一种轴流内置式天然气管道发电装置

1.本发明涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种轴流内置式天然气管道发电装置。


背景技术：

2.在天然气开采过程中，处于井底的天然气压力通常会非常高，然而，在天然地面管输的压力仅为6～10mpa，对于多余的压力，则需通过井口节流阀将其节流释放掉，从而达到地面管输工艺压力值，这部分释放的天然气压能并未获得有效利用，而仅是后期燃烧天然气利用其化学能，这无行中造成天然气压能的浪费。
3.在天然气压力能转换的研究过程中，可借助发电装置将天然气的压力能有效转化为电能，有效的促进了新能源的生产，从而降低发电过程中的碳排放。但是，天然气中含有大量的酸性腐蚀气体与少量固体杂质，容易对发电装置内部造成一定的电化学腐蚀或冲蚀，并且现有各类技术装置都未能完全彻底解决低成本、高可靠性的天然气高压动密封与内置电机保护这一关键技术难题。


技术实现要素：

4.基于上述问题，本发明的目的是提供一种轴流内置式天然气管道发电装置，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供了一种轴流内置式天然气管道发电装置，包括壳体系统、电磁感应系统、前端密封系统和转子驱动系统；
6.所述壳体系统包括发电机外壳，所述发电机外壳上设置有注油口，所述发电机外壳的后端一体成型有后端管口，所述发电机外壳的前端设置有可拆卸的前壳盖，所述前壳盖的前端设置有前端管口；
7.所述电磁感应系统包括转子套，所述转子套转动连接在所述发电机外壳中，所述转子套的外壁上设置有永磁体，所述永磁体的外侧套有电机线圈，所述电机线圈通过过盈配合安装于所述发电机外壳的内壁面上；
8.所述前端密封系统包括线圈压盖，所述线圈压盖位于所述电机线圈的前端且抵在所述电机线圈上，所述线圈压盖的端面上开设有多个贯通的油液引导孔，所述线圈压盖的外壁上开设有贯通的油液连通孔，所述油液连通孔与所述注油口对接后，将油液引流至所述电机线圈所处的空间区域；所述线圈压盖的前端设置有电机顶盖，所述电机顶盖密封固定在所述发电机外壳上，所述电机顶盖的内圈壁面与所述转子套转动密封连接，所述电机顶盖在朝向所述线圈压盖的一端面上开设有环形密封槽，所述环形密封槽的槽口与所述油液引导孔相对应，所述环形密封槽中设置有密封橡胶件，所述电机顶盖的端面上开设有多个贯通的天然气引导孔，所述天然气引导孔与所述环形密封槽连通；
9.所述转子驱动系统设置在所述转子套中，所述转子驱动系统包括叶轮轴，所述叶轮轴上间隔设置有多个中部叶轮，所述中部叶轮与所述转子套卡接固定。
10.优选的，所述发电机外壳中由前至至后依次设置有外壳第一台阶孔壁、外壳第二
台阶孔壁和外壳第三台阶孔壁；所述电机线圈通过过盈配合安装在所述外壳第一台阶孔壁中；所述转子套的后部通过后端轴承组件转动连接在所述外壳第二台阶孔壁中；所述转子套的后端部通过后端高压填料动密封与外壳第三台阶孔壁密封连接。
11.优选的，所述后端轴承组件包括后端滚动轴承和后端推力轴承，所述后端滚动轴承的外圈与所述外壳第二台阶孔壁套装配合，所述后端滚动轴承的内圈与所述转子套的外壁套装配合，所述后端推力轴承的后端面抵在所述外壳第二台阶孔壁的轴肩上，所述后端推力轴承的前端面通过后端定位套抵在所述后端滚动轴承的内圈上。
12.优选的，所述注油口中螺纹连接有注油口螺栓；
13.所述前壳盖与所述发电机外壳之间设置有高压透镜静密封；
14.所述后端推力轴承与所述后端高压填料动密封之间设置有后端压环。
15.优选的，所述永磁体包括磁钢套，所述磁钢套上设置有硅钢片组；
16.所述磁钢套的外壁上间隔开设有多个用于放置所述硅钢片组的片组凹槽，所述片组凹槽的前端为敞口结构，所述片组凹槽的前端敞口处设置有硅钢片压盖，所述硅钢片压盖连接在所述磁钢套上，且所述硅钢片压盖的前端面抵在所述线圈压盖上。
17.优选的，所述转子套的前部通过前端轴承组件转动连接在所述前端密封系统中；
