(xiàn)階段天然氣管道壓力能主要用于發(fā)電、輕烴分離、天然氣液化等方面。其中，天然氣液化方面，由于天然氣在常壓或略高于常壓下的液化溫度低至_162°C，所需冷能品位較高，采用普通的壓縮制冷工藝能耗極大，所以針對(duì)液化天然氣生產(chǎn)工藝的節(jié)能工藝改進(jìn)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。
[0005]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102660341A針對(duì)原有調(diào)壓站工藝白白浪費(fèi)壓力能的情況，公開(kāi)了一種利用天然氣壓力能部分液化天然氣的工藝和裝置。該發(fā)明的原理在于利用高壓天然氣的壓力能，采用膨脹制冷工藝將得到的冷量用于管網(wǎng)中部分天然氣的液化。此外，該裝置以正常負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，單位產(chǎn)品的工作能耗近似為零，但該工藝液化天然氣產(chǎn)量較低，設(shè)備投資較高。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN103017480A針對(duì)現(xiàn)有壓力能利用方案壓力能利用率不高的情況，該發(fā)明申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N系統(tǒng)利用管道壓力能生產(chǎn)LNG的技術(shù)方案，通過(guò)高壓天然氣膨脹獲得冷能，實(shí)現(xiàn)部分天然氣的液化。該系統(tǒng)中用于預(yù)冷的部分氣體無(wú)需做深度凈化，減輕了凈化壓力，但該系統(tǒng)設(shè)備投資較高，工藝流程復(fù)雜難以保障生產(chǎn)安全性。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN103175379A則針對(duì)已有壓力能生產(chǎn)LNG的專利液化率較低，能耗較高的情況，公開(kāi)了一種利用管道壓力能制備液化天然氣的工藝。該工藝可實(shí)現(xiàn)10?17%的液化率，且流程復(fù)雜，無(wú)法保障生產(chǎn)安全，設(shè)備投資較高。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN103292574A公開(kāi)了一種利用膨脹機(jī)直接液化管道天然氣的工藝。該工藝可實(shí)現(xiàn)10?14%的液化率，液化率較低。
[0006]上述專利技術(shù)都是針對(duì)調(diào)壓站自身調(diào)壓工藝進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)一定的設(shè)備和工藝實(shí)現(xiàn)壓力能回收和管道天然氣自身的液化，普遍存在液化天然氣產(chǎn)量較小的局限性。并且各工藝均只對(duì)高壓管網(wǎng)的壓力能進(jìn)行一級(jí)利，而在利用過(guò)程所產(chǎn)生的機(jī)械能則白白耗費(fèi)。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102538390A公開(kāi)了一種新型天然氣液化系統(tǒng)及其方法，該專利申請(qǐng)方案中指出，利用高壓管網(wǎng)壓力能進(jìn)行膨脹制冷過(guò)程中，膨脹機(jī)的膨脹功可以回收用來(lái)發(fā)電或者另作他用，但是并沒(méi)有進(jìn)一步給出具體的利用方案，尤其沒(méi)有給出如何充分、合理地利用該機(jī)械能的具體方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，對(duì)管道壓力能進(jìn)行充分利用，減少液化能耗，而且避免了壓力能的浪費(fèi)，同時(shí)降低了調(diào)壓站和儲(chǔ)備庫(kù)的運(yùn)營(yíng)成本。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用上述液化天然氣生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)方法。
[0009]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為:
[0010]一種利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，包括調(diào)壓系統(tǒng)和天然氣液化系統(tǒng)，其中:
[0011]所述調(diào)壓系統(tǒng)包括串接在一起的膨脹機(jī)和換熱器，其中，膨脹機(jī)一端與上游高壓管網(wǎng)的管道連接，換熱器一端與下游中壓管網(wǎng)的管道連接；
[0012]所述天然氣液化系統(tǒng)包括依次連接的天然氣預(yù)處理系統(tǒng)、換熱器以及天然氣液化冷箱，此外還包括與天然氣液化冷箱連接的混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)；
[0013]所述膨脹機(jī)的輸出軸上連接有雙輸出離合器，該雙輸出離合器的第一輸出端與發(fā)電機(jī)連接，第二輸出端與混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)連接；
[0014]所述制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸上連接有雙輸入離合器，該雙輸入離合器的第一輸入端與電機(jī)連接，第二輸入端與所述雙輸出離合器的第二輸出端連接；
[0015]還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于根據(jù)膨脹機(jī)的輸出功率控制雙輸出離合器使膨脹機(jī)的輸出軸與所述發(fā)電機(jī)或制冷劑壓縮機(jī)連接，并且控制雙輸入離合器使制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸與所述電機(jī)或雙輸出離合器的第二輸出端連接。
[0016]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述雙輸出離合器包括與膨脹機(jī)的輸出軸連接的滑動(dòng)軸套、設(shè)置在滑動(dòng)軸套上的中間傳動(dòng)輪、設(shè)在中間傳動(dòng)輪兩側(cè)的第一輸出輪和第二輸出輪以及與滑動(dòng)軸套連接的滑動(dòng)控制裝置，其中:
