CN115788612B - 一种压差透平膨胀机组的启停方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压差透平膨胀机组的启停方式，压差透平膨胀机组的管路***包括工艺气管路、膨胀机支路和减压调节旁路，膨胀机支路和减压调节旁路并联于工艺气管路的两端；工艺气管路设有管路减压阀；膨胀机支路设有透平膨胀机，透平膨胀机的进口设有串联的入口快关保护阀和入口调节阀，透平膨胀机的出口设有出口调节阀；减压调节旁路设有串联的旁路快关保护阀和减压调节阀。新增并联的减压调节旁路，避免原始管路减压阀调节速度和精度对膨胀机组启停控制过程的影响，减少机组启停运行过程中的不确定因素。膨胀机支路的入口调节阀与减压调节旁路的减压调节阀配合调节，机组启停运行过程中，下游供气顺畅，流量稳定，管路上下游压力保持不变。

Description

一种压差透平膨胀机组的启停方式

技术领域

本发明涉及压差透平膨胀机技术领域，具体而言，涉及一种压差透平膨胀机组的启停方式。

背景技术

天然气具有清洁、高效、安全、环保的特点，在国内一次能源消耗占比逐年增加，天然气从输送端到用户端需逐级降压满足用户需求，即通过减压阀实现由10MPa以上的压力降为较低压力约1.6Mpa，调压过程中天然气的压力能量完全消耗在阀门节流损失，没有得到有效利用，造成能源的浪费。

压差透平膨胀机是一种能量回收装置，它替代传统气体高压输送管道到低压配气管道间必需的减压阀，使这一部分气体压力能在透平中转化为机械能，可直接驱动发电机发电，或作为原动机驱动各类压缩机，是一种零碳发电设备。压差透平膨胀机可广泛应用天然气管输减压入户领域、石油化工生产领域等，利用气体压差势能的回收利用来发电，满足工厂自身用电的同时，盈余电力可并网销售，大大减少生产耗能，增加能量利用率，提高整体经济效益。压差透平膨胀机组多应用在已有管道的替代改造上，在现有的减压阀管路上，并联透平膨胀机组，通过两路切换和联合调节，满足不同工况需求。

但现有的压差透平膨胀机组启停过程中的安全稳定性较差，难以维持上下游压力和供气稳定。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在压差透平膨胀机组启停过程中的安全稳定性较差，难以维持上下游压力和供气稳定的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种压差透平膨胀机组的管路***。

本发明第二方面提供了一种压差透平膨胀机组的启停方式。

本发明提供了一种压差透平膨胀机组的管路***，包括工艺气管路、膨胀机支路和减压调节旁路，所述膨胀机支路和减压调节旁路并联于工艺气管路的两端；

所述工艺气管路设有管路减压阀；

所述膨胀机支路设有透平膨胀机，所述透平膨胀机的进口设有串联的入口快关保护阀和入口调节阀；

所述减压调节旁路设有串联的旁路快关保护阀和减压调节阀。

本发明提出的一种压差透平膨胀机组的管路***，工艺气管路、膨胀机支路和减压调节旁路并联于工艺气管路上游和工艺气管路下游之间；工艺气管路为原始管路，用于将工艺气体从输出端传递至用户端或者进行中间传递，工艺气体包括天然气等，工艺气管路上的管路减压阀用于调节工艺气管路的开度，降低工艺气管路内工艺气的压力；具体实施时，可直接将膨胀机支路和减压调节旁路直接并联在原始管路上；

膨胀机支路用于将工艺气管路内需要泄除的压力在透平中转化为机械能，入口快关保护阀用于控制与透平膨胀机入口相连管路的快速启闭，入口调节阀用于调节与透平膨胀机入口相连管路的开度；

减压调节旁路作为辅助调节支路克服进行老旧改造时管路减压阀的调节速度和精度与膨胀机启停控制操作不匹配的问题；旁路快关保护阀用于控制减压调节旁路的快速启闭；减压调节阀用于调节减压调节旁路的开度。

根据本发明上述技术方案的一种压差透平膨胀机组的管路***，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述透平膨胀机的出口设有串联的出口调节阀和出口止回阀。

在该技术方案中，出口调节阀用于调节与透平膨胀机入口相连管路的开度；出口止回阀用于阻止进入工艺气管路下游的气体逆流回膨胀机支路，出口止回阀设于靠近透平膨胀机出口位置。

