具有串联布置的涡轮膨胀器发电机的电力产生系统的制作方法

本公开涉及电力生成。

背景技术：

1、天然气是我们许多日常需求和活动的主要能量源之一。天然气由于其储量丰富而成为具有吸引力的化石燃料。氢是快速扩张的全球储能市场。氢被用于从石油精炼到食品加工等许多制造过程。氢还被用作燃气涡轮机的燃料源，并且被用于广泛范围的燃料电池，以便在工业和消费者运输领域生成电力。

2、将这些气体从生产区有效且高效地转移到消费区，需要大量而复杂的运输系统。通过管线运输的天然气在管线内以高压力行进。

技术实现思路

1、本公开涉及基于指定的输出条件利用涡轮膨胀器发电机产生电力。

2、本公开中描述的主题的示例实施方案是一种具有以下特征的系统。第一涡轮膨胀器发电机被配置为通过从流动通过所述第一涡轮膨胀器发电机的过程流生成电力来降低流动通过所述第一涡轮膨胀器发电机的过程流的温度或压力。第二涡轮膨胀器发电机被配置为通过从流动通过所述第二涡轮膨胀器发电机的过程流生成电力来降低流动通过所述第二涡轮膨胀器发电机的过程流的温度或压力。所述第二涡轮膨胀器发电机位于所述第一涡轮膨胀器发电机的下游并且接收来自所述第一涡轮膨胀器发电机的流输出。所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机各自包括以下特征。电动定子包围电动转子。由所述电动转子和所述电动定子限定的环形空间被配置为接收过程流体流。磁性轴承将所述转子承载在所述定子内。所述磁性轴承的一部分由所述定子支撑。壳体封围所述转子和所述定子。所述壳体被气密地密封在每个涡轮膨胀器发电机的入口与出口之间。

3、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机在关键尺寸和性能上基本上一致。

4、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。控制器被配置为调节所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机。

5、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。每个涡轮膨胀器的所述入口和所述出口以每个涡轮膨胀器发电机的同一纵向轴线为中心。

6、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述定子包括可变定子叶片，所述可变定子叶片被配置为对通过所述第一涡轮膨胀器发电机或所述第二涡轮膨胀器发电机的流体流进行节流。

7、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。流控制阀在所述第一涡轮膨胀器发电机的上游。所述流控制阀被配置为调节通过所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机的流量。

8、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。焦耳-汤姆逊阀限定第三管道流通道的一部分，所述第三管道流通道被布置成与所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机串联地承载流体流。

9、本公开中描述的主题的示例实施方案是一种具有以下特征的方法。通过限定管道流通道的第一部分的第一涡轮膨胀器发电机接收流体流。所述流体流流动通过由所述第一涡轮膨胀器发电机的电动转子和电动定子限定的环形空间。从所述第一涡轮膨胀器发电机的出口通过第二涡轮膨胀器发电机接收所述流体流。所述第二涡轮膨胀器发电机限定所述管道流通道的第二部分。

10、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。所述流体流包括碳氢化合物气体。

11、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。所述流体流包括氢气。

12、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。所述流体流包括空气。

13、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机在性能和关键尺寸上基本上一致。

14、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。由所述第一涡轮膨胀器发电机生成电力。

15、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。由所述第一涡轮膨胀器发电机响应于指定的下游条件的变化而停止生成电力。

16、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。由所述第一涡轮膨胀器发电机生成电力包括：基于指定的下游条件，通过流控制阀来调整流量。

17、可以单独地或与其他方面组合地与示例方法组合的示例方法的各方面包括以下内容。朝向与所述流体流的使用者分开的电力使用者引导由所述第一涡轮膨胀器发电机或所述第二涡轮膨胀器发电机产生的电力。

18、本公开中描述的主题的示例实施方案是一种具有以下特征的系统。管道包括第一涡轮膨胀器发电机，所述第一涡轮膨胀器发电机被配置为通过从流动通过所述第一涡轮膨胀器发电机的过程流生成电力来降低流动通过所述第一涡轮膨胀器发电机的过程流的温度或压力。第二涡轮膨胀器发电机被配置为通过从流动通过所述第二涡轮膨胀器发电机的过程流生成电力来降低流动通过所述第二涡轮膨胀器发电机的过程流的温度或压力。所述第二涡轮膨胀器发电机位于所述第一涡轮膨胀器发电机的下游并且接收所述第一涡轮膨胀器发电机的流输出。所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机各自包括以下特征。定子包围转子。由所述电动转子和所述电动定子限定的环形空间被配置为接收过程流体流。磁性轴承将所述转子承载在所述定子内。所述磁性轴承的一部分由所述定子支撑。壳体封围所述转子和所述定子。所述壳体被气密地密封在每个涡轮膨胀器发电机的入口与出口之间。焦耳-汤姆逊阀位于所述第一涡轮膨胀器发电机或所述第二涡轮膨胀器发电机的下游或上游。所述焦耳-汤姆逊阀被配置为接收与所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机相同的流。控制器被配置为调节所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机。

19、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述定子包括可变定子叶片，所述可变定子叶片被配置为对通过所述第一涡轮膨胀器发电机或所述第二涡轮膨胀器发电机的流体流进行节流。

20、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机在关键尺寸和性能上基本上一致。

21、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。流控制阀在所述第一涡轮膨胀器发电机的上游。所述流控制阀被配置为调节通过所述第一涡轮膨胀器发电机、所述第二涡轮膨胀器发电机和所述焦耳-汤姆逊阀的流量。

22、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。包括第三涡轮膨胀器发电机。

23、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述第三涡轮膨胀器发电机被布置成与所述第一涡轮膨胀器发电机、所述第二涡轮膨胀器发电机和所述焦耳-汤姆逊阀承载相同的流体流。

24、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述管道是第一管道。所述第三涡轮膨胀器发电机位于与所述第一管道以流体方式并联的第二管道内。

25、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述控制器还被配置为：接收指示所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机下游的过程条件的数据流；并且基于一个或多个指定的下游条件，通过流控制阀来调节流量。

26、可以单独地或与其他方面组合地与示例系统组合的示例系统的各方面包括以下内容。所述控制器还被配置为：调节由所述第一涡轮膨胀器发电机和所述第二涡轮膨胀器发电机产生的电力；并且将电力引导到电网中，所述电力与所述电网是同相的。

27、在随附的附图和下面的描述中阐述一个或多个实施方案的细节。本发明的其他特征、目的和优点将从描述和附图以及权利要求中显而易见。