用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種膨脹機潤滑油冷卻系統，尤其是一種天然氣壓力能回收系統中潤滑油溫度過高的透平膨脹機潤滑油冷卻系統。
【背景技術】
[0002]目前，天然氣壓力能回收利用系統中通常使用透平膨脹機進行降壓。透平膨脹機轉速高，在長時間運行時，會造成潤滑油系統油溫過高，潤滑油系統溫度過高會造成透平膨脹機的軸承溫度升高，影響膨脹機的安全運行。因而需要另附冷卻系統對潤滑油進行降溫。
[0003]傳統的潤滑油冷卻系統用的是水冷或風冷換熱器。用水冷換熱器時，因長時間運行水冷換熱器的內壁會沉積結垢，管壁腐蝕，換熱系數下降，需定期檢修，否則會形成安全隱患。水冷換熱器的運行需用栗驅動水的流動，這會消耗大量的電能，投資運行成本增大，也不利于節約能源。用風冷換熱器，是將高溫潤滑油通入管徑細小的一排管束，用風機吹冷風進行降溫，風機的運行將消耗大量的電能。運行投資成本將增加。
[0004]天然氣余壓利用項目是一種節約能源的方案。而采用傳統的用水冷或風冷潤滑油系統，將消耗大量的高品質的電能。降低了膨脹機整體的余壓利用效率，與天然氣余壓利用方案節約能源的目的相違背，這也不利于該方案在實際利用中的推廣。
【發明內容】
[0005]為了克服現有透平膨脹機潤滑油循環冷卻系統存在消耗大量電能的弊端，本實用新型提出了一種用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統，該系統采用天然氣余壓利用膨脹發電后的低溫天然氣進行冷卻潤滑油系統的方案，該系統不需要額外的能耗，而且結構簡單、成本低廉，可以保證膨脹機潤滑油系統的冷卻效果。還可以提高流向下游管網天然氣的溫度，從而部分減少下游電加熱器的耗電量，全程降低了能耗。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案如下:一種用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統，包括脫水裝置、膨脹機、冷能利用系統、電加熱器、換熱器、循環油栗、潤滑油箱、潤滑油過濾器；截止閥、三通閥A、三通閥B ;脫水裝置通過天然氣管道連接膨脹機，膨脹機的天然氣管道經過三通閥A分成兩路:一路連接換熱器，另一路連接冷能利用系統，換熱器和冷能利用系統通過三通閥B連接電加熱器；膨脹機的高溫潤滑油出口經潤滑油管道連接潤滑油箱，滑油箱的出油口依次通過循環油栗、換熱器、截止閥、潤滑油過濾器連接膨脹機的潤滑油進口。膨脹機連接發電機。
[0007]本實用新型的有益效果在于:解決了潤滑油冷卻系統額外耗能的問題。在本設計方法中，利用了天然氣降壓膨脹后的冷能，節省了傳統潤滑油冷卻系統中所消耗的大量的電能，即節省了利用膨脹機拖動發電機所發的高品質的電能，提高了膨脹機的余壓利用效率，從而節約了能源消耗。對于水冷換熱器，既解決了所用水栗的耗能問題，又解決了水冷換熱器長時間運行造成換熱器結垢、腐蝕的問題，再者又節約了水資源。對于風冷換熱器，則能節約大量的電能。總體上本設計方法沒有多余的機械運動部件，結構簡單，噪音基本消失，不需要額外的電能，對于天然氣余壓利用的項目具有很好的推動作用。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的系統示意圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0010]如圖1所示，一種用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統，包括脫水裝置1、膨脹機2、發電機3、冷能利用系統4、電加熱器5、換熱器6、循環油栗7、潤滑油箱8、潤滑油過濾器9 ;天然氣管道10、截止閥11、三通閥A12、三通閥B13、潤滑油管道14。
[0011]脫水裝置I通過天然氣管道10連接膨脹機2，膨脹機2的天然氣管道10經過三通閥A12分成兩路:一路連接換熱器6，另一路連接冷能利用系統4，換熱器6和冷能利用系統4通過三通閥B13連接電加熱器5 ;膨脹機2的高溫潤滑油出口經潤滑油管道14連接潤滑油箱8，滑油箱8的出油口依次通過循環油栗7、換熱器6、截止閥11、潤滑油過濾器9連接膨脹機2的潤滑油進口。膨脹機2連接發電機3。
[0012]首先，高壓天然氣經脫水裝置I脫水后，進入膨脹機2膨脹降壓。在這個過程中膨脹機2的旋轉機械帶動后面的發電機做功發電。其次，高壓天然氣降壓后，溫度降低(將壓力為5MPa的高壓天然氣調至2MPa時，溫度可從15°C下降到_37°C )，進入冷能利用系統4利用其冷能。最后，一定溫度的天然氣經電加熱器5回溫，以達到天然氣下游用戶對溫度的要求，通往下游用戶。
[0013]本實用新型的潤滑油冷卻系統是抽取一定量從膨脹機2出來的低溫天然氣，在換熱器6里與高溫潤滑油換熱，使潤滑油的溫度降低，然后將降溫后的低溫潤滑油通往膨脹機2的軸承。而和潤滑油換熱后的低溫天然氣升高到一定溫度，與冷能利用后的天然氣混合經電加熱器加熱，達到一定溫度后，通往下游用戶。
[0014]換熱器6中的低溫天然氣被加熱后，引回低壓天然氣管道，與低壓管網中另一部分冷能利用后的低溫天然氣混合，一起經電加熱器5加熱后，流向下游天然氣管道。減少了電加熱器5的耗電量。