18.所述前端轴承组件包括前端滚动轴承和前端推力轴承，所述前端滚动轴承的外圈与所述线圈压盖的内圈壁套装配合，所述前端滚动轴承的内圈与所述转子套的外壁套装配合，所述前端推力轴承的前端面抵在电机顶盖上，所述后端推力轴承的后端面通过前端定位套抵在所述前端滚动轴承的内圈上。
19.优选的，所述电机顶盖的外圈壁与所述电机外壳内壁之间设置有o型密封圈；
20.所述电机顶盖的内圈壁上由前至后依次设置有顶盖第一台阶孔壁和顶盖第二台阶孔壁,所述顶盖第二台阶孔壁与所述转子套外壁之间设置有前端高压动密封，所述顶盖第一台阶孔壁处设置有前端动密封压盖，所述前端动密封压盖抵在所述前端高压动密封上。
21.优选的，所述密封橡胶件包括环形密封面，所述环形密封面的一面为弧形凸面，另一面为弧形凹面，所述环形密封面的内圈设置有内环密封边，所述环形密封面的外圈设置有外环密封边；
22.所述环形密封面的弧形凸面朝向所述天然气引导孔，所述环形密封面的弧形凹面朝向所述油液引导孔；所述内环密封边和外环密封边均被挤压在所述线圈压盖与电机顶盖之间。
23.优选的，所述叶轮轴由多个轴节构成，相邻两个所述轴节之间通过联轴器连接；
24.每个所述轴节上均设置有所述中部叶轮，相邻两个所述中部叶轮之间设置有叶轮定位套筒；
25.位于外端的所述轴节通过所述联轴器可连接拓展叶轮。
26.优选的，所述中部叶轮的外壁上设置有凸块，所述转子套的内壁沿轴线方向上设置有滑槽，所述凸块与所述滑槽滑动卡接配合，所述滑槽的一端为封闭结构，一端为敞口结构，所述转子套在所述滑槽的敞口侧设置有叶轮压盖，所述叶轮压盖抵在位于外侧所述中部叶轮上。
27.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
28.本发明利用天然气井口处的压能进行压能转化发电，将传统工艺中节流浪费的压力能转化为清洁的电能，实现新能源开发，轴流内置式天然气管道发电装置其设计为一个发电短接的形式，将驱动叶轮与内转子深度融合，其结构简单、可靠性高、总体积较小；可根据实际工况，合理组装发电短接的串/并联数量，从而实现单元模块式设计功能；同时，轴流内置式天然气管道发电装置拥有密封保护系统，可有效解决内置电机免受外部天然气冲蚀与电化学腐蚀等问题，密封保护系统中的密封橡胶件可有效平衡外部天然气与内部变压器油的压力。
附图说明
29.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
30.图1为本发明实施例中轴流内置式天然气管道发电装置的结构示意图；
31.图2为本发明实施例中壳体系统的结构示意图；
32.图3为本发明实施例中发电机外壳的结构示意图；
33.图4为本发明实施例中电磁感应系统的结构示意图；
34.图5为本发明实施例中磁钢套的结构示意图；
35.图6为本发明实施例中转子套的结构示意图；
36.图7为本发明实施例中转子驱动系统的结构示意图；
37.图8为本发明实施例中中部叶轮的结构示意图；
38.图9为本发明实施例中前端密封系统的结构示意图；
39.图10为本发明实施例中圈压盖的结构示意图；
40.图11为本发明实施例中电机顶盖的结构示意图；
41.图12为本发明实施例中电密封橡胶件的结构示意图。
42.附图标记说明：1、壳体系统；101、发电机外壳；101-1、外壳第一台阶孔壁；101-2、外壳第二台阶孔壁；101-3、外壳第三台阶孔壁；102、注油口；102-1、注油口螺栓；103、后端管口；104、前壳盖；105、前端管口；2、电磁感应系统；201、转子套；201-1、滑槽；202、磁钢套；202-1、片组凹槽；203、硅钢片组；204、电机线圈；3、前端密封系统；301、线圈压盖；302、油液引导孔；303、油液连通孔；304、电机顶盖；304-1、顶盖第一台阶孔壁；304-2、顶盖第二台阶孔壁；305、环形密封槽；306、密封橡胶件；306-1、环形密封面；306-2、内环密封边；306-3、外环密封边；307、天然气引导孔；4、转子驱动系统；401、叶轮轴；401-1、轴节；401-2、联轴器；402、中部叶轮；402-1、402-1；403、叶轮定位套筒；404、拓展叶轮；405、叶轮压盖；5、后端轴承组件；501、后端滚动轴承；502、后端推力轴承；503、后端定位套；6、后端高压填料动密封；601、后端压环；7、高压透镜静密封；8、前端轴承组件；801、前端滚动轴承；802、前端推力轴承；803、前端定位套；9、o型密封圈；10、前端高压动密封；1001、前端动密封压盖；