[0017]所述中間傳動(dòng)輪的兩個(gè)側(cè)面上均設(shè)有摩擦片；
[0018]所述第一輸出輪構(gòu)成第一輸出端，該第一輸出輪與發(fā)電機(jī)連接；所述第二輸出輪構(gòu)成第二輸出端，該第二輸出輪與雙輸入離合器的第二輸入端連接；
[0019]所述滑動(dòng)控制裝置包括氣缸以及連接頭，其中，所述連接頭連接在氣缸的活塞桿上，該連接頭上設(shè)有環(huán)形槽，所述滑動(dòng)軸套的端部設(shè)有伸入到環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)形凸起；所述氣缸與控制系統(tǒng)連接。
[0020]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述雙輸入離合器包括與制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸連接的滑動(dòng)軸套、設(shè)置在滑動(dòng)軸套上的中間傳動(dòng)輪、設(shè)在中間傳動(dòng)輪兩側(cè)的第一輸入輪和第二輸入輪以及與滑動(dòng)軸套連接的滑動(dòng)控制裝置，其中:
[0021]所述中間傳動(dòng)輪的兩個(gè)側(cè)面上均設(shè)有摩擦片；
[0022]所述第一輸入輪構(gòu)成第一輸入端，該第一輸入輪與電機(jī)連接；所述第二輸入輪構(gòu)成第二輸入端，該第二輸入輪與所述雙輸出離合器中的第二輸出輪連接；[0023]所述滑動(dòng)控制裝置包括氣缸以及連接頭，其中，所述連接頭連接在氣缸的活塞桿上，該連接頭上設(shè)有環(huán)形槽，所述滑動(dòng)軸套的端部設(shè)有伸入到環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)形凸起；所述氣缸與控制系統(tǒng)連接。
[0024]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述第一輸出輪、第二輸出輪、第一輸入輪以及第二輸入輪均為皮帶輪，所述第一輸出輪與發(fā)電機(jī)之間、第二輸出輪與第二輸入輪之間以及第一輸入輪與電機(jī)之間均通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
[0025]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)線與膨脹機(jī)的速度變送器連接。
[0026]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述調(diào)壓系統(tǒng)與調(diào)壓站原有調(diào)壓系統(tǒng)并聯(lián)。
[0027]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述膨脹機(jī)與上游高壓管網(wǎng)連接的管道上設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥；所述換熱器與下游中壓管網(wǎng)連接的管道上設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥；所述換熱器與天然氣預(yù)處理系統(tǒng)連接的管道上設(shè)有第三調(diào)節(jié)閥；所述換熱器與天然氣液化冷箱連接的管道上設(shè)有第四調(diào)節(jié)閥；在換熱器處并聯(lián)有一管路，該管路上設(shè)有第五調(diào)節(jié)閥。
[0028]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述調(diào)壓系統(tǒng)包括串接在一起的兩個(gè)膨脹機(jī)和兩個(gè)換熱器。
[0029]一種應(yīng)用上述液化天然氣生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0030](I)上游高壓管網(wǎng)中的高壓天然氣經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)膨脹降壓降溫，然后進(jìn)入換熱器中加熱至常溫后進(jìn)入下游中壓管網(wǎng)；
[0031](2)經(jīng)天然氣預(yù)處理系統(tǒng)處理后的原料天然氣經(jīng)過(guò)換熱器預(yù)冷后，進(jìn)入天然氣液化冷箱；同時(shí)，混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)地向天然氣液化冷箱供給冷量，對(duì)原料天然氣進(jìn)行液化；
[0032](3)控制系統(tǒng)根據(jù)膨脹機(jī)工作時(shí)的輸出功率，控制雙輸出離合器和雙輸入離合器工作:當(dāng)膨脹機(jī)的輸出功率足以帶動(dòng)混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)工作時(shí)，控制系統(tǒng)控制雙輸出離合器使膨脹機(jī)的輸出軸與雙輸入離合器的第二輸入端連接，同時(shí)控制雙輸入離合器使得與雙輸出離合器連接的輸入端與制冷劑壓縮機(jī)連接，從而由膨脹機(jī)帶動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)工作；當(dāng)膨脹機(jī)的輸出功率不足以帶動(dòng)混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)工作時(shí)，控制系統(tǒng)控制雙輸出離合器使膨脹機(jī)的輸出軸與發(fā)電機(jī)連接，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)控制雙輸入離合器使得電機(jī)與制冷劑壓縮機(jī)連接，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)工作。
[0033]本發(fā)明的液化天然氣生產(chǎn)方法的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述膨脹機(jī)的速度變送器將膨脹機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速與輸出功率之間的函數(shù)關(guān)系算得膨脹機(jī)的輸出功率；制冷劑壓縮機(jī)工作時(shí)所需要的輸入功率預(yù)先設(shè)定到控制系統(tǒng)中；控制系統(tǒng)通過(guò)比較膨脹機(jī)的輸出功率和制冷劑壓縮機(jī)所需的輸入功率，得出控制雙輸出離合器和雙輸入離合器的控制信號(hào)。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果:
[0035]1、節(jié)約能耗。本發(fā)明取代了原有的天然氣調(diào)壓工藝，回收了白白浪費(fèi)的壓力能，不僅節(jié)約了原有調(diào)壓工藝中調(diào)壓后外部供熱提升調(diào)壓后天然氣溫度所耗費(fèi)的能量和設(shè)備，而且也節(jié)省了天然氣儲(chǔ)備庫(kù)液化天然氣所需的冷量。
[0036]2、能源利用率高。通過(guò)在流程中加入雙輸入離合器和雙輸出烈火旗，在控制系統(tǒng)的控制下，膨脹機(jī)所輸出的機(jī)械能可根據(jù)能級(jí)分布在制冷劑壓縮機(jī)或發(fā)電機(jī)之間選擇聯(lián)軸模式，視輸出功的大小有效利用壓力能，并節(jié)約原有的電壓縮工藝的電耗，大大提升了能源
綜合利用率。
[0037]3、裝置投資成本低。本發(fā)明設(shè)備均為常用的天然氣特種設(shè)備，設(shè)備的數(shù)量少、成本低，裝置的建設(shè)投資小。更可以實(shí)現(xiàn)裝置的小型化和撬裝化，實(shí)現(xiàn)一套裝置在多個(gè)地點(diǎn)使用，即裝即用，可選擇在經(jīng)濟(jì)效益更好的地方運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)較快的投資回收。
[0038]4、操作彈性大。通過(guò)設(shè)置離合器，使得該天然氣壓力能利用工藝對(duì)下游用氣量的變負(fù)荷的適應(yīng)性增強(qiáng)。當(dāng)下游用氣量小時(shí)，選擇低速低功率的模式，膨脹機(jī)聯(lián)軸發(fā)電機(jī)發(fā)電工作；當(dāng)下游用氣量大時(shí)，切換高轉(zhuǎn)速高功率的模式，膨脹機(jī)聯(lián)軸帶動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)工作。整個(gè)工作和切換全部由控制系統(tǒng)監(jiān)控完成，自動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)。
[0039]5、工藝流程簡(jiǎn)單易控，安全穩(wěn)定性高。相對(duì)于其他的壓力能用于液化天然氣生產(chǎn)裝置而言，本發(fā)明設(shè)備均為常用的設(shè)備，應(yīng)用技術(shù)成熟，選型方便；且流程簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)和PLC自控系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)針對(duì)下游變動(dòng)的用氣量的變化和上游高壓天然氣特性的變化，進(jìn)行生產(chǎn)狀態(tài)的調(diào)節(jié)，裝置和工藝穩(wěn)定性高。此外，本發(fā)明的工藝與原有調(diào)壓站調(diào)壓管道并聯(lián)，經(jīng)預(yù)處理的天然氣的預(yù)冷流程也與原有管道并聯(lián)，一旦某一工藝裝置出現(xiàn)問(wèn)題等狀況發(fā)生，自控系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將介質(zhì)切換至原有的工藝管道上，保障了系統(tǒng)的安全性。
[0040]6、易于推廣使用。天然氣儲(chǔ)備庫(kù)周邊必然配備有管網(wǎng)建設(shè)，也即儲(chǔ)備庫(kù)與調(diào)壓站地理位置靠的較近。目前，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)城市建成了各自的天然氣儲(chǔ)備庫(kù)，且為了保障天然氣產(chǎn)業(yè)安全穩(wěn)定的發(fā)展，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策鼓勵(lì)天然氣儲(chǔ)備庫(kù)的建設(shè)。未來(lái)，國(guó)內(nèi)將會(huì)有更多天然氣儲(chǔ)備庫(kù)建成并投入運(yùn)行。本發(fā)明利用了天然氣儲(chǔ)備庫(kù)與天然氣調(diào)壓站位置相近的特點(diǎn)，對(duì)于國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的天然氣儲(chǔ)備庫(kù)的工藝，可大面積地推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為本發(fā)明的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖2為本發(fā)明的雙輸出離合器的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]圖3為本發(fā)明的雙輸入離合器的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖4為本發(fā)明的雙輸出離合器的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]圖5為本發(fā)明的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置的另一個(gè)【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0047]實(shí)施例1
[0048]參見(jiàn)圖1?圖3，本實(shí)施例的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置主要由調(diào)壓系統(tǒng)、天然氣液化系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。