专利名称：一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电设备，特别是涉及一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备。
背景技术：
水力发电、风力发电、火力发电(包括煤炭燃烧和天然气燃烧发电两种)、太阳能发电、核电等都是目前世界上最常用的几种发电方式。其中水力发电机、风力发电机组、火力发电机组和核电机组都是较为大型的设备，在我国主要有国家来投资建设，应用大功率发电机，发出的电供全民大范围使用。但在有些特殊地方，如我国的新疆和内蒙地区，由于地域广阔，人口稀少，铺架电线成本过高，从而使电量无法输送，就导致这些地区无电可用。但这些地区却蕴藏丰富的油气资源，在资源的开采、开发过程中往往需要用到电能。在天然气开采区，由于电能缺乏，影响了对天然气资源开发产生能力。在天然气资源的开采输送过程中，存在大量可供利用的剩余动力能量。如能利用天然气资源开采输送过程中剩余的动力能量进行发电，将会解决这些地区的用电难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备。该发电设备能够实现在天然气上产过程中持续不断地进行发电，且其结构简单、使用方便、有效性强、生产成本低，便于推广使用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于包括安装在天然气生产管线中的非导磁材料管道，所述非导磁材料管道的一端设置有进气口，所述非导磁材料管道的另一端设置有出气口，所述非导磁材料管道内且位于所述进气口的内侧设置有支撑架一，所述非导磁材料管道内且位于所述出气口的内侧设置有支撑架二，所述非导磁材料管道内设置有涡轮，所述涡轮包括中心轴和设置在中心轴上的多个涡轮叶片，所述中心轴的一端与支撑架一转动连接，所述中心轴的另一端与支撑架二转动连接，所述中心轴上靠近出气口的一端安装有永久磁铁，所述永久磁铁的外表面与非导磁材料管道内壁之间为间隙配合，所述非导磁材料管道的外表面设置有线圈骨架，所述线圈骨架位于永久磁铁的上方，所述线圈骨架上缠绕有线圈绕组。上述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述支撑架一上安装有轴承一，所述支撑架二上安装有轴承二，所述中心轴的一端与轴承一相连接，所述中心轴的另一端与轴承二相连接。上述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述进气口的孔径由外至内逐渐减小，所述出气口的孔径由内至外逐渐增大。上述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述支撑架一包括外表面紧贴在非导磁材料管道内壁上的外圈一和设置在外圈一中心的内圈一，所述外圈一和内圈一通过多个连接杆一连接；所述支撑架二包括外表面紧贴在非导磁材料管道内壁上的外圈二和设置在外圈二中心的内圈二，所述外圈二和内圈二通过多个连接杆二连接。上述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述连接杆一的数量为三个，且三个连接杆一互成120°夹角；所述连接杆二的数量为三个，且三个连接杆二互成120°夹角。上述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述涡轮叶片一体成型设置在中心轴上。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明的结构简单，设计新颖合理。2、本发明通过天然气带动设置在非导磁材料管道内的涡轮转动，从而带动永久磁铁转动，使得非导磁材料管道外的线圈绕组切割磁力线，从而在天然气上产过程能够持续不断地进行发电，高效无污染。3、本发明的非导磁材料管道设计为变径管，使得天然气减压增速，提高了天然气的流速，从而加快了涡轮的旋转，提高了线圈绕组切割磁力线的速度。4、本发明的实现成本低，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本发明结构简单，设计新颖合理，工作可靠性高，使用寿命长，能够大大缓解气井井场缺电的问题，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的整体结构示意图。图2为本发明左支撑架和右支撑架的结构示意图。图3为与本发明线圈绕组相接的充放电电路的电路原理图。附图标记说明1-非导磁材料管道；1-1-进气口；1-2-出气口 ；2-支撑架一；2-1-外圈一；2-2-内圈一；2-3-连接杆一；3-轴承一；4-涡轮叶片；5-中心轴；6-永久磁铁；7-支撑架二 ；7-1-外圈二 ；7-2-内圈二 ；7-3-连接杆二 ；8-轴承二 ；9-线圈骨架；10-线圈绕组；11-三端稳压器；12-蓄电池；13-放电保护电路。