具体实施方式
43.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
44.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相
对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.如图1所示，本实施例中公开了一种轴流内置式天然气管道发电装置，包括壳体系统1、电磁感应系统2、前端密封系统3和转子驱动系统4。工作时，壳体系统1将管道式发电机串联于天然气输气管线中，并将天然气引入转子驱动系统4。通过转子驱动系统4带动电磁感应系统2达到切割磁感线的目的，进而实现将天然压力能转化为电能。前端密封系统3将用于发电的电磁感应系统前部隔绝在管内天然气之外，从而达到防止电磁感应系统受到天然气酸性腐蚀与气流冲蚀的目的。
47.如图2和3所示，本实施例中的壳体系统1包括发电机外壳101，发电机外壳101上设置有注油口102，注油口102中螺纹连接有注油口螺栓102-1；通过注油口螺栓102-1来压紧注油口下部的密封圈实现注油口102的密封。发电机外壳101的后端一体成型有后端管口103，发电机外壳101的前端设置有可拆卸的前壳盖104，前壳盖104的前端设置有前端管口105。后端管口103和前端管口105上均设置有法兰，通过法兰与天然气管道连接。壳体系统1的各部分通过螺栓、垫圈与螺母组合得以实现轴向连接。由于管内压力通常较高，因此壳体系统1中各级法兰面间的密封通过高压透镜密封圈的形式进行有效的静密封。在前壳盖104与发电机外壳101之间同样设置有高压透镜静密封7。
48.如图4至6所示，本实施例中的电磁感应系统2包括转子套201，转子套201转动连接在发电机外壳101中，转子套201的外壁上设置有永磁体，永磁体的外侧套有电机线圈204，电机线圈204通过过盈配合安装于发电机外壳101的内壁面上。
49.其中，永磁体包括磁钢套202，磁钢套202上设置有硅钢片组203；磁钢套202的外壁上间隔开设有多个用于放置硅钢片组203的片组凹槽202-1，片组凹槽202-1的前端为敞口结构，片组凹槽202-1的前端敞口处设置有硅钢片压盖205，硅钢片压盖205连接在磁钢套202上。
50.如图6至8所示，本实施例中的转子驱动系统4设置在转子套201中，转子驱动系统4包括叶轮轴401，叶轮轴401上间隔设置有多个中部叶轮402，中部叶轮402与转子套201卡接固定。
51.其中，叶轮轴401由多个轴节401-1构成，相邻两个轴节401-1之间通过联轴器401-2连接，每个轴节401-1上均设置有中部叶轮402，相邻两个中部叶轮402之间设置有叶轮定位套筒403；位于外端的轴节401-1通过联轴器401-2可连接拓展叶轮404。前部的拓展叶轮404位于前端管口105中，后部的拓展叶轮404位于后端管口103中。
52.中部叶轮402的外壁上设置有凸块402-1，转子套201的内壁沿轴线方向上设置有滑槽201-1，凸块402-1与滑槽201-1滑动卡接配合，滑槽201-1的一端为封闭结构，一端为敞口结构，转子套201在滑槽201-1的敞口侧设置有叶轮压盖405，叶轮压盖405通过螺栓固定
在转子套201上，且叶轮压盖405抵在位于外侧中部叶轮402上。
53.如图3和7所示，本实施例中的发电机外壳101中由前至至后依次设置有外壳第一台阶孔壁101-1、外壳第二台阶孔壁101-2和外壳第三台阶孔壁101-3；电机线圈204通过过盈配合安装在外壳第一台阶孔壁101-1中；转子套201的后部通过后端轴承组件5转动连接在外壳第二台阶孔壁101-2中；转子套201的后端部通过后端高压填料动密封6与外壳第三台阶孔壁101-3密封连接。
