小型天然气管网压力能发电工艺开发
发布时间:2017-10-29 13:29
本文关键词:小型天然气管网压力能发电工艺开发
【摘要】:随着天然气产业高速的发展,我国各大燃气运行企业对天然气管网的智能化建设日益重视。然而燃气企业的偏远小型调压站、调压箱以及大部分城市中低压管线存在严重的缺电问题,对燃气管网的智能信息化建设增加了难度。管网天然气存在丰富的压力能,若能充分回收利用这部分压力能进行发电,将有效的解决这一用电难题。目前,国内压力能发电在大型的工程化项目上已有研究成果,但该类项目工程投资代价大,不适应小型调压站用电。因此有必要设计一套小型化的天然气压力能发电工艺,解决偏远地区调压站/箱/柜用电难,进而实现燃气行业的智能化运营管理。本文针对燃气行业部分缺电情况设计一整套小型天然气压力能发电工艺系统及微型可移动式压力能发电箱,工艺系统分为膨胀发电系统、稳压平衡系统、监控调节系统和计量系统,具有自动控制、流量计量、电力储存和信号远传等四大功能。通过实验测试分析结果表明:小型天然气压力能发电工艺系统,当流量为125Nm3/h,进口压力在0.46MPa,系统压降为0.34MPa时,对应稳定输出功率为4500W,实际?效率为35%。将上述研究成果进行产品化设计,其中微型可移动式压力能发电箱,当系统入口压力超过0.5MPa时,系统能够稳定的输出24V的0-200W的直流电。上述研究成果能有效的解决燃气行业调压站和调压箱的用电问题。在上述小型天然气压力能发电的基础上,本文进一步研究微型管道内置发电系统对应解决城市中低压管线中仪表阀门用电问题。设计工艺系统可分为前端引流模式系统和叶轮驱动电机系统,分别对其实验测试选型。设计系统经实验测试结果显示,系统设计的电机选择三相直流无刷发电机作为系统发电机,系统的驱动叶轮选择塑料材质的离心式叶轮和前端引流模式为本文设计的模式二的情况下,系统的性能最优。微型管道内置发电系统输出24V、50W的直流电,系统产生的压降约为0.26MPa以及系统所需流量约750 Nm3/h。针对本文的压力能发电一系列工艺系统进行产品化,将在各大燃气企业将具有广阔的应用市场,进一步推动天然气城市管网的信息智能化建设。
【关键词】:小型化 压力能 发电 微型 管道内置
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM619
【目录】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-24
- 1.1 研究背景10-12
- 1.2 天然气管网及其压力能利用进展12-21
- 1.2.1 城市管网现状及发展趋势13-14
- 1.2.2 管网压力能利用技术进展14-20
- 1.2.3 压力能发电小型化和智能化发展趋势20-21
- 1.3 研究目标及内容21-24
- 1.3.1 研究目标21
- 1.3.2 研究内容21-24
- 第二章 小型天然气压力能发电工艺开发24-52
- 2.1 小型天然气压力能发电实验平台设计24-32
- 2.1.1 设计目标及主要功能24-25
- 2.1.2 工艺设计及分析25-29
- 2.1.3 实验平台搭建及测试29-32
- 2.2 实验结果分析32-44
- 2.2.1 实验结果分析及讨论32-44
- 2.3 智能产品化及应用潜力分析44-50
- 2.3.1 智能化设计44-45
- 2.3.2 产品化设计45-48
- 2.3.3 应用潜力分析48-50
- 2.4 本章小结50-52
- 第三章 微型管道内置发电工艺开发52-66
- 3.1 微型管道内置发电工艺开发52-54
- 3.1.1 设计目标及主要功能52-53
- 3.1.2 工艺设计及分析53-54
- 3.2 内置发电单元结构选型与设计54-59
- 3.2.1 发电机类型的选取54-56
- 3.2.2 叶轮类型的分析56-57
- 3.2.3 引流结构和内部结构设计57-58
- 3.2.4 密封及防爆设计58-59
- 3.3 实验测试及结果分析59-65
- 3.3.1 实验平台及测试59-60
- 3.3.2 实验结果60-65
- 3.4 应用潜力分析65
- 3.5 本章小结65-66
- 第四章 结论与展望66-68
- 参考文献68-72
- 攻读硕士学位期间取得的研究成果72-73
- 致谢73-74
- 附件74
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本文编号:1113214
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