其中:[0049]參見(jiàn)圖1，所述調(diào)壓系統(tǒng)包括串接在一起的膨脹機(jī)4和換熱器5，其中，膨脹機(jī)4 一端與上游高壓管網(wǎng)的管道連接，并且膨脹機(jī)4與上游高壓管網(wǎng)連接的管道上設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥1，通過(guò)上游高壓管道的來(lái)氣壓力和膨脹機(jī)4出口溫度對(duì)膨脹機(jī)4進(jìn)口流量進(jìn)行調(diào)節(jié):當(dāng)上游壓力升高，或下游出口溫度升高時(shí)，調(diào)節(jié)閥減小開(kāi)度，使出口壓力保持恒定；當(dāng)上游壓力降低，或下游出口溫度降低時(shí)，調(diào)節(jié)閥增大開(kāi)度，使出口壓力保持恒定，以保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性；換熱器5—端與下游中壓管網(wǎng)的管道連接，并且換熱器5與下游中壓管網(wǎng)連接的管道上設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥6，通過(guò)對(duì)換熱器5冷物流出口壓力對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié):當(dāng)冷物流出口壓力下降時(shí)，調(diào)節(jié)閥增大開(kāi)度，提高出口壓力；當(dāng)冷物流出口壓力升高時(shí)，調(diào)節(jié)閥減小開(kāi)度，降低出口壓力，以保證滿足下游用戶的用氣和供氣壓力。所述調(diào)壓系統(tǒng)與調(diào)壓站原調(diào)壓系統(tǒng)并聯(lián)，當(dāng)關(guān)閉該調(diào)壓系統(tǒng)時(shí)，原調(diào)壓系統(tǒng)還可以工作。
[0050]參見(jiàn)圖1，所述天然氣液化系統(tǒng)包括依次連接的天然氣預(yù)處理系統(tǒng)、換熱器5、天然氣液化冷箱以及LNG儲(chǔ)罐，此外還包括與天然氣液化冷箱連接的混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，該混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的作用在于與經(jīng)過(guò)預(yù)冷的天然氣原料換熱，使原料天然氣冷卻并最終液化為液化天然氣，儲(chǔ)存于儲(chǔ)罐中；該混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中還連接有用于提供制冷劑的制冷劑儲(chǔ)罐和泵10。所述換熱器5與天然氣預(yù)處理系統(tǒng)連接的管道上設(shè)有第三調(diào)節(jié)閥7，其作用在于與第四調(diào)節(jié)閥、第五調(diào)節(jié)閥協(xié)同工作；所述換熱器5與天然氣液化冷箱連接的管道上設(shè)有第四調(diào)節(jié)閥8 ;換熱器5處并聯(lián)有管路，該管路上設(shè)有第五調(diào)節(jié)閥9，其作用是與第三調(diào)節(jié)閥7、第四調(diào)節(jié)閥8在控制系統(tǒng)的作用下，實(shí)現(xiàn)原料天然氣從流經(jīng)原管線到流經(jīng)預(yù)冷管線的切換。
[0051]參見(jiàn)圖1和圖2，所述膨脹機(jī)4的輸出軸上連接有雙輸出離合器3 ( “雙輸出”是指膨脹機(jī)4的輸出動(dòng)力可以有兩個(gè)輸出路徑，并且同一時(shí)間內(nèi)只能選擇其中一個(gè)輸出路徑進(jìn)行工作)，該雙輸出離合器3的第一輸出端與發(fā)電機(jī)2連接,第二輸出端與混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)11連接。所述制冷劑壓縮機(jī)11的輸入軸上連接有雙輸入離合器12 (“雙輸入”是指制冷劑壓縮機(jī)11的輸入動(dòng)力可以有兩個(gè)輸入路徑，并且同一時(shí)間內(nèi)只能選擇其中一個(gè)輸入路徑進(jìn)行工作)，該雙輸入離合器12的第一輸入端與電機(jī)13連接,第二輸入端與所述雙輸出離合器3的第二輸出端連接。
[0052]具體地，所述雙輸出離合器3包括與膨脹機(jī)4的輸出軸Ia連接的滑動(dòng)軸套2a、設(shè)置在滑動(dòng)軸套2a上的中間傳動(dòng)輪3a、設(shè)在中間傳動(dòng)輪3a兩側(cè)的第一輸出輪4a和第二輸出輪5a以及與滑動(dòng)軸套2a連接的滑動(dòng)控制裝置。其中:所述滑動(dòng)軸套2a通過(guò)鍵7a7a與膨脹機(jī)4的輸出軸Ia連接，滑動(dòng)軸套2a在滑動(dòng)控制裝置的控制下可沿軸向滑動(dòng)。所述中間傳動(dòng)輪3a的兩個(gè)側(cè)面上均設(shè)有摩擦片6a，通過(guò)該摩擦片6a與第一輸出輪4a和第二輸出輪5a形成摩擦傳動(dòng)，使得膨脹機(jī)4在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下也可與第一輸出輪4a和第二輸出輪5a接合。所述第一輸出輪4a構(gòu)成第一輸出端,該第一輸出輪4a為皮帶輪,該第一輸出輪4a與發(fā)電機(jī)2之間通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。所述第二輸出輪5a構(gòu)成第二輸出端，該第二輸出輪5a也為皮帶輪,該第二輸出輪5a與雙輸入離合器12的其中一個(gè)輸入端之間通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。所述第一輸出輪4a和第二輸出輪5a通過(guò)軸承安裝在支承軸8a、9a上。所述滑動(dòng)控制裝置包括氣缸Ila以及連接頭10a，其中，所述連接頭IOa連接在氣缸Ila的活塞桿上，該連接頭IOa上設(shè)有環(huán)形槽，所述滑動(dòng)軸套2a的端部設(shè)有伸入到環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)形凸起，通過(guò)環(huán)形槽與環(huán)形凸起的配合，使得連接頭IOa不但可以帶動(dòng)滑動(dòng)軸套2a作軸向運(yùn)動(dòng)，而且不會(huì)影響滑動(dòng)軸套2a的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)氣缸Ila的活塞桿的伸縮推動(dòng)滑動(dòng)軸套2a沿軸向滑動(dòng)，從而使得中間傳動(dòng)輪3a的摩擦片6a與第一輸出輪4a或第二輸出輪5a連接，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)路徑的切換。所述氣缸Ila與控制系統(tǒng)連接，由控制系統(tǒng)控制氣缸Ila的運(yùn)動(dòng)，從而控制該雙輸出離合器3的傳動(dòng)路徑。
