一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构的制作方法

1.本发明属于能源输送技术领域，更具体地，涉及一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构。


背景技术：

2.近年来液化天然气技术在国内得到迅速发展，液化天然气常压下温度为-161.5℃，温度较低，可作为冷媒介质。1立方米的液化天然气气化后，体积膨胀600倍，大量的天然气输送，采用液体输送比气体输送更经济。
3.超导材料具有极低的电阻，输电损耗小，是理想的输电材质。但是目前的超导材料，均是需要极低的温度才能形成超导态，因此，在工程中需要用冷媒介质使超导输电缆处于超导临界转变温度以下，以便超导输电。
4.为节省制冷成本，可以设计液化天然气与超导能源的同输管道，将液化天然气管道和超导电缆置于同一外管道内，利用液化天然气和保冷介质共同作为超导电缆的冷媒，为超导电缆提供冷源，实现液化天然气和超导能源的同输；这种同输管道的终端同样需要在液化天然气管道和超导电缆的周围设置冷媒或保冷结构，现有的液化天然气输送终端和超导电缆终端均难以满足使用需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构，该终端结构能够适用于液化天然气于超导能源同输系统的同输管道，利用第二空腔传输液化天然气，利用第一空腔内的保冷介质和第二空腔内的液化天然气共同作为超导电缆的冷媒，保证超导电缆处于低温环境中，并设置第一保冷套管和第二保冷套管，保证液化天然气提取管道和超导电缆提取管道内的低温满足使用需求。
6.为了实现上述目的，本发明提供一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构，所述终端结构包括：
7.由内向外依次套设的第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第一壳体内设置有第一空腔，第二壳体与第一壳体之间设置有第二空腔，第三壳体与第二壳体之间设置有第三空腔；
8.由内向外依次套设的第一接口管、第二接口管和第三接口管，所述第一接口管、所述第二接口管和所述第三接口管分别与所述第一空腔、第二空腔和第三空腔连通；
9.液化天然气提取管道，一端与所述第二空腔连通，另一端贯穿所述第三空腔和第三壳体并向外延伸，所述液化天然气提取管道外侧套设有第一保冷套管；
10.超导电缆提取管道，一端与所述第一空腔连通，另一端依次贯穿所述第二空腔、第二壳体、第三空腔和第三壳体并向外延伸，所述超导电缆提取管道外侧套设有第二保冷套管；
11.所述第一空腔内填充有保冷介质，所述第二空腔内能够传输液化天然气，所述第
三空腔内真空或填充隔热填料。
12.可选地，所述第一空腔内设置有接口端子，超导电缆通过接口端子的转接通过所述超导电缆提取管道引出。
13.可选地，所述超导电缆提取管道设置有多个，所述液化天然气提取管道设置有多个。
14.可选地，所述第一接口管和所述第二接口管用于与所述液化天然气与超导能源同输系统的同输管道连接，所述同输管道包括：
15.内管，所述内管内部填充有所述保冷介质；
16.外管，套设在所述内管的外侧，所述外管与内管之间能够输送液化天然气；
17.超导电缆，穿设在所述内管内；
18.所述第一接口管用于与所述内管连接，所述第二接口管用于与所述外管连接。
19.可选地，所述第一保冷套管包括第一套管，所述第一套管套设在所述液化天然气提取管道的外侧，所述第一套管与所述液化天然气提取管道之间形成第一保冷腔，所述第一保冷腔的一端与所述第三空腔连通，所述第一保冷腔的另一端封闭。
20.可选地，所述第二保冷套管包括第二套管，所述第二套管套设在所述超导电缆提取管道的外侧，所述第二套管与所述超导电缆提取管道之间形成第二保冷腔，所述第二保冷腔的一端与所述第三空腔连通，所述第二保冷腔的另一端封闭。
21.可选地，所述第一空腔内设置有液位计、温度传感器，所述第一空腔的一侧设置有与所述第一空腔相连接的第一压力传感器和第一泄压管，所述第一泄压管内设置有第一安全阀。
22.可选地，所述第二空腔的一侧设置有与所述第二空腔相连接的第二压力传感器和第二泄压管，所述第二泄压管内设置有第二安全阀。
23.可选地，所述第三壳体的下侧两端分别设置有第一支座和第二支座，所述第一支座与地面固定连接，所述第二支座与所述地面滑动连接。
24.可选地，所述保冷介质为液氮。
25.本发明提供一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构，其有益效果在于：
