本實用新型涉及天然氣應用的技術領域，具體涉及一種天然氣智能換熱調壓裝置。

背景技術：

隨著天然氣作為清潔能源在工業生產上得到了廣泛應用，在能源消耗所占的比重將越來越大，對改善環境、治理霧霾等問題上具有舉足輕重的作用。

目前，國內外天然氣的運輸主要采用壓縮升壓和低溫液化等手段，不管使用哪種方式到用戶，使用時都需要降壓處理。傳統降壓方式都是通過節流閥進行節流膨脹，不僅白白浪費了大量壓差所產生的動能，而且需要大量的熱量對氣體進行增溫，以抵消節流膨脹所產生的冷能，克服低溫天然氣對管道及調壓設備的造成的損壞。目前，燃氣調壓裝置換熱系統均采用電加熱或鍋爐加熱水，然后通過水與天然氣換熱。電加熱需要調壓場所提供較大的供電容量，并且效率低、能耗高，在防爆場所使用也存在安全隱患。鍋爐加熱需要在安全區建立鍋爐房，通過管道連接到防爆區設備上投資大，且鍋爐壽命一般為一年。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種天然氣智能換熱調壓裝置，對管道壓差進行充分利用，無需使用燃氣鍋爐和電加熱器對調壓裝置進行換熱，避免了能源的浪費，降低了生產成本。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是：一種天然氣智能換熱調壓裝置，包括調壓系統、換熱系統和控制系統，所述調壓系統設置在高壓管線和低壓管線之間，調壓系統包括換熱器、安全切斷閥、第一調壓器、透平機和第二調壓器，換熱器一端與高壓管線相連接，換熱器另一端與安全切斷閥相連接，安全切斷閥與第一調壓器相連接，第一調壓器與透平機相連接，透平機與低壓管線相連接，第二調壓器與透平機并聯連接；所述換熱系統換熱器、壓縮機、蒸發器和膨脹閥，壓縮機與換熱器相連接，換熱器與膨脹閥相連接，膨脹閥與蒸發器，蒸發器與壓縮機相連接；所述控制系統包括PLC控制器、離合器、轉速傳感器、觸摸屏、壓力傳感器和溫度傳感器，離合器、轉速傳感器、觸摸屏、壓力傳感器和溫度傳感器均與PLC控制器相連接，壓力傳感器和溫度傳感器均設置在低壓管線前端的管路，轉速傳感器設置在透平機的機械軸上；所述換熱系統的壓縮機通過離合器與調壓系統的透平機相連接。

所述第一調壓器為自力式調壓器。

所述第一調壓器為電動調壓器，第一調壓器與PLC控制器相連接。

本實用新型的有益效果：具有自我能量管理功能，在流量小時透平機轉速低產生的動能小，在流量大時透平機轉速高產生的動能大，與在流量小時需要換熱量小，在流量大時需要換熱量大成正比關系，可以實現換熱能量的自給自足，具有集成度高、運營成本低、受環境溫度的影響小、綠色環保等諸多優勢。本實用新型對管道壓差進行充分利用，無需使用燃氣鍋爐和電加熱器對調壓裝置進行換熱，避免了能源的浪費，降低了生產成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中，1為換熱器，2為安全切斷閥，3為第一調壓器，4為透平機，5為第二調壓器，6為轉速傳感器，7為壓力傳感器，8為離合器，9為壓縮機，10為蒸發器，11為膨脹閥，12為溫度傳感器，13為PLC控制器，14為高壓管線，15為低壓管線。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