54.后端轴承组件5包括后端滚动轴承501和后端推力轴承502，后端滚动轴承501的外圈与外壳第二台阶孔壁101-2套装配合，后端滚动轴承501的内圈与转子套201的外壁套装配合，后端推力轴承502的后端面抵在外壳第二台阶孔壁101-2的轴肩上，后端推力轴承502的前端面通过后端定位套503抵在后端滚动轴承501的内圈上。后端推力轴承502与后端高压填料动密封6之间设置有后端压环601，以便保证对后端高压填料动密封6的压紧。
55.如图9至12所示，本实施例中的前端密封系统3包括线圈压盖301，线圈压盖301位于电机线圈204的前端且抵在电机线圈204上和硅钢片压盖205，线圈压盖301的端面上开设有多个贯通的油液引导孔302，线圈压盖301的外壁上开设有贯通的油液连通孔303，油液连通孔303与注油口102对接后，将油液引流至电机线圈204所处的空间区域；线圈压盖301的前端设置有电机顶盖304，电机顶盖304通过螺栓固定在发电机外壳101上，在电机顶盖304的外圈壁设置有o型密封圈9，电机顶盖304的外圈壁通过o型密封圈9与电机外壳101内壁之间密封。电机顶盖304的内圈壁面与转子套201转动密封连接，电机顶盖304在朝向线圈压盖301的一端面上开设有环形密封槽305，环形密封槽305的槽口与油液引导孔302相对应，环形密封槽305中设置有密封橡胶件306，电机顶盖304的端面上开设有多个贯通的天然气引导孔307，天然气引导孔307与环形密封槽305连通。
56.本实施例中通过注油口102向电机线圈204所处的空间区域注入变压器油。
57.本实施例中，电机顶盖304的内圈壁面通过前端高压动密封10实现与转子套201转动密封连接，具体来说，电机顶盖304的内圈壁上由前至后依次设置有顶盖第一台阶孔壁304-1和顶盖第二台阶孔壁304-2,顶盖第二台阶孔壁304-2与转子套201外壁之间设置有前端高压动密封10，顶盖第一台阶孔壁304-1处设置有前端动密封压盖1001，前端动密封压盖1001通过螺栓股固定在电机顶盖304上，前端动密封压盖1001抵在前端高压动密封10上。
58.本实施例中，转子套201的前部通过前端轴承组件8转动连接在前端密封系统3中；前端轴承组件8包括前端滚动轴承801和前端推力轴承802，前端滚动轴承801的外圈与线圈压盖301的内圈壁套装配合，前端滚动轴承801的内圈与转子套201的外壁套装配合，前端推力轴承802的前端面抵在电机顶盖304上，后端推力轴承502的后端面通过前端定位套803抵在前端滚动轴承801的内圈上。
59.如图12所示，本实施例中的密封橡胶件306包括环形密封面306-1，环形密封面306-1的一面为弧形凸面，另一面为弧形凹面，环形密封面306-1的内圈设置有内环密封边306-2，环形密封面306-1的外圈设置有外环密封边306-3。
60.环形密封面306-1的弧形凸面朝向天然气引导孔307，环形密封面306-1的弧形凹面朝向油液引导孔302；内环密封边306-2和外环密封边306-3均被挤压在线圈压盖301与电机顶盖304之间。
61.基于上述公开的结构，本实施例中的轴流内置式天然气管道发电装置通过四组密
封实现对电磁感应部分的保护，主要通过形成一个与天然气隔绝的内腔实现。这四组密封具体分别为：第一组是靠近电机转子前端的前端高压动密封10实现密封；第二组则是依赖靠近电机外壳一侧的o型密封圈9得以实现；第三组则是通过压紧密封橡胶件306得以实现密封；第四组则是通过后端高压填料动密封6实现对尾部的密封。
62.在电机保护系统工作中，线圈压盖301在压住电机线圈204的同时，并不限制变压器油的轴向流动。变压器油可通过油液引导孔302流入密封橡胶件306的内凹面腔中去，但是受到密封橡胶件306的阻挡，无法进入密封橡胶件306的外凸面。这也就达到了通过密封橡胶件306隔绝内部变压器油与外部天然气的目的。