[0053]參見(jiàn)圖1和圖3，所述雙輸入離合器12的結(jié)構(gòu)與雙輸出離合器3的結(jié)構(gòu)相似，包括與制冷劑壓縮機(jī)11的輸入軸Ib連接的滑動(dòng)軸套2b、設(shè)置在滑動(dòng)軸套2b上的中間傳動(dòng)輪3b、設(shè)在中間傳動(dòng)輪3b兩側(cè)的第一輸入輪4b和第二輸入輪5b以及與滑動(dòng)軸套2b連接的滑動(dòng)控制裝置。其中:所述滑動(dòng)軸套2b通過(guò)鍵7b與制冷劑壓縮機(jī)11的輸入軸Ib連接，滑動(dòng)軸套2b在滑動(dòng)控制裝置的控制下可沿軸向滑動(dòng)。所述中間傳動(dòng)輪3b的兩個(gè)側(cè)面上均設(shè)有摩擦片6b，通過(guò)該摩擦片6b與第一輸入輪4b和第二輸入輪5b形成摩擦傳動(dòng)。所述第一輸入輪4b構(gòu)成第一輸入端,該第一輸入輪4b為皮帶輪,該第一輸入輪4b與電機(jī)13之間通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。所述第二輸入輪5b構(gòu)成第二輸入端，該第二輸入輪5b也為皮帶輪，該第二輸出輪與雙輸入離合器12的第二輸出輪之間通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。所述第一輸入輪4b和第二輸入輪5b通過(guò)軸承安裝在支承軸8b、9b上。所述滑動(dòng)控制裝置包括氣缸Ilb以及鏈接夠10b，其中，所述鏈接夠IOb連接在氣缸Ilb的活塞桿上，該鏈接夠IOb上設(shè)有環(huán)形槽，所述滑動(dòng)軸套2b的端部設(shè)有伸入到環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)形凸起，通過(guò)環(huán)形槽與環(huán)形凸起的配合，使得鏈接夠IOb不但可以帶動(dòng)滑動(dòng)軸套2b作軸向運(yùn)動(dòng)，而且不會(huì)影響滑動(dòng)軸套2b的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)氣缸Ilb的活塞桿的伸縮推動(dòng)滑動(dòng)軸套2b沿軸向滑動(dòng)，從而使得中間傳動(dòng)輪3b的摩擦片6b與第一輸入輪4b或第二輸入輪5b連接，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)路徑的切換。所述氣缸Ilb與控制系統(tǒng)連接，由控制系統(tǒng)控制氣缸Ilb的運(yùn)動(dòng)，從而控制該雙輸入離合器12的傳動(dòng)路徑。
[0054]參見(jiàn)圖1，所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)，用于根據(jù)膨脹機(jī)4的輸出功率控制雙輸出離合器3使膨脹機(jī)4的輸出軸與所述發(fā)電機(jī)2或制冷劑壓縮機(jī)11連接，并且控制雙輸入離合器12使制冷劑壓縮機(jī)11的輸入軸與所述電機(jī)13或雙輸出離合器3的第二輸出端連接。具體地，通過(guò)控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12中的滑動(dòng)控制裝置對(duì)傳動(dòng)路徑進(jìn)行選擇，從而根據(jù)膨脹機(jī)4的具體輸出功率帶動(dòng)不同的設(shè)備工作，以充分、靈活地利用膨脹機(jī)4的機(jī)械能。所述膨脹機(jī)4上具有用于檢測(cè)輸出功率速度變送器(膨脹機(jī)輸出功率與主軸轉(zhuǎn)速呈單調(diào)函數(shù)關(guān)系，即膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速越高，輸出功率越高)，速度變送器通過(guò)導(dǎo)線與控制系統(tǒng)連接，從而將膨脹機(jī)4的輸出功率參數(shù)通過(guò)速度變送器將膨脹機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)根據(jù)該參數(shù)算出輸出功率。膨脹機(jī)4的輸出功率與壓力差、流量相關(guān)，當(dāng)膨脹機(jī)4前后壓力差增大或流量增大時(shí)，膨脹機(jī)4的輸出功率增大，反之則減小。不同的工藝條件下膨脹機(jī)4的輸出功率不同，所述控制系統(tǒng)的本質(zhì)作用就是在于根據(jù)不同的輸出功率而選擇將該機(jī)械能運(yùn)用到合適的設(shè)備中，防止能量浪費(fèi)。
[0055]本發(fā)明中，所述雙輸出離合器3除了采用上述的結(jié)構(gòu)外，還可以采用其他可以進(jìn)行兩個(gè)傳遞路徑切換的結(jié)構(gòu)，例如，參見(jiàn)圖4，該雙輸出離合器3包括與膨脹機(jī)4的輸出軸連接的中間主動(dòng)齒輪lc、與發(fā)電機(jī)2連接的第一從動(dòng)齒輪2c以及與制冷劑壓縮機(jī)11連接的第二從動(dòng)齒輪3c，其中，所述中間齒輪可進(jìn)行軸向滑動(dòng)，從而可與第一從動(dòng)齒輪2c或第二從動(dòng)齒輪3c嚙合，從而實(shí)現(xiàn)將膨脹機(jī)4的機(jī)械能向兩個(gè)傳動(dòng)路徑傳遞。類似地，所述雙輸入離合器12也可以采用同樣的結(jié)構(gòu)。[0056]參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的應(yīng)用上述液化天然氣生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[0057](I)上游高壓管網(wǎng)中的高壓天然氣經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)4膨脹降壓降溫，然后進(jìn)入換熱器5中加熱至常溫后進(jìn)入下游中壓管網(wǎng)；
[0058](2)經(jīng)天然氣預(yù)處理系統(tǒng)處理后的原料天然氣經(jīng)過(guò)換熱器5預(yù)冷后，進(jìn)入天然氣液化冷箱；同時(shí)，混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)地向天然氣液化冷箱供給冷量，對(duì)原料天然氣進(jìn)行液化，液化后的液態(tài)天然氣進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐存儲(chǔ)；
