] 具體來說，在本實(shí)用新型的又一實(shí)施例中，所述透平膨脹機(jī)10為6805型透平膨脹 機(jī)，該型號(hào)的透平膨脹機(jī)的主軸的一端與氣缸全封閉式連接，主軸的另一端與輪滾筒之間 設(shè)有浮動(dòng)密封環(huán)，壓縮比為可選用8~10,等熵效率高達(dá)87%以上。
[0047] 上述實(shí)施例在高壓管網(wǎng)和中低壓管網(wǎng)之間設(shè)置利用天然氣壓力能膨脹發(fā)電與壓 縮制冷的一體化裝置，將天然氣分流，并利用其壓力能進(jìn)行發(fā)電和制冰，其具體工作原理及 過程為（以制造片冰為例）：
[0048] 天然氣通過透平膨脹機(jī)10膨脹降溫后，先后經(jīng)過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4以及與換熱器12 調(diào)節(jié)后，溫度與壓力符合下游天然氣的運(yùn)輸要求后進(jìn)入中低壓管網(wǎng)，同時(shí)，天然氣通過透平 膨脹機(jī)10膨脹過程輸出機(jī)械功，帶動(dòng)變速器13以及雙軸發(fā)電機(jī)14與往復(fù)式的壓縮機(jī)15 轉(zhuǎn)動(dòng)，變速箱13通過改變轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)變速調(diào)節(jié)，使得透平膨脹機(jī)10與雙軸發(fā)電機(jī)14的轉(zhuǎn)速 相匹配，此時(shí)雙軸發(fā)電機(jī)14輸出電量，并通過變壓同步器20調(diào)整后輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓，一部分 供給各種儀表、電動(dòng)閥門等調(diào)壓站用電設(shè)備使用，剩余的另一部分供給辦公室用電設(shè)備使 用；透平膨脹機(jī)10、變速箱13、雙軸發(fā)電機(jī)14與往復(fù)式的壓縮機(jī)15同軸連接，當(dāng)負(fù)載功率 變化時(shí)，監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)冷媒流量，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率與發(fā)電量穩(wěn)定且靈敏的匹配；冷媒根 據(jù)第二流量調(diào)節(jié)閥6調(diào)節(jié)，從冷媒儲(chǔ)罐16中進(jìn)入往復(fù)式的壓縮機(jī)15后在絕熱的狀態(tài)下壓 縮，變成高溫高壓的狀態(tài)進(jìn)入套管式的換熱器12與低溫天然氣等熱換熱，套管式的換熱器 12充當(dāng)冷凝器的作用，冷媒變成飽和液態(tài)狀進(jìn)入膨脹機(jī)19后，經(jīng)絕熱節(jié)流降溫、降壓至濕 飽和蒸汽狀態(tài)，再先后進(jìn)入新鮮水預(yù)冷器18、制冷裝置17換熱后完成壓縮蒸汽制冷循環(huán)過 程；新鮮水在新鮮水管路11中首先通過新鮮水預(yù)冷器18與低溫冷媒初步換熱變成過冷水， 之后再進(jìn)入制冷裝置17完成制冰過程。
[0049] 本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)的工作原理及過程為：
[0050] 第一電控閥2與第二電控閥3屬于聯(lián)動(dòng)裝置，兩者同時(shí)關(guān)閉或者開啟，本實(shí)用新型 的天然氣流量在±20%范圍內(nèi)波動(dòng)，在此范圍內(nèi)能保證透平膨脹機(jī)10維持較高的等熵效 率。當(dāng)壓力現(xiàn)場顯示器（PI)顯示壓力在該范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，第一電控閥2與第二電控閥3同 時(shí)開啟，使得整套系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)壓力現(xiàn)場顯示器PI顯示壓力較長時(shí)間超出允許范圍內(nèi) 時(shí)，通過壓力變送器（PT)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至PLC9, PLC9輸出切斷設(shè)備 指令作用于第一電控閥2與第二電控閥3,將整套裝置與原天然氣管道徹底脫離，同時(shí)開啟 原有的天然氣調(diào)壓設(shè)備1，保證下游正常用氣，系統(tǒng)切換時(shí)間少于1秒。第一流量調(diào)節(jié)閥5 用于調(diào)節(jié)進(jìn)入透平膨脹機(jī)10的天然氣流量，當(dāng)天然氣流量在正常范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，透平膨脹 機(jī)10與雙軸發(fā)電機(jī)14轉(zhuǎn)速成倍數(shù)關(guān)系而發(fā)電。第二流量調(diào)節(jié)閥6用于調(diào)節(jié)進(jìn)入往復(fù)式的 壓縮機(jī)15的冷媒流量，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，往復(fù)式的壓縮機(jī)15的轉(zhuǎn)速與雙軸發(fā)電機(jī)14轉(zhuǎn)速成 倍數(shù)關(guān)系而壓縮制冷。當(dāng)天然氣流量在異常范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，通過速度變送器（ST)將速度信 號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至PLC9,通過程序控制輸出調(diào)節(jié)指令作用于第一流量調(diào)節(jié)閥5， 調(diào)節(jié)進(jìn)入透平膨脹機(jī)10的R404a流量，從而改變透平膨脹機(jī)10轉(zhuǎn)速進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與發(fā)電機(jī)匹 配發(fā)電。當(dāng)負(fù)載波動(dòng)時(shí)，將導(dǎo)致主軸速度發(fā)生變化，通過速度變送器（ST)將速度信號(hào)轉(zhuǎn)換 成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)反饋至PLC9, PLC9輸出調(diào)節(jié)指令作用于第一流量調(diào)節(jié)閥5,調(diào)節(jié)進(jìn)入往復(fù)式 的壓縮機(jī)15的天然氣流量，從而改變往復(fù)式的壓縮機(jī)15的轉(zhuǎn)速進(jìn)而實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率與發(fā)電 量的穩(wěn)定匹配。