具体实施例方式
如图1所示的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，包括安装在天然气生产管线中的非导磁材料管道1(非导磁材料管道1可由玻璃钢或钛合金制成)，所述非导磁材料管道1的一端设置有进气口 1-1，所述非导磁材料管道1的另一端设置有出气口 1-2，所述非导磁材料管道1内且位于所述进气口 1-1的内侧设置有支撑架一 2，所述非导磁材料管道1内且位于所述出气口 1-2的内侧设置有支撑架二 7，所述非导磁材料管道1内设置有涡轮，所述涡轮包括中心轴5和设置在中心轴5上的多个涡轮叶片4，优选的做法是，所述涡轮叶片4 一体成型设置在中心轴5上，所述中心轴5的一端与支撑架一 2转动连接，所述中心轴5的另一端与支撑架二 7转动连接，所述中心轴5上靠近出气口的一端安装有永久磁铁6，所述永久磁铁6的外表面与非导磁材料管道1内壁之间为间隙配合，所述非导磁材料管道1的外表面设置有线圈骨架9，所述线圈骨架9位于永久磁铁6的上方，所述线圈骨架9上缠绕有线圈绕组10。所述线圈绕组10的两端分别为发电设备的交流输出端一 Al 和发电设备的交流输出端二 Bi。如图1所示，优选的做法是，所述支撑架一 2上安装有轴承一 3，所述支撑架二 7上安装有轴承二 8，所述中心轴5的一端与轴承一 3相连接，所述中心轴5的另一端与轴承二 8相连接。所述进气口 1-1的孔径由外至内逐渐减小，所述出气口 1-2的孔径由内至外逐渐增大。如图2所示，所述左支撑架2包括外表面紧贴在非导磁材料管道1内壁上的外圈一 2-1和设置在外圈一 2-1中心的内圈一 2-2，所述外圈一 2-1和内圈一 2-2通过多个连接杆一2-3连接；所述右支撑架7包括外表面紧贴在非导磁材料管道1内壁上的外圈二7-1和设置在外圈二 7-1中心的内圈二 7-2，所述外圈二 7-1和内圈二 7-2通过多个连接杆二 7_3 连接。优选的做法是，所述连接杆一 2-3的数量为三个，且三个连接杆一 2-3互成120°夹角；所述连接杆二 7-3的数量为三个，且三个连接杆二 7-3成120°夹角。使用时，天然气从非导磁材料管道1的进气口 1-1进入，流过支撑架一 2进入涡轮的前端，这时，由于气体介质快速通过涡轮表面流道，产生一个旋转扭矩，带动固定在中心轴5上的永久磁铁6进行旋转，使得非导磁材料管道1外的线圈绕组10切割磁力线，在线圈绕组10中就会产生电流，在天然气流的持续作用下，线圈绕组10不断切割磁力线，就会产生连续不断的电流。该发电设备的线圈绕组10接充放电电路，如图3所示，所述充放电电路包括整流电路、滤波电容C、三端稳压器11、单刀双掷开关S、蓄电池12、整流二极管D、 放电保护电路13和负载R，所述整流电路的交流输入端一 A2与发电设备的交流输出端一 Al相接，整流电路的交流输入端二 B2与发电设备的交流输出端二 Bl相接，所述整流电路的一个直流输出端与单刀双掷开关S的投掷端一相接，整流电路的另一个直流输出端与滤波电容C的正极、三端稳压器11的接地端、蓄电池12的负极和负载R的负极相接，所述滤波电容C的负极与三端稳压器11的输入端相接，所述三端稳压器11的输出端与单刀双掷开关S的投掷端二相接，所述单刀双掷开关S的公共端与整流二极管D的正极相接，所述整流二极管D的负极与放电保护电路13的输入端相接，所述放电保护电路13的输出端与负载R的正极相接。使用时，接通单刀双掷开关S的投掷端一和公共端，此时电流大，对蓄电池12的充电效率高，对蓄电池12充电一段时间后，接通单刀双掷开关S的投掷端二和公共端，此时的电压稳定，从而对蓄电池12进行辅助充电。本发明借助于天然气上产过程中的气流及气压，以此为动力，通过气流带动蜗轮转动，从而带动永久磁铁6旋转，使得非导磁材料管道1外的线圈绕组10切割磁力线，在线圈绕组10中就会产生电流，对于气田区域来说，能量来源广泛、充足，易于取用。