[0059](3)控制系統(tǒng)根據(jù)膨脹機(jī)4工作時(shí)的輸出功率，控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12工作:當(dāng)膨脹機(jī)4的輸出功率足以帶動(dòng)混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)11工作時(shí)，控制系統(tǒng)控制雙輸出離合器3使膨脹機(jī)4的輸出軸與雙輸入離合器12的第二輸出端連接，同時(shí)控制雙輸入離合器12使得與雙輸出離合器3連接的第二輸入端與制冷劑壓縮機(jī)11連接，從而由膨脹機(jī)4帶動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)11工作；當(dāng)膨脹機(jī)4的輸出功率不足以帶動(dòng)混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)11工作時(shí)，控制系統(tǒng)控制雙輸出尚合器3使膨脹機(jī)4的輸出軸與發(fā)電機(jī)2連接,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，同時(shí)控制雙輸入離合器12使得電機(jī)13與制冷劑壓縮機(jī)11連接，由電機(jī)13驅(qū)動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)11工作。
[0060]所述膨脹機(jī)4的輸出功率由膨脹機(jī)4的速度變送器發(fā)送給控制系統(tǒng)，制冷劑壓縮機(jī)11工作時(shí)所需要的輸入功率預(yù)先設(shè)定到控制系統(tǒng)中；控制系統(tǒng)通過(guò)比較膨脹機(jī)4的輸出功率和制冷劑壓縮機(jī)11所需的輸入功率，得出控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12的控制信號(hào)。
[0061]下面結(jié)合具體的例子對(duì)本實(shí)施例的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置的工作過(guò)程作進(jìn)一步的描述:
[0062]以天然氣量IOOOONm3 / h (折合7850kg / h)、20°C為例，按照西氣東輸二級(jí)調(diào)壓范圍標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定調(diào)壓前天然氣壓力為4.0MPa，調(diào)壓后為1.6MPa。按照天然氣液化工藝系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，凈化后進(jìn)入液化系統(tǒng)的天然氣溫度為20°C，壓力為4.0MPa，液化量按照50萬(wàn)m3 / d(約合 16354kg / h)。
[0063]應(yīng)用時(shí)，啟動(dòng)電源后開(kāi)啟第一調(diào)節(jié)閥1、第二調(diào)節(jié)閥6、第三調(diào)節(jié)閥7和第四調(diào)節(jié)閥8，并將它們的開(kāi)度逐漸開(kāi)到最大。關(guān)小第五調(diào)節(jié)閥9，并將它完全關(guān)閉。在下游正常用氣的情況下，20°C、4.0MPa的高壓天然氣不再經(jīng)過(guò)原有調(diào)壓管道，而是流經(jīng)旁路進(jìn)入膨脹機(jī)4膨脹制冷降壓至-31 °C、1.6Mpa。
[0064]-31°C、1.6Mpa的中壓低溫天然氣進(jìn)入換熱器5，與20°C、4.0Mpa的來(lái)自于預(yù)處理系統(tǒng)的待液化的天然氣進(jìn)行換熱，形成15°C、1.6Mpa的中壓天然氣進(jìn)入下游管網(wǎng)。
[0065]來(lái)自于預(yù)處理系統(tǒng)的20°C、4.0MPa的待液化的天然氣經(jīng)過(guò)換熱后，溫度下降至o°c，進(jìn)入液化工藝系統(tǒng)。
[0066]從天然氣管網(wǎng)出來(lái)的高壓天然氣，經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)4膨脹做功產(chǎn)生機(jī)械能183kW，由于該部分機(jī)械能尚不足以帶動(dòng)天然氣液化系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)11，PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12將膨脹機(jī)4的動(dòng)力切換至帶動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，發(fā)出的電量供給儲(chǔ)存工藝中的泵等小型用電設(shè)備。
[0067]當(dāng)調(diào)壓站天然氣流量增大，調(diào)壓范圍增大，或者液化天然氣儲(chǔ)備庫(kù)生產(chǎn)規(guī)模變小時(shí)，上述膨脹機(jī)4產(chǎn)生的機(jī)械能將增大，而天然氣液化系統(tǒng)中制冷劑壓縮機(jī)11功率將減小，當(dāng)二者功率相匹配時(shí)，PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12將膨脹機(jī)4的動(dòng)力切換至帶動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)11工作。
[0068]實(shí)施例2
[0069]參見(jiàn)圖5，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，調(diào)壓系統(tǒng)中，再增加一個(gè)膨脹機(jī)14和一個(gè)換熱器15，相應(yīng)地，天然氣液化系統(tǒng)的原料氣也依次通過(guò)兩個(gè)換熱器5、15進(jìn)行熱交換。增加一個(gè)膨脹機(jī)和一個(gè)換熱器的作用是避免一次調(diào)壓壓差過(guò)大，使得膨脹機(jī)輸出功減少；且一次調(diào)壓壓差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致流體降溫范圍增大而對(duì)設(shè)備造成損耗。通過(guò)增加一個(gè)膨脹機(jī)和一個(gè)換熱器實(shí)現(xiàn)兩級(jí)調(diào)壓，并采用中間冷卻的方式，可有效提高膨脹機(jī)的總輸出功率，并有效回收冷能，減少設(shè)備損耗。第二個(gè)換熱器15的兩端分別設(shè)有第六調(diào)節(jié)閥16和第七調(diào)節(jié)閥17，并且與該換熱器15并聯(lián)的管路上設(shè)有第八調(diào)節(jié)閥18。
