基于高精度控压控温的天然气压差发电系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102748259A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102748259A(43)申请公布日2012.10.24(21)申请号201210237224.5(22)申请日2012.07.10(71)申请人李建地址614000四川省乐山市五通桥区竹根镇幸福7组45号附1号(72)发明人李建(74)专利代理机构成都顶峰专利事务所(普通合伙)51224代理人成实(51)Int.Cl.F03G7/04(2006.01)G01K11/32(2006.01)G01L11/02(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书55页页附图附图22页(54)发明名称基于高精度控压控温的天然气压差发电系统及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，包括发电系统及自动控压控温系统，发电系统包括换热器、单级或多级向心涡轮膨胀机组、再热器、齿轮、减速器以及发电机组；而自动控压控温系统则包括激光器、光纤光栅传感器、调制解码器、PC智能控制机组以及调压阀，所述的光纤光栅传感器包括内部封装有光纤光栅且由合金材料或聚合物材料制成的包层，波长分析器以及分别与该包层和波长分析器相连的3dB光纤定向耦合器。本发明解决了现有的天然气压差发电系统在气压输送过程中对气体的压力控制精度不高且不能检测气体温度的问题，不仅大幅度提高了整个发电系统的稳定性及发电效率，而且从根本上优化了整个天然气压差发电系统的性能。CN10274859ACN102748259A权利要求书1/2页1.基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，包括由依次相连接的换热器（1）、单级或多级向心涡轮膨胀机组（2）、再热器（3）、齿轮（4）、减速器（5）以及发电机组（6）组成的发电系统，其特征在于，还包括与所述发电系统相连且由依次相连接的激光器（7）、光纤光栅传感器（8）、调制解码器（9）、PC智能控制机组（10）以及调压阀（11）组成的自动控压控温系统；所述的控制机组（10）还分别与激光器（7）和换热器（1）相连，所述的光纤光栅传感器（8）与单级或多级向心涡轮膨胀机组（2）相连接。2.根据权利要求1所述的基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，其特征在于，所述的光纤光栅传感器（8）包括内部封装有光纤光栅（12）的包层（13），波长处理器（14）以及分别与该包层（13）和波长分析器（14）相连的3dB光纤定向耦合器（15），且包层（13）由合金材料制成。3.根据权利要求1所述的基于高精度控压控温的天然气压差发电系统，其特征在于，所述的光纤光栅传感器（8）包括内部封装有光纤光栅（12）的包层（13），波长分析器（14）以及分别与该包层（13）和波长分析器（14）相连的3dB光纤定向耦合器（15），且包层（13）由聚合物材料制成。4.基于高精度控压控温的天然气压差发电系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在天然气压差发电系统中通入天然气，且换热器对通入的气体进行加热；（2）PC智能控制机组控制激光器向光纤光栅传感器发射光源；（3）光纤光栅传感器根据通入天然气压力和温度的变化使发射在该光纤光栅传感器中的光源产生相对应的光信号，光纤光栅传感器将该光信号传输至调制解码器；（4）调制解码器将接收到的光信号转换成电信号，并将该电信号传输至PC智能控制机组；（5）控制机组对接收到的电信号进行分析、处理，并根据处理结果分别对气体的压力和温度进行调节，使气体的压力和温度均符合发电的要求；（6）经过步骤（5）处理后，天然气在发电系统中加热膨胀做功并带动齿轮高速转动，该高速转动的齿轮经减速器减速后带动发电机组发电。5.根据权利要求4所述的基于高精度控压控温的天然气压差发电系统的控制方法，其特征在于，步骤（3）包括以下步骤：（3a）光源进入光纤光栅传感器后，包层将外界天然气压力和温度的变化传至光纤光栅，光纤光栅感应该变化并对射入光源发生相应的反射并将反射后的光信号传输到3dB光纤定向耦合器；（3b）3dB光纤定向耦合器将接收到的反射光信号进行耦合并传输至波长分析器进行处理，波长处理器将处理后的光信号传输到调制解码器。6.根据权利要求4或5所述的基于高精度控压控温的天然气压差发电系统的控制方法，其特征在于，步骤（5）中PC智能控制机组对调制解码器传输的电信号进行分析，判断气体的压力和温度是否均符合发电要求，是，则不需对气体的压力和温度进行调节，否，则控制调压阀对气体的压力进行调节，同时还控制换热器对气体的温度进行调节。7.根据权利要求4或5所述的基于高精度控压控温的天然气压差发电系统的控制方法，其特征在于，步骤（5）中PC智能控制机组对调制解码器传输的电信号进行分析，判断气2CN102748259A权利要求书2/2页体的压力和温度是否