63.密封橡胶件306设置的主要意义在于保护内部的电磁感应系统。为何一定需要主动设置一个密封通道，而不是仅通过第一组密封，第二组密封与第四组密封，使其形成一个固定的密闭空间呢？至于该问题，主要是缘于：在管道发电机装入工艺管线内的瞬间，发电机内部的压力瞬间升至高压状态,那么需要各组密封均承受高达数十兆帕的密封压力。然而，当安装密封橡胶件306后，由于弹性的密封橡胶件306可以柔性变形，这可使电磁感应系统中的变压器油得到合理的压缩。在压缩一定体积后，内外压力将很容易达到压力相等，从而有效避免了对其他组高压密封的强烈冲击，对于第一组、第二组与第三组密封，可采用较低等级的密封圈即可达到密封效果。密封橡胶件306所构成的第三组密封，主要是通过电机顶盖304与线圈压盖301压紧而实现密封效果。本实施例中，线圈压盖301留有四个油液引导孔302用于将变压器油引入内腔；而电机顶盖304同时也留有四个天然气引导口，用于天然引入密封橡胶件306的上侧内腔。最终，达到变压器油与天然气在密封橡胶件306内外表面的压力平衡。至于在此为何采用变压器油作为保护介质，是因为液体的可压缩性要远小于保护性气体。若采用气体作为保护介质，那么用于平衡热胀冷缩造成压力不平衡的密封橡胶件306需要做得更大。
64.本实施例中的，中部叶轮402主要通过花键卡接结构与转子套201卡接，达到固定叶轮，传递扭矩的功能。对于多级叶轮中间的中心轴而言，其设计目的在于增强叶轮的稳定性，并能在起前后增连拓展叶轮404。
65.位于前端管口105中的拓展叶轮404(以下简称前端叶轮)，它的叶片外接圆环相比中部叶轮402而言，要略小。因为，该圆环需要放置于前端管口105的内部空腔之中，其叶轮外圆要略小于管道内直径。前端叶轮的中心圆盘相对较大，这可使得叶轮所占有的环形面积相对较小。这样在前端较大的天然气压力下，也可获得较大的压力能，从而推动叶轮旋转。前端叶轮是通过联轴器与中部叶轮连接起来的。这样设计的目的是充分利用管道发电机的前部内腔空间，同时进一步挖掘天然气的压能；使电机转子能够得到更好的推动作用力。
66.对于中部叶轮402而言，其叶轮的中心圆盘就要比前端叶轮略小。这可使得后续叶轮的叶片在轴向投影面的面积占比要大。这样设计的目的在于，随着天然气从前往后流动过程中气压的下降，本设计通过增加叶片的面积占比，达到相同的周向向扭矩。若后端气压较低，则用更大的叶片占比叶轮来进行压能的转化。从而达到，天然气在高压与低压均具有较高的压能转化效率。同时，对于多级叶轮，其叶片相对于轴线的倾角也随着气压的降低，而逐渐增大。这可使叶轮在不同的压力条件下，均能充分利用天然气的压能。
67.对于叶轮的多级化设计，主要是实现叶轮的级数可调。可根据天然气的压力、流量
与温度等工艺参数适当增加与减少。具体实现方式则是通过增加或减少用于隔断各级叶轮的叶轮定位套筒，同时更换中部叶轮。之所以需要更换中部叶轮，是因为叶轮的中心轴有一定的长度。然而，前部叶轮与尾部叶轮则可不进行更换。本设计可实现叶轮的级数进行可调化处理，达到装置可灵活应对气源变化(流量、压力、温度与成分出现改变)的复杂工艺条件。
68.这三种叶轮(中部叶轮和两侧的拓展叶轮)，主体结构类似，但直径、与其它零件的连接方式不一样；各级叶轮的叶片倾斜角度也略有差异。本设计的核心也就在于可做到叶轮级数可调，各级叶轮的叶片部分投射面积不一样，各级叶轮的叶片的倾斜角也不一样。从而达到，均衡各级叶轮压力能利用的目的。
69.本发明对电机采用的电机保护系统也可以使内置电机免受天然气的腐蚀，解决了内置电机的防腐问题。该电机保护系统巧妙的应用了液体可压缩性低的特点，成功的利用密封橡胶件实现了既让天然气隔绝在外，又避免了热胀冷缩和刚开机时的压力不平衡等问题。