[0070]下面結(jié)合具體的例子對(duì)本實(shí)施例的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置及方法作進(jìn)一步的描述:
[0071]以天然氣量20382Nm3 / h (折合16000kg / h)、20°C為例，按照西氣東輸二級(jí)調(diào)壓范圍標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定調(diào)壓前天然氣壓力為6.0MPa，調(diào)壓后為1.6MPa。分為二級(jí)調(diào)壓，采用中間再熱的流程，第一級(jí)調(diào)壓至3.2MPa，用原料天然氣加熱，再進(jìn)入第二級(jí)調(diào)壓至1.6MPa。按照天然氣液化工藝系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，凈化后進(jìn)入液化系統(tǒng)的天然氣溫度為20°C，壓力為4.0MPadfK量按照 12.5 萬(wàn) m3 / d(約合 4088kg / h)。
[0072]應(yīng)用時(shí)，啟動(dòng)電源后開(kāi)啟第一調(diào)節(jié)閥1、第二調(diào)節(jié)閥6、第三調(diào)節(jié)閥7、第四調(diào)節(jié)閥8、第六調(diào)節(jié)閥16和第七調(diào)節(jié)閥17，并將它們的開(kāi)度逐漸開(kāi)到最大。關(guān)小第五調(diào)節(jié)閥9和第八調(diào)節(jié)閥18，并將它完全關(guān)閉。在下游正常用氣的情況下，20°C、6.0MPa的高壓天然氣不再經(jīng)過(guò)原有調(diào)壓管道，而是流經(jīng)旁路進(jìn)入第一級(jí)膨脹機(jī)4膨脹制冷降壓至-16°C、
1.6Mpa。-16°C、3.2Mpa的高壓低溫天然氣進(jìn)入第一級(jí)換熱器5，與20°C、4.0Mpa的來(lái)自于預(yù)處理系統(tǒng)的待液化的天然氣進(jìn)行換熱，形成-10°C、3.2Mpa的高壓天然氣進(jìn)入第二級(jí)膨脹機(jī)14膨脹至-44°C、1.6MPa，進(jìn)入第二級(jí)換熱器15，與_2°C、4.0MPa的原料天然氣進(jìn)一步換熱，溫度升高至_33°C，最后經(jīng)過(guò)加熱器升溫至15°C，進(jìn)入下游管網(wǎng)。
[0073]來(lái)自于預(yù)處理系統(tǒng)的，20°C、4.0MPa的待液化的天然氣經(jīng)過(guò)第一級(jí)換熱器5換熱后，溫度下降至_2°C ;進(jìn)入第二級(jí)換熱器15換熱，溫度進(jìn)一步下降至_40°C，進(jìn)入液化工藝系統(tǒng)。
[0074]從天然氣管網(wǎng)出來(lái)的高壓天然氣，經(jīng)過(guò)第一級(jí)膨脹機(jī)4和第二級(jí)膨脹機(jī)14聯(lián)軸膨脹做功共產(chǎn)生機(jī)械能506kW，天然氣液化系統(tǒng)中制冷劑壓縮機(jī)11功率為500kW，功率相互匹配，PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12將膨脹機(jī)4、14的動(dòng)力切換至帶動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)11工作，同時(shí)控制電機(jī)13停止工作，節(jié)省液化工藝的大部分能耗。
[0075]當(dāng)調(diào)壓站天然氣流量減小，調(diào)壓范圍減小，或者液化天然氣儲(chǔ)備庫(kù)生產(chǎn)規(guī)模增大時(shí)，上述膨脹機(jī)4產(chǎn)生的機(jī)械能將減小，而天然氣液化系統(tǒng)中制冷劑壓縮機(jī)11功率將增大，當(dāng)二者功率不相匹配時(shí)，PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)控制雙輸出離合器3和雙輸入離合器12將膨脹機(jī)4、14的動(dòng)力切換至帶動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)電，發(fā)出的電量供工藝流程中的用電設(shè)備使用。
[0076]上述為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述內(nèi)容的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，包括調(diào)壓系統(tǒng)和天然氣液化系統(tǒng)，其中: 所述調(diào)壓系統(tǒng)包括串接在一起的膨脹機(jī)和換熱器，其中，膨脹機(jī)一端與上游高壓管網(wǎng)的管道連接，換熱器一端與下游中壓管網(wǎng)的管道連接； 所述天然氣液化系統(tǒng)包括依次連接的天然氣預(yù)處理系統(tǒng)、換熱器以及天然氣液化冷箱，此外還包括與天然氣液化冷箱連接的混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)； 其特征在于，所述膨脹機(jī)的輸出軸上連接有雙輸出離合器，該雙輸出離合器的第一輸出端與發(fā)電機(jī)連接，第二輸出端與混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)連接； 所述制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸上連接有雙輸入離合器，該雙輸入離合器的第一輸入端與電機(jī)連接，第二輸入端與所述雙輸出離合器的第二輸出端連接； 還包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于根據(jù)膨脹機(jī)的輸出功率控制雙輸出離合器使膨脹機(jī)的輸出軸與所述發(fā)電機(jī)或制冷劑壓縮機(jī)連接，并且控制雙輸入離合器使制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸與所述電機(jī)或雙輸出離合器的第二輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述雙輸出離合器包括與膨脹機(jī)的輸出軸連接的滑動(dòng)軸套、設(shè)置在滑動(dòng)軸套上的中間傳動(dòng)輪、設(shè)在中間傳動(dòng)輪兩側(cè)的第一輸出輪和第二輸出輪以及與滑動(dòng)軸套連接的滑動(dòng)控制裝置，其中: 所述中間傳動(dòng)輪的兩個(gè)側(cè)面上均設(shè)有摩擦片； 