26.1、该终端结构能够适用于液化天然气于超导能源同输系统的同输管道，利用第二空腔传输液化天然气，利用第一空腔内的保冷介质和第二空腔内的液化天然气共同作为超导电缆的冷媒，保证超导电缆处于低温环境中，并设置第一保冷套管和第二保冷套管，保证液化天然气提取管道和超导电缆提取管道内的低温满足使用需求；
27.2、该终端结构利用真空或填充有隔热填料的的第三空腔在第二空腔外围隔热，保持液化天然气输送的低温环境；
28.3、该终端结构设置有液位、温度、压力等多种传感器，便于实时监测其内部参数，并且能够在压力过高时通过第一安全阀和第二安全阀进行泄压，保证该终端结构的安全性；
29.4、该终端结构的第一支座固定而第二支座滑动设置，能够适应该终端结构由于温度变化产生的变形。
30.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
31.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
32.图1示出了根据本发明的一个实施例的一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.1、第一壳体；2、第二壳体；3、第三壳体；4、第一空腔；5、第二空腔；6、第三空腔；7、第一接口管；8、第二接口管；9、第三接口管；10、液化天然气提取管道；11、第一保冷套管；12、超导电缆提取管道；13、第二保冷套管；14、接口端子；15、超导电缆；16、第一保冷腔；17、第二保冷腔；18、第一泄压管；19、第二泄压管；20、第一支座；21、第二支座。
具体实施方式
35.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
36.本发明提供一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构，终端结构包括：
37.由内向外依次套设的第一壳体、第二壳体和第三壳体，第一壳体内设置有第一空腔，第二壳体与第一壳体之间设置有第二空腔，第三壳体与第二壳体之间设置有第三空腔；
38.由内向外依次套设的第一接口管、第二接口管和第三接口管，第一接口管、第二接口管和第三接口管分别与第一空腔、第二空腔和第三空腔连通；
39.液化天然气提取管道，一端与第二空腔连通，另一端贯穿第三空腔和第三壳体并向外延伸，液化天然气提取管道外侧套设有第一保冷套管；
40.超导电缆提取管道，一端与第一空腔连通，另一端依次贯穿第二空腔、第二壳体、第三空腔和第三壳体并向外延伸，超导电缆提取管道外侧套设有第二保冷套管；
41.第一空腔内填充有保冷介质，第二空腔内能够传输液化天然气，第三空腔内真空或填充隔热填料。
42.具体的，第三空腔的真空环境或填充的隔热填料能够在该终端结构的外侧形成一个完整的隔热层，同时，第一保冷套管和第二保冷套管与第三空腔连通，共同抽真空或填充隔热填料，起到保冷隔热的作用，第一空腔内填充保冷介质，比如液氮，将超导电缆穿设在液氮内，保证超导电缆周围的低温环境，第二空腔内充满所要输送的液化天然气时，液化天然气能够与保冷介质共同作为超导电缆的冷媒，节省冷能，提高制冷效果，降低制冷成本；通过液化天然气提取管道和超导电缆提取管道能够分别将液化天然气提取和将超导电缆引出。
43.可选地，第一壳体、第二壳体、第三壳体均具备防爆功能，提高该终端结构的安全性。
44.可选地，第一空腔内设置有接口端子，超导电缆通过接口端子的转接通过超导电缆提取管道引出。
45.具体的，接口端子与超导电缆相适配。
46.可选地，超导电缆提取管道设置有多个，液化天然气提取管道设置有多个。
47.在一个示例中，超导电缆提取管道设置有两个，液化天然气提取管道设置有一个。
48.可选地，第一接口管和第二接口管用于与液化天然气与超导能源同输系统的同输管道连接，同输管道包括：
49.内管，内管内部填充有保冷介质；
50.外管，套设在内管的外侧，外管与内管之间能够输送液化天然气；
51.超导电缆，穿设在内管内；
52.第一接口管用于与内管连接，第二接口管用于与外管连接。
53.具体的，同输管道内管内充入保冷介质，并与第一空腔连通，保冷介质能够充满内管和第一空腔，保冷介质始终将超导电缆浸没，液化天然气能够通过同输管道输入第二空腔，填满第二空腔后能够通过液化天然气提取管道提取。
54.可选地，第一保冷套管包括第一套管，第一套管套设在液化天然气提取管道的外侧，第一套管与液化天然气提取管道之间形成第一保冷腔，第一保冷腔的一端与第三空腔连通，第一保冷腔的另一端封闭。
55.可选地，第二保冷套管包括第二套管，第二套管套设在超导电缆提取管道的外侧，第二套管与超导电缆提取管道之间形成第二保冷腔，第二保冷腔的一端与第三空腔连通，第二保冷腔的另一端封闭。
56.具体的，第一保冷套管和第二保冷套管均与第三空腔连接，并与第三空腔内采用相同的保冷手段，当第三空腔抽真空时，第一保冷套管和第二保冷套管内也为真空环境，分别在液化天然气提取管道和超导电缆提取管道外侧形成保冷层，保证液化天然气的提取和超导电缆的超导输电。