一種天然氣智能換熱調壓裝置，包括調壓系統、換熱系統和控制系統，所述調壓系統設置在高壓管線14和低壓管線15之間，調壓系統包括換熱器1、安全切斷閥2、第一調壓器3、透平機4和第二調壓器5，換熱器1一端與高壓管線14相連接，換熱器1另一端與安全切斷閥2相連接，安全切斷閥2與第一調壓器3相連接，第一調壓器3與透平機4相連接，透平機4與低壓管線15相連接，第二調壓器5與透平機4并聯連接。所述換熱系統換熱器1、壓縮機9、蒸發器10和膨脹閥11，壓縮機9與換熱器1相連接，換熱器1與膨脹閥11相連接，膨脹閥11與蒸發器10，蒸發器10與壓縮機9相連接。所述控制系統包括PLC控制器13、離合器8、轉速傳感器6、觸摸屏16、壓力傳感器7和溫度傳感器12，離合器8、轉速傳感器6、觸摸屏16、壓力傳感器7和溫度傳感器12均與PLC控制器13相連接，壓力傳感器7和溫度傳感器12均設置在低壓管線15前端的管路，轉速傳感器6設置在透平機4的機械軸上。觸摸屏16為HMI觸摸屏，與PLC控制器13之間實現人機交互，即PLC控制器13使轉速傳感器6、壓力傳感器7和溫度傳感器12檢測的數據實時顯示在觸摸屏16上，同時工作人員可以通過觸摸屏16調節離合器8、第一調壓器3、第二調壓器5的工作狀態。所述換熱系統的壓縮機9通過離合器8與調壓系統的透平機4相連接。

天然氣經過高壓管線14進入換熱器1進行加熱，加熱后的天然氣經過安全切斷閥2進入第一調壓器3，然后通過透平機4或第二調壓器5輸出至低壓管線15。正常情況下，安全切斷閥2和第一調壓器3處于全開狀態，在流量很小時，天然氣通過第二調壓器5給下游的低壓管線15供氣，換熱系統不工作。在流量較大時，第二調壓器5不能滿足下游的低壓管線15的需求，天然氣推動透平機4的葉輪旋轉流向下游的低壓管線15，滿足下游的低壓管線15的流量的需求。

在下游低壓管線需求量大時，天然氣推動透平機4的葉輪旋轉，安裝在透平機4機械軸的速度傳感器6檢測透平機4的轉速。同時，壓力傳感器7和溫度傳感器12檢測低壓管線15前端的壓力和溫度，當透平機4的轉速和低壓管線15前端的壓力達到設定值時，控制系統的PCL控制器13使離合器8吸合，帶動壓縮機9旋轉。利用透平機4旋轉的動能帶動壓縮機9工作，從而使換熱系統工作。壓縮機9工作使換熱系統的導熱介質壓縮升溫，通過換熱器1與天然氣進行換熱，換熱后的導熱介質通過膨脹閥11減壓，經蒸發器10冷卻后，重新供給壓縮機9循環利用。控制系統可根據低壓管線15的溫度傳感器12的實時溫度，控制離合器8的吸合與分離來控制換熱系統工作與停機。壓縮機9通過離合器8與透平機4相連接，充分利用調壓系統內天然氣流動的動能，使換熱系統不需要供電。同時，調壓系統的流量與換熱系統所需換熱量成正比關系，當流量大時，需要換熱量大，當流量小時，需要換熱量小。

壓力傳感器7實時監控下游的低壓管線15的壓力，在壓力超過設定值時，第一調壓器3開始工作，保證下游的低壓管線15壓力在可控范圍內。在有突發情況或所有調壓器失效時，安全切斷閥2關閉，切斷天然氣對下游管線15的供給，第一調壓器3確保下游低壓管線的安全。

優選地，所述第一調壓器3為自力式調壓器，可以依靠高壓管線與低壓管線之間流動的介質自身的壓力變化進行自動調節，在流量發生變化時保持下游低壓管線15的管道上壓力的恒定。

優選地，所述第一調壓器3為電動調壓器，第一調壓器3與PLC控制器13相連接。PLC控制器13根據壓力傳感器7檢測的低壓管線15前端的管道的壓力調節第一調壓器3使管道上的壓力保持恒定。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。