优选的做法是，所述非导磁材料管道1为变径管，即所述进气口 1-1的孔径由外至内逐渐减小，所述出气口 1-2的孔径由内至外逐渐增大，使得天然气减压增速，提高了天然气的流速，从而加快了涡轮的旋转，提高了线圈绕组10切割磁力线的速度。本发明的结构简单，制作方便，成本高低廉，易于广泛应用，且其安装方便，选址灵活，可选在距离气田井场较近的位置，既可满足井口设备的用电需求，又能大大减少铺架线路的成本，最终确保气井配套设备的正常运行，保证天然气的正常生产。该发电设备在运行中不产生任何污染，便于推广应用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于包括安装在天然气生产管线中的非导磁材料管道(1)，所述非导磁材料管道(1)的一端设置有进气口(1-1)，所述非导磁材料管道(1)的另一端设置有出气口(1-2)，所述非导磁材料管道(1)内且位于所述进气口(1-1)的内侧设置有支撑架一 0)，所述非导磁材料管道(1)内且位于所述出气口(1- 的内侧设置有支撑架二(7)，所述非导磁材料管道(1)内设置有涡轮，所述涡轮包括中心轴(5)和设置在中心轴(5)上的多个涡轮叶片G)，所述中心轴(5)的一端与支撑架一( 转动连接，所述中心轴(5)的另一端与支撑架二(7)转动连接，所述中心轴(5)上靠近出气口的一端安装有永久磁铁(6)，所述永久磁铁(6)的外表面与非导磁材料管道(1) 内壁之间为间隙配合，所述非导磁材料管道(1)的外表面设置有线圈骨架(9)，所述线圈骨架(9)位于永久磁铁(6)的上方，所述线圈骨架(9)上缠绕有线圈绕组(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述支撑架一(2)上安装有轴承一(3)，所述支撑架二(7)上安装有轴承二(8)，所述中心轴(5)的一端与轴承一( 相连接，所述中心轴(5)的另一端与轴承二(8)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述进气口(1-1)的孔径由外至内逐渐减小，所述出气口(1-2)的孔径由内至外逐渐增大。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述支撑架一( 包括外表面紧贴在非导磁材料管道(1)内壁上的外圈一(2-1)和设置在外圈一 0-1)中心的内圈一 0-2)，所述外圈一 0-1)和内圈一(2-2)通过多个连接杆一(2- 连接；所述支撑架二(7)包括外表面紧贴在非导磁材料管道(1)内壁上的外圈二(7-1)和设置在外圈二(7-1)中心的内圈二(7-2)，所述外圈二(7-1)和内圈二(7-2) 通过多个连接杆二(7- 连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述连接杆一 0-3)的数量为三个，且三个连接杆一(2- 互成120°夹角；所述连接杆二(7-3)的数量为三个，且三个连接杆二(7- 互成120°夹角。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，其特征在于所述涡轮叶片(4) 一体成型设置在中心轴(5)上。
全文摘要
本发明公开了一种基于天然气生产管线气流作用的发电设备，包括安装在天然气生产管线中的非导磁材料管道，非导磁材料管道的一端设置进气口，非导磁材料管道的另一端设置出气口，非导磁材料管道内设置支撑架一，非导磁材料管道内设置支撑架二，非导磁材料管道内设置涡轮，中心轴的一端与支撑架一转动连接，中心轴的另一端与支撑架二转动连接，中心轴上靠近出气口的一端安装永久磁铁，永久磁铁的外表面与非导磁材料管道内壁之间为间隙配合，非导磁材料管道的外表面设置线圈骨架，线圈骨架上缠绕有线圈绕组。该发电设备能够实现在天然气上产过程中持续不断地进行发电，且其结构简单、使用方便、有效性强、生产成本低，便于推广使用。
文档编号F16L9/00GK102278149SQ20111017383
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月25日 优先权日2011年6月25日
发明者张智勇, 杜淼, 王涛, 薛广礼, 高浩亮 申请人:西安奥益达石油技术开发有限公司