在上述技术方案中，所述透平膨胀机与电机相连。

在该技术方案中，透平膨胀机的机械能通过电机转换为电能，透平膨胀机与电机之间设有变速箱，具体可采用增速箱。

本发明还提供了一种压差透平膨胀机组的启停方式，应用于如上述技术方案中任一项所述的一种压差透平膨胀机组的管路***，包括：

在机组启动前，管路减压阀呈打开状态，入口调节阀和入口快关保护阀呈全关闭状态，当管路***设有出口调节阀时，使出口调节阀呈全开状态；打开旁路快关保护阀，逐渐关小管路减压阀，同步打开减压调节阀，过程中保持工艺气管路下游流量不变，直至调整到减压调节阀的流量为透平膨胀机运行流量后，保持管路减压阀的开度；

在机组启动时，先打开入口快关保护阀，再逐渐打开入口调节阀，冲转透平膨胀机，同时逐渐关小减压调节阀，保持膨胀机支路和减压调节旁路的流量总和稳定；机组低速状态检查无误并且机组冷机完成后，继续逐渐增大入口调节阀的开度，并相应关小减压调节阀的开度，继续保持膨胀机支路和减压调节旁路的流量总和不变；合闸并网，并网无异常并低负荷冷机后，逐渐增大入口调节阀的开度，并相应关小减压调节阀的开度，增大透平膨胀机的输出功率，联合调节直至透平膨胀机达到运行工况状态，此时减压调节阀完全关闭。

在上述技术方案中，在机组停机时，逐渐降低入口调节阀开度，并同时逐渐打开减压调节阀，逐渐降低机组负荷，过程中保持膨胀机支路和减压调节旁路的流量总和不变；当机组负荷降低至门限，操作透平膨胀机分闸解列；继续逐渐关小入口调节阀，并同步增加减压调节阀的开度，降低机组转速，直至入口调节阀全关后关闭入口快关保护阀，透平膨胀机惰走停机。

在上述技术方案中，透平膨胀机惰走停机时，减压调节阀的流量与透平膨胀机停机前运行流量相等。

在上述技术方案中，启动或升负荷过程中需注意观察透平膨胀机出口气体温度，当出口气体温度接近气体露点时，减小出口调节阀开度，降低进出口压差，提高出口温度，避免出现凝露。

在上述技术方案中，透平膨胀机合闸并网或分闸解列时，需联合调节入口调节阀和减压调节阀使膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求，再进行合闸并网或分闸解列操作。

在上述技术方案中，与透平膨胀机相连的电机为同步发电机，在进行合闸并网操作时，膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求后，需投入励磁调节后再合闸并网。

在上述技术方案中，与透平膨胀机相连的电机为异步发电机，膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求后，直接合闸并网。

综上所述，由于采用了上述技术特征，本发明的有益效果是：

对原始工艺气管路***改造小，周期短，最大程度缩短***停修时间。

新增并联的减压调节旁路，避免原始管路减压阀调节速度和精度对膨胀机组启停控制过程的影响，避免膨胀机启停控制操作与原始减压阀曲线匹配的问题，减少机组启停运行过程中的不确定因素，保证机组启停的安全稳定。

膨胀机支路的入口调节阀与减压调节旁路的减压调节阀配合调节，机组整个启停运行过程中，下游供气顺畅，流量稳定，管路上下游压力保持不变。

出口调节阀与工艺气体出口温度联锁，控制出口温度高于气体露点，保证无凝露现象。

保证了膨胀机安全、稳定、快速启停，维持工艺气***的供气流量和压力稳定，对上下游用户不会造成影响。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的一种压差透平膨胀机组的管路***的结构图。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、工艺气管路；2、膨胀机支路；3、减压调节旁路；4、电机；5、增速箱；

11、管路减压阀；

21、透平膨胀机；22、入口快关保护阀；23、入口调节阀；24、出口调节阀；25、出口止回阀；

31、旁路快关保护阀；32、减压调节阀。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1来描述根据本发明一些实施例提供的一种压差透平膨胀机组的管路***和启停方式。

本申请的一些实施例提供了一种压差透平膨胀机组的管路***。

如图1所示，本发明第一个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，包括工艺气管路1、膨胀机支路2和减压调节旁路3，所述膨胀机支路2和减压调节旁路3并联于工艺气管路1的两端；