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的作用是調(diào)節(jié)壓力，以保證天然氣有足夠的壓力進(jìn)入天然氣 主管道。當(dāng)壓力現(xiàn)場顯示器顯示壓力過大時(shí)，通過壓力變送器（PT)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn) 電信號(hào)反饋至PLC9，PLC9控制作用于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4,增大氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的開度。反之，當(dāng)壓 力過小時(shí)，PLC9通過減小氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的開度保證天然氣能正常進(jìn)入下游中低壓天然氣管 道。
[0051] 下面結(jié)合具體例子對(duì)實(shí)用新型利用管道壓力能膨脹發(fā)電_壓縮制冷裝置的工作 過程作進(jìn)一步描述：
[0052] 1、天然氣進(jìn)口溫度為20°C，為保持膨脹機(jī)較高的發(fā)電效率，天然氣流量波動(dòng)范圍 設(shè)計(jì)在80%~120%之間，進(jìn)氣壓力在1. 6~4. OMPa之間，冷媒選用R404a ;
[0053] 2、高壓天然氣通過第一電控閥2、第一流量調(diào)節(jié)閥5后進(jìn)入透平膨脹機(jī)10膨脹降 壓，經(jīng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)壓力（0. 2~1. 6MPa)后進(jìn)入套管式的換熱器12,與高溫高壓冷媒 換熱回溫后至5~25°C，再進(jìn)入下游中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)；
[0054] 3、高壓天然氣通過透平膨脹機(jī)10膨脹將壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，通過變速器13使 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與雙軸發(fā)電機(jī)14頻率匹配發(fā)電，用于供給無法安裝電網(wǎng)的調(diào)壓站或計(jì)量站等用 戶使用或者進(jìn)行變電上；
[0055] 4、透平膨脹機(jī)10、變速器13、發(fā)電機(jī)14與往復(fù)式壓縮機(jī)15同軸連接，通過轉(zhuǎn)子上 的速度變送器（ST)指示信號(hào)，由PLC9控制第二流量調(diào)節(jié)閥6,進(jìn)而控制進(jìn)入往復(fù)式壓縮機(jī) 15的冷媒的流量，實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率與發(fā)電量的穩(wěn)定匹配，以發(fā)電系統(tǒng)的提高電力平衡性。
[0056] Aspen模擬結(jié)果表明：
[0057] 1、滿足城市管網(wǎng)瞬時(shí)需求量456kg/h的天然氣，壓力4MPa，溫度20°C，通過第一電 控閥2、第一流量調(diào)節(jié)閥5后進(jìn)入透平膨脹機(jī)10膨脹降壓至-29. 8°C，經(jīng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié) 壓力至1. 6MPa后進(jìn)入套管式的換熱器12,與高溫高壓冷媒換熱回溫后至5~25°C后再進(jìn) 入下游中低壓燃?xì)夤芫W(wǎng)；
[0058] 2、高壓天然氣通過透平膨脹機(jī)10膨脹將壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，然后通過變速箱 13使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與雙軸發(fā)電機(jī)14頻率匹配發(fā)電，可發(fā)出10.0 lkW的電用于供給無法安裝電網(wǎng) 的調(diào)壓站或計(jì)量站等用戶使用或者進(jìn)行上網(wǎng)。當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)需要通過PLC9進(jìn)行信號(hào) 調(diào)節(jié)，比如系統(tǒng)從停止?fàn)顟B(tài)到工作狀態(tài)時(shí)，就需要通過PLC9進(jìn)行不斷的信號(hào)調(diào)節(jié)，使整個(gè) 發(fā)電裝置可進(jìn)行正常運(yùn)作。
[0059] 3、R404a冷媒在冷媒儲(chǔ)罐的初始狀態(tài)為_25°C，0. 2MPa，根據(jù)第二流量調(diào)節(jié)閥6調(diào) 節(jié)流量進(jìn)入往復(fù)式的壓縮機(jī)15在絕熱的狀態(tài)下壓縮，往復(fù)式的壓縮機(jī)15選用常用的壓縮 比8,等熵壓縮后冷媒變成高溫高壓（61. 9°C，1. 6MPa)的氣體進(jìn)入套管式的換熱器12與低 溫天然氣等壓換熱，套管式的換熱器12充當(dāng)冷凝器的作用，冷媒變成飽和液態(tài)狀（32. 8°C， 1. 6MPa)進(jìn)入星旋流體馬達(dá)19,絕熱節(jié)流降溫、降壓至濕飽和蒸汽狀態(tài)（-31. 6°C，0. 2MPa)， 最后先后進(jìn)入新鮮水預(yù)冷器18、制冷裝置17換熱后完成壓縮蒸汽制冷循環(huán)過程；新鮮水首 先通過新鮮水預(yù)冷器18與低溫冷媒初步換熱變成0°C的過冷水，之后再進(jìn)入制冷裝置17完 成制冰過程。
[0060] 4、表1顯示了透平膨脹機(jī)10出入口在不同壓力狀態(tài)下的燃?xì)饬髁颗c發(fā)電率的關(guān) 系。
[0061] 從表1可以看出，利用天然氣管網(wǎng)壓力能發(fā)電-壓縮制冷的裝置的進(jìn)氣壓力范圍 為0. 4~4MPa?？筛鶕?jù)不同的進(jìn)出氣壓力即不同的壓差，通過調(diào)節(jié)天然氣流量可將發(fā)電功 率控制在5~30kW，滿足大部分調(diào)壓站和計(jì)量站的用電要求。當(dāng)進(jìn)氣壓力為較大的4MPa， 而出