70.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于，包括：壳体系统(1)，所述壳体系统(1)包括发电机外壳(101)，所述发电机外壳(101)上设置有注油口(102)，所述发电机外壳(101)的后端一体成型有后端管口(103)，所述发电机外壳(101)的前端设置有可拆卸的前壳盖(104)，所述前壳盖(104)的前端设置有前端管口(105)；电磁感应系统(2)，所述电磁感应系统(2)包括转子套(201)，所述转子套(201)转动连接在所述发电机外壳(101)中，所述转子套(201)的外壁上设置有永磁体，所述永磁体的外侧套有电机线圈(204)，所述电机线圈(204)通过过盈配合安装于所述发电机外壳(101)的内壁面上；前端密封系统(3)，所述前端密封系统(3)包括线圈压盖(301)，所述线圈压盖(301)位于所述电机线圈(204)的前端且抵在所述电机线圈(204)上，所述线圈压盖(301)的端面上开设有多个贯通的油液引导孔(302)，所述线圈压盖(301)的外壁上开设有贯通的油液连通孔(303)，所述油液连通孔(303)与所述注油口(102)对接后，将油液引流至所述电机线圈(204)所处的空间区域；所述线圈压盖(301)的前端设置有电机顶盖(304)，所述电机顶盖(304)密封固定在所述发电机外壳(101)上，所述电机顶盖(304)的内圈壁面与所述转子套(201)转动密封连接，所述电机顶盖(304)在朝向所述线圈压盖(301)的一端面上开设有环形密封槽(305)，所述环形密封槽(305)的槽口与所述油液引导孔(302)相对应，所述环形密封槽(305)中设置有密封橡胶件(306)，所述电机顶盖(304)的端面上开设有多个贯通的天然气引导孔(307)，所述天然气引导孔(307)与所述环形密封槽(305)连通；转子驱动系统(4)，所述转子驱动系统(4)设置在所述转子套(201)中，所述转子驱动系统(4)包括叶轮轴(401)，所述叶轮轴(401)上间隔设置有多个中部叶轮(402)，所述中部叶轮(402)与所述转子套(201)卡接固定。2.根据权利要求1所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述发电机外壳(101)中由前至至后依次设置有外壳第一台阶孔壁(101-1)、外壳第二台阶孔壁(101-2)和外壳第三台阶孔壁(101-3)；所述电机线圈(204)通过过盈配合安装在所述外壳第一台阶孔壁(101-1)中；所述转子套(201)的后部通过后端轴承组件(5)转动连接在所述外壳第二台阶孔壁(101-2)中；所述转子套(201)的后端部通过后端高压填料动密封(6)与外壳第三台阶孔壁(101-3)密封连接。3.根据权利要求2所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述后端轴承组件(5)包括后端滚动轴承(501)和后端推力轴承(502)，所述后端滚动轴承(501)的外圈与所述外壳第二台阶孔壁(101-2)套装配合，所述后端滚动轴承(501)的内圈与所述转子套(201)的外壁套装配合，所述后端推力轴承(502)的后端面抵在所述外壳第二台阶孔壁(101-2)的轴肩上，所述后端推力轴承(502)的前端面通过后端定位套(503)抵在所述后端滚动轴承(501)的内圈上。4.根据权利要求3所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述注油口(102)中螺纹连接有注油口螺栓(102-1)；所述前壳盖(104)与所述发电机外壳(101)之间设置有高压透镜静密封(7)；所述后端推力轴承(502)与所述后端高压填料动密封(6)之间设置有后端压环(601)。5.根据权利要求1所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述永磁体包