所述工艺气管路1设有管路减压阀11；

所述膨胀机支路2设有透平膨胀机21，所述透平膨胀机21的进口设有串联的入口快关保护阀22和入口调节阀23；

所述减压调节旁路3设有串联的旁路快关保护阀31和减压调节阀32。

本实施例提出的一种压差透平膨胀机组的管路***，工艺气管路1、膨胀机支路2和减压调节旁路3并联于工艺气管路1上游和工艺气管路1下游之间；工艺气管路1为原始管路，用于将工艺气体从输出端传递至用户端或者进行中间传递，工艺气体包括天然气等，工艺气管路1上的管路减压阀11用于调节工艺气管路1的开度，降低工艺气管路1内工艺气的压力；具体实施时，可直接将膨胀机支路2和减压调节旁路3直接并联在原始管路上；

膨胀机支路2用于将工艺气管路1内需要泄除的压力在透平中转化为机械能，入口快关保护阀22用于控制与透平膨胀机21入口相连管路的快速启闭，入口调节阀23用于调节与透平膨胀机21入口相连管路的开度；

减压调节旁路3作为辅助调节支路克服进行老旧改造时管路减压阀11的调节速度和精度与膨胀机启停控制操作不匹配的问题；旁路快关保护阀31用于控制减压调节旁路3的快速启闭；减压调节阀32用于调节减压调节旁路3的开度。

本发明第二个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在第一个实施例的基础上，如图1所示，所述透平膨胀机21的出口设有串联的出口调节阀24和出口止回阀25。

在该实施例中，出口调节阀24用于调节与透平膨胀机21入口相连管路的开度；出口止回阀25用于阻止进入工艺气管路1下游的气体逆流回膨胀机支路2，出口止回阀25设于靠近透平膨胀机21出口位置。

本发明第三个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，所述透平膨胀机21与电机4相连。

在该实施例中，透平膨胀机21的机械能通过电机4转换为电能，透平膨胀机21与电机4之间设有变速箱，具体可采用增速箱5。

本申请的一些实施例提供了一种压差透平膨胀机组的启停方式。

本发明第四个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的启停方式，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，应用于如上述实施例中任一项所述的一种压差透平膨胀机组的管路***，包括：

在机组启动前，管路减压阀11呈打开状态，入口调节阀23和入口快关保护阀22呈全关闭状态，出口调节阀24呈全开状态；打开旁路快关保护阀31，逐渐关小管路减压阀11，同步打开减压调节阀32，过程中保持工艺气管路1下游压力、流量稳定，直至调整到减压调节阀32的流量为透平膨胀机21设计运行流量后，保持管路减压阀11的开度；

在机组启动时，先打开入口快关保护阀22，再逐渐缓慢打开入口调节阀23，冲转透平膨胀机21，同时相应逐渐关小减压调节阀32，保持膨胀机支路2和减压调节旁路3的流量总和稳定，维持下游用户气量稳定；机组低速状态检查无误并且机组冷机完成后，继续逐渐增大入口调节阀23的开度，并相应关小减压调节阀32的开度，继续保持膨胀机支路2和减压调节旁路3的流量总和不变；两个阀门联合调节直至透平膨胀机21转速等于或临近同步转速后合闸并网，并网无异常并低负荷冷机后，逐渐增大入口调节阀23的开度，并相应关小减压调节阀32的开度，增大透平膨胀机21的输出功率，联合调节直至透平膨胀机21达到运行工况状态，启动过程完成，此时减压调节阀32完全关闭。

在机组停机时，逐渐缓慢降低入口调节阀23开度，并同时逐渐打开减压调节阀32，逐渐降低机组负荷，过程中保持膨胀机支路2和减压调节旁路3的流量总和不变；当机组负荷降低至门限、透平膨胀机21转速接近或略低于同步转速时操作透平膨胀机21分闸解列；继续逐渐关小入口调节阀23，并同步增加减压调节阀32的开度，降低机组转速，直至入口调节阀23全关后关闭入口快关保护阀22，透平膨胀机21惰走停机。

本发明第五个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，透平膨胀机21惰走停机时，减压调节阀32的流量与透平膨胀机21停机前运行流量相等。