[0015]本實用新型潤滑油冷卻系統的詳細工作過程如下:
[0016](I)天然氣
[0017]從膨脹機2出來的低溫天然氣，經過三通閥A12分成兩路，一路去冷能利用系統4，另一路則進入換熱器6。低溫天然氣在換熱器6與高溫潤滑油換熱，天然氣溫度上升，然后通過三通閥B13與經過冷能利用系統的天然氣匯合。經過電加熱器5加熱，達到下游用戶的溫度要求，通向下游。此時三通閥A12、第三通閥B13都開。
[0018](2)潤滑油系統
[0019]從膨脹機2的軸承出來的高溫潤滑油，先進入潤滑油箱8匯集，在循環油栗7的作用下進入換熱器6，在換熱器6中高溫潤滑油經低溫天然氣的冷卻降低溫度，再經過截止閥11通往潤滑油過濾器9，過濾掉潤滑油中的固體顆粒，過濾后的潤滑油通往膨脹機的軸承，進行冷卻。此過程截止閥11開。
[0020]本實用新型方法中，天然氣和潤滑油的流動在換熱器6中設計成逆向流動，這樣能更好的，更快的進行熱量的交換。由于全年氣候溫度會發生很大的變化，在這種情況下可調節三通閥A2、三通閥B3的開度來調節通過換熱器6的低溫天然的流量以適應潤滑油冷卻系統對油溫的要求，也可同時調節截止閥11的開度，從而達到更好的控制油溫的目的。
[0021]預計實用新型推廣應用的可行性和前景:
[0022]為了保證壓力能回收裝置膨脹機運行的經濟性和安全性，同時也為了提高壓力能利用效率，這就要求在壓力能回收及回溫過程中對天然氣的冷量進行充分的利用，降低設備的能源消耗量。本實用新型潤滑油冷卻方法能勝任此項任務，并相比現有的冷卻方式有以下明顯的優勢:
[0023](I)本實用新型中的冷卻方法代替了現有的風冷冷卻方式或水冷冷卻方式。換熱器中的冷卻氣體來自低溫天然氣，由于膨脹機降壓后的天然氣溫度較低，所以其對高溫潤滑油的冷卻效果優于現有的風扇冷卻方式或水冷冷卻方式；同時在冷卻過程中實現零電耗，符合節能減排的基本國策。
[0024](2)本實用新型的換熱器中的低溫天然氣被加熱后，引回低壓天然氣管道，并與低壓管網中另一部分低溫天然氣混合，一起經電加熱器加熱后，流向下游天然氣管道。由于部分低溫天然氣在換熱器中被高溫潤滑油加熱，因此回溫過程中減少了電加熱器的耗電量。
[0025](3)本實用新型基于能量梯級利用的原則將天然氣高壓管網壓力能回收裝置膨脹機潤滑油系統的冷卻與冷能利用系統后低溫天然氣的回溫兩個過程整合，通過合理的工藝流程設計實現節能，減少高品位電能的使用，提高了壓力能回收裝置的能源利用率與經濟效益。
[0026](4)天然氣高壓管網在調壓過程中存在大量的壓力能，在壓力能回收裝置中推廣該方法，具有很好的節能空間與更加廣闊的實用價值。
[0027]本實用新型主要針對于天然氣壓力能回收系統中的透平膨脹機轉速過高導致潤滑油溫度過高的問題。該系統利用天然氣壓力能回收系統中的冷能，在不消耗其它能量的情況下對潤滑油進行冷卻，同時有利于低溫天然氣的回溫。從而保證了透平膨脹機的正常運行，提高天然氣壓力能回收系統的能源利用率。本實用新型有利于提高天然氣壓力能回收利用系統的效率，節約能源。
【主權項】
1.一種用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統，包括脫水裝置(1)、膨脹機(2)、冷能利用系統(4)、電加熱器(5)、換熱器(6)、循環油栗(7)、潤滑油箱(8)、潤滑油過濾器(9);截止閥(11)、三通閥A(12)、三通閥B(13)，其特征在于:所述脫水裝置(I)通過天然氣管道(10)連接膨脹機(2)，所述膨脹機(2)的天然氣管道(10)經過三通閥A (12)分成兩路:一路連接換熱器(6)，另一路連接冷能利用系統(4)，所述換熱器(6)和冷能利用系統⑷通過三通閥B(13)連接電加熱器(5);所述膨脹機(2)的高溫潤滑油出口經潤滑油管道(14)連接潤滑油箱(8)，滑油箱⑶的出油口依次通過循環油栗(7)、換熱器￠)、截止閥(11)、潤滑油過濾器(9)連接膨脹機(2)的潤滑油進口。2.根據權利要求1所述的用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統，所述膨脹機⑵連接發電機⑶。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于天然氣壓力能回收系統中透平膨脹機潤滑油冷卻系統，脫水裝置通過天然氣管道連接膨脹機，膨脹機的天然氣管道經過三通閥A分成兩路：一路連接換熱器，另一路連接冷能利用系統，換熱器和冷能利用系統通過三通閥B連接電加熱器；膨脹機的高溫潤滑油出口經潤滑油管道連接潤滑油箱，滑油箱的出油口依次通過循環油泵、換熱器、截止閥、潤滑油過濾器連接膨脹機的潤滑油進口。本實用新型解決了潤滑油冷卻系統額外耗能的問題，利用天然氣降壓膨脹后的冷能，節省了傳統潤滑油冷卻系統中所消耗的大量的電能，即節省了利用膨脹機拖動發電機所發的高品質的電能，提高了膨脹機的余壓利用效率，從而節約了能源消耗。
【IPC分類】F16N39/02
【公開號】CN204829239
【申請號】CN201520462366
【發明人】李琦芬, 候宗欽, 梁曉雨, 徐晶晶, 張磊, 焦貴海, 毛俊鵬, 朱運濤, 趙佳林
【申請人】上海電力學院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月1日