括磁钢套(202)，所述磁钢套(202)上设置有硅钢片组(203)；所述磁钢套(202)的外壁上间隔开设有多个用于放置所述硅钢片组(203)的片组凹槽(202-1)，所述片组凹槽(202-1)的前端为敞口结构，所述片组凹槽(202-1)的前端敞口处设置有硅钢片压盖(205)，所述硅钢片压盖(205)连接在所述磁钢套(202)上，且所述硅钢片压盖(205)的前端面抵在所述线圈压盖(301)上。6.根据权利要求1所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述转子套(201)的前部通过前端轴承组件(8)转动连接在所述前端密封系统(3)中；所述前端轴承组件(8)包括前端滚动轴承(801)和前端推力轴承(802)，所述前端滚动轴承(801)的外圈与所述线圈压盖(301)的内圈壁套装配合，所述前端滚动轴承(801)的内圈与所述转子套(201)的外壁套装配合，所述前端推力轴承(802)的前端面抵在电机顶盖(304)上，所述后端推力轴承(502)的后端面通过前端定位套(803)抵在所述前端滚动轴承(801)的内圈上。7.根据权利要求1所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述电机顶盖(304)的外圈壁与所述电机外壳(101)内壁之间设置有o型密封圈(9)；所述电机顶盖(304)的内圈壁上由前至后依次设置有顶盖第一台阶孔壁(304-1)和顶盖第二台阶孔壁(304-2),所述顶盖第二台阶孔壁(304-2)与所述转子套(201)外壁之间设置有前端高压动密封(10)，所述顶盖第一台阶孔壁(304-1)处设置有前端动密封压盖(1001)，所述前端动密封压盖(1001)抵在所述前端高压动密封(10)上。8.根据权利要求1所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述密封橡胶件(306)包括环形密封面(306-1)，所述环形密封面(306-1)的一面为弧形凸面，另一面为弧形凹面，所述环形密封面(306-1)的内圈设置有内环密封边(306-2)，所述环形密封面(306-1)的外圈设置有外环密封边(306-3)；所述环形密封面(306-1)的弧形凸面朝向所述天然气引导孔(307)，所述环形密封面(306-1)的弧形凹面朝向所述油液引导孔(302)；所述内环密封边(306-2)和外环密封边(306-3)均被挤压在所述线圈压盖(301)与电机顶盖(304)之间。9.根据权利要求1所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述叶轮轴(401)由多个轴节(401-1)构成，相邻两个所述轴节(401-1)之间通过联轴器(401-2)连接；每个所述轴节(401-1)上均设置有所述中部叶轮(402)，相邻两个所述中部叶轮(402)之间设置有叶轮定位套筒(403)；位于外端的所述轴节(401-1)通过所述联轴器(401-2)可连接拓展叶轮(404)。10.根据权利要求9所述的轴流内置式天然气管道发电装置，其特征在于：所述中部叶轮(402)的外壁上设置有凸块(402-1)，所述转子套(201)的内壁沿轴线方向上设置有滑槽(201-1)，所述凸块(402-1)与所述滑槽(201-1)滑动卡接配合，所述滑槽(201-1)的一端为封闭结构，一端为敞口结构，所述转子套(201)在所述滑槽(201-1)的敞口侧设置有叶轮压盖(405)，所述叶轮压盖(405)抵在位于外侧所述中部叶轮(402)上。

技术总结
本发明公开了一种轴流内置式天然气管道发电装置，涉及发电设备技术领域，其包括壳体系统、电磁感应系统、前端密封系统和转子驱动系统；壳体系统将管道式发电机串联于天然气输气管线中，并将天然气引入转子驱动系统，通过转子驱动系统带动电磁感应系统达到切割磁感线的目的，进而实现将天然压力能转化为电能，前端密封系统将用于发电的电磁感应系统前部隔绝在管内天然气之外。本发明利用天然气井口处的压能进行压能转化发电，将传统工艺中节流浪费的压力能转化为清洁的电能，实现新能源开发，同时，密封系统可使内置电机免受外部天然气冲蚀与电化学腐蚀。气冲蚀与电化学腐蚀。气冲蚀与电化学腐蚀。


技术研发人员：龚银春 任连城 谢帅 董超群 郭正伟 刘建勋 冷民涵 王博 谭志勇 黄飞亚 帅波
受保护的技术使用者：重庆科技学院
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/7/11