本发明第六个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，启动或升负荷过程中需注意观察透平膨胀机21出口气体温度，当出口气体温度接近气体露点时，减小出口调节阀24开度，降低进出口压差，提高出口温度，避免出现凝露。

本发明第七个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，透平膨胀机21合闸并网或分闸解列时，需联合调节入口调节阀23和减压调节阀32使膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求，再进行合闸并网或分闸解列操作。

本发明第八个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，与透平膨胀机21相连的电机4为同步发电机，在进行合闸并网操作时，膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求后，需投入励磁调节后再合闸并网。

本发明第九个实施例提出了一种压差透平膨胀机组的管路***，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，与透平膨胀机21相连的电机4为异步发电机，膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求后，直接合闸并网。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，所述压差透平膨胀机组具有管路***，所述管路***包括：工艺气管路（1）、膨胀机支路（2）和减压调节旁路（3），所述膨胀机支路（2）和减压调节旁路（3）并联于工艺气管路（1）的两端；

所述工艺气管路（1）设有管路减压阀（11）；

所述膨胀机支路（2）设有透平膨胀机（21），所述透平膨胀机（21）的进口设有串联的入口快关保护阀（22）和入口调节阀（23）；所述透平膨胀机（21）的出口设有串联的出口调节阀（24）和出口止回阀（25）；

所述减压调节旁路（3）设有串联的旁路快关保护阀（31）和减压调节阀（32）；

所述启停方式包括：

在机组启动前，管路减压阀（11）呈打开状态，入口调节阀（23）和入口快关保护阀（22）呈全关闭状态，当管路***设有出口调节阀（24）时，使出口调节阀（24）呈全开状态；打开旁路快关保护阀（31），逐渐关小管路减压阀（11），同步打开减压调节阀（32），过程中保持工艺气管路（1）下游流量不变，直至调整到减压调节阀（32）的流量为透平膨胀机（21）运行流量后，保持管路减压阀（11）的开度；

在机组启动时，先打开入口快关保护阀（22），再逐渐打开入口调节阀（23），冲转透平膨胀机（21），同时逐渐关小减压调节阀（32），保持膨胀机支路（2）和减压调节旁路（3）的流量总和稳定；机组低速状态检查无误并且机组冷机完成后，继续逐渐增大入口调节阀（23）的开度，并相应关小减压调节阀（32）的开度，继续保持膨胀机支路（2）和减压调节旁路（3）的流量总和不变；合闸并网，并网无异常并低负荷冷机后，逐渐增大入口调节阀（23）的开度，并相应关小减压调节阀（32）的开度，增大透平膨胀机（21）的输出功率，联合调节直至透平膨胀机（21）达到运行工况状态，此时减压调节阀（32）完全关闭。

2.根据权利要求1所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，在机组停机时，逐渐降低入口调节阀（23）开度，并同时逐渐打开减压调节阀（32），逐渐降低机组负荷，过程中保持膨胀机支路（2）和减压调节旁路（3）的流量总和不变；当机组负荷降低至门限，操作透平膨胀机（21）分闸解列；继续逐渐关小入口调节阀（23），并同步增加减压调节阀（32）的开度，降低机组转速，直至入口调节阀（23）全关后关闭入口快关保护阀（22），透平膨胀机（21）惰走停机。

3.根据权利要求2所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，透平膨胀机（21）惰走停机时，减压调节阀（32）的流量与透平膨胀机（21）停机前运行流量相等。

4.根据权利要求2所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，启动或升负荷过程中需注意观察透平膨胀机（21）出口气体温度，当出口气体温度接近气体露点时，减小出口调节阀（24）开度，降低进出口压差，提高出口温度，避免出现凝露。

5.根据权利要求2所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，透平膨胀机（21）合闸并网或分闸解列时，需联合调节入口调节阀（23）和减压调节阀（32）使膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求，再进行合闸并网或分闸解列操作。

6.根据权利要求5所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，所述透平膨胀机（21）与电机（4）相连。

7.根据权利要求6所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，与透平膨胀机（21）相连的电机（4）为同步发电机，在进行合闸并网操作时，膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求后，需投入励磁调节后再合闸并网。

8.根据权利要求6所述的一种压差透平膨胀机组的启停方式，其特征在于，与透平膨胀机（21）相连的电机（4）为异步发电机，膨胀机转速与同步转速的差值符合门限要求后，直接合闸并网。