57.可选地，第一空腔内设置有液位计、温度传感器，第一空腔的一侧设置有与第一空腔相连接的第一压力传感器和第一泄压管，第一泄压管内设置有第一安全阀。
58.具体的，液位计、温度传感器和第一压力传感器分别能够监测第一空腔内的保冷介质液位、温度和压力，方便控制保冷介质的液位浸没超导电缆，温度满足超导电缆使用需求，当压力过高时打开第一安全阀，通过第一泄压管能够实现第一空腔的泄压。
59.可选地，第二空腔的一侧设置有与第二空腔相连接的第二压力传感器和第二泄压管，第二泄压管内设置有第二安全阀。
60.具体的，当第二压力传感器监测到的压力过高时，可以单开第二安全阀，通过第二泄压管实现第二空腔的泄压。
61.可选地，第一泄压管和第二泄压管的外侧设置有与第一保冷套管和第二保冷套管结构相同的第三保冷套管。
62.具体的，第三保冷套管的设置使得保冷层的保冷结构更加完整，提高该终端结构的整体保冷效果。
63.可选地，第三壳体的下侧两端分别设置有第一支座和第二支座，第一支座与地面固定连接，第二支座与地面滑动连接。
64.具体的，该终端结构的第一支座固定而第二支座滑动设置，能够适应该终端结构由于温度变化产生的变形，避免内应力的产生，提高安全性。
65.可选地，保冷介质为液氮。
66.实施例
67.如图1所示，本发明提供一种液化天然气与超导能源同输系统的终端结构，终端结构包括：
68.由内向外依次套设的第一壳体1、第二壳体2和第三壳体3，第一壳体1内设置有第一空腔4，第二壳体2与第一壳体1之间设置有第二空腔5，第三壳体3与第二壳体2之间设置有第三空腔6；
69.由内向外依次套设的第一接口管7、第二接口管8和第三接口管9，第一接口管7、第二接口管8和第三接口管9分别与第一空腔4、第二空腔5和第三空腔6连通；
70.液化天然气提取管道10，一端与第二空腔5连通，另一端贯穿第三空腔6和第三壳体3并向外延伸，液化天然气提取管道10外侧套设有第一保冷套管11；
71.超导电缆提取管道12，一端与第一空腔4连通，另一端依次贯穿第二空腔5、第二壳体2、第三空腔6和第三壳体3并向外延伸，超导电缆提取管道12外侧套设有第二保冷套管13；
72.第一空腔4内填充有保冷介质，第二空腔5内能够传输液化天然气，第三空腔6内真空或填充隔热填料。
73.在本实施例中，第一空腔4内设置有接口端子14，超导电缆15通过接口端子14的转接通过超导电缆提取管道12引出。
74.在本实施例中，超导电缆提取管道12设置有两个，液化天然气提取管道10设置有一个。
75.在本实施例中，第一接口管7和第二接口管8用于与液化天然气与超导能源同输系统的同输管道连接，同输管道包括：
76.内管，内管内部填充有保冷介质；
77.外管，套设在内管的外侧，外管与内管之间能够输送液化天然气；
78.超导电缆15，穿设在内管内；
79.第一接口管7用于与内管连接，第二接口管8用于与外管连接。
80.在本实施例中，第一保冷套管11包括第一套管，第一套管套设在液化天然气提取管道10的外侧，第一套管与液化天然气提取管道10之间形成第一保冷腔16，第一保冷腔16的一端与第三空腔6连通，第一保冷腔16的另一端封闭。
81.在本实施例中，第二保冷套管13包括第二套管，第二套管套设在超导电缆提取管道12的外侧，第二套管与超导电缆提取管道12之间形成第二保冷腔17，第二保冷腔17的一端与第三空腔6连通，第二保冷腔17的另一端封闭。
82.在本实施例中，第一空腔4内设置有液位计、温度传感器，第一空腔4的一侧设置有与第一空腔4相连接的第一压力传感器和第一泄压管18，第一泄压管18内设置有第一安全阀。
83.在本实施例中，第二空腔5的一侧设置有与第二空腔5相连接的第二压力传感器和第二泄压管19，第二泄压管19内设置有第二安全阀。
84.在本实施例中，第三壳体3的下侧两端分别设置有第一支座20和第二支座21，第一支座20与地面固定连接，第二支座21与地面滑动连接。
85.在本实施例中，保冷介质为液氮。
86.综上，本发明提供的液化天然气与超导能源同输系统的终端结构使用时，通过第三接口管9将第三空腔6抽真空，同时保证了第一保冷腔16和第二保冷腔17内也为真空环境，起到保冷隔热的效果；第一空腔4内填充液氮，同输管道内的超导电缆15穿过第一空腔4经过接口端子14转接再通过超导电缆提取管道12引出；同输管道内的液化天然气进入第二空腔5并填满第二空腔5，然后通过液化天然气管提取管道10实现液化天然气的提取；第二空腔5内的液化天然气和液氮可以共同作为超导电缆15的冷媒，保证超导电缆15能够实现超导输电，节省冷能，节约制冷成本。
87.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。