所述第一輸出輪構(gòu)成第一輸出端，該第一輸出輪與發(fā)電機(jī)連接；所述第二輸出輪構(gòu)成第二輸出端，該第二輸出輪與雙輸入離合器的第二輸入端連接； 所述滑動(dòng)控制裝置包括氣缸以及連接頭，其中，所述連接頭連接在氣缸的活塞桿上，該連接頭上設(shè)有環(huán)形槽，所述滑動(dòng)軸套的端部設(shè)有伸入到環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)形凸起；所述氣缸與控制系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述雙輸入離合器包括與制冷劑壓縮機(jī)的輸入軸連接的滑動(dòng)軸套、設(shè)置在滑動(dòng)軸套上的中間傳動(dòng)輪、設(shè)在中間傳動(dòng)輪兩側(cè)的第一輸入輪和第二輸入輪以及與滑動(dòng)軸套連接的滑動(dòng)控制裝置，其中: 所述中間傳動(dòng)輪的兩個(gè)側(cè)面上均設(shè)有摩擦片； 所述第一輸入輪構(gòu)成第一輸入端，該第一輸入輪與電機(jī)連接；所述第二輸入輪構(gòu)成第二輸入端，該第二輸入輪與所述雙輸出離合器中的第二輸出輪連接； 所述滑動(dòng)控制裝置包括氣缸以及連接頭，其中，所述連接頭連接在氣缸的活塞桿上，該連接頭上設(shè)有環(huán)形槽，所述滑動(dòng)軸套的端部設(shè)有伸入到環(huán)形槽內(nèi)的環(huán)形凸起；所述氣缸與控制系統(tǒng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述第一輸出輪、第二輸出輪、第一輸入輪以及第二輸入輪均為皮帶輪，所述第一輸出輪與發(fā)電機(jī)之間、第二輸出輪與第二輸入輪之間以及第一輸入輪與電機(jī)之間均通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)線與膨脹機(jī)的速度變送器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述調(diào)壓系統(tǒng)與調(diào)壓站原有調(diào)壓系統(tǒng)并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述膨脹機(jī)與上游高壓管網(wǎng)連接的管道上設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥；所述換熱器與下游中壓管網(wǎng)連接的管道上設(shè)有第二調(diào)節(jié)閥；所述換熱器與天然氣預(yù)處理系統(tǒng)連接的管道上設(shè)有第三調(diào)節(jié)閥；所述換熱器與天然氣液化冷箱連接的管道上設(shè)有第四調(diào)節(jié)閥；在換熱器處并聯(lián)有一管路，該管路上設(shè)有第五調(diào)節(jié)閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述調(diào)壓系統(tǒng)包括串接在一起的兩個(gè)膨脹機(jī)和兩個(gè)換熱器。
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的液化天然氣生產(chǎn)裝置實(shí)現(xiàn)的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)上游高壓管網(wǎng)中的高壓天然氣經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)膨脹降壓降溫，然后進(jìn)入換熱器中加熱至常溫后進(jìn)入下游中壓管網(wǎng)； (2)經(jīng)天然氣預(yù)處理系統(tǒng)處理后的原料天然氣經(jīng)過(guò)換熱器預(yù)冷后，進(jìn)入天然氣液化冷箱；同時(shí)，混合制冷劑 循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)地向天然氣液化冷箱供給冷量，對(duì)原料天然氣進(jìn)行液化； (3)控制系統(tǒng)根據(jù)膨脹機(jī)工作時(shí)的輸出功率，控制雙輸出離合器和雙輸入離合器工作:當(dāng)膨脹機(jī)的輸出功率足以帶動(dòng)混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)工作時(shí)，控制系統(tǒng)控制雙輸出離合器使膨脹機(jī)的輸出軸與雙輸入離合器的第二輸入端連接，同時(shí)控制雙輸入離合器使得與雙輸出離合器連接的輸入端與制冷劑壓縮機(jī)連接，從而由膨脹機(jī)帶動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)工作；當(dāng)膨脹機(jī)的輸出功率不足以帶動(dòng)混合制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑壓縮機(jī)工作時(shí)，控制系統(tǒng)控制雙輸出離合器使膨脹機(jī)的輸出軸與發(fā)電機(jī)連接，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)控制雙輸入離合器使得電機(jī)與制冷劑壓縮機(jī)連接，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的利用管道壓力能發(fā)電-制冷的液化天然氣生產(chǎn)方法，其特征在于，所述膨脹機(jī)的速度變送器將膨脹機(jī)主軸轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速與輸出功率之間的函數(shù)關(guān)系算得膨脹機(jī)的輸出功率；制冷劑壓縮機(jī)工作時(shí)所需要的輸入功率預(yù)先設(shè)定到控制系統(tǒng)中；控制系統(tǒng)通過(guò)比較膨脹機(jī)的輸出功率和制冷劑壓縮機(jī)所需的輸入功率，得出控制雙輸出離合器和雙輸入離合器的控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】F25J1/02GK103791690SQ201410058180
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】高順利, 李夏喜, 徐文東, 鄭境森, 邢琳琳, 張海梁, 潘季榮, 王慶余, 高光艷, 孫寶躍 申請(qǐng)人:北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司, 華南理工大學(xué)