[發明專利]一種旋轉式自供電的管道監測裝置

在審

• 申請號: 201711324425.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107947634A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 劉坤;李保坤;劉向陽;吳耀東;于亞運;武浩
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F17D5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于流體管道監測及壓電發電技術領域，具體涉及一種旋轉式自供電的管道監測裝置。

背景技術

隨著我國的石油天然氣開發進程的加快以及管道工業的快速發展，越來越多的油氣管道正在規劃和建設中，在這之中管道的監測起著至關重要的作用。不管由于人為原因還是自然災害的發生，如果油氣管道出現故障，不僅會對油氣資源造成損失，而且還會產生環境污染，因此油氣管道的監測尤為重要。以往，常采用定期人工巡檢的方法加以維護，但因油氣管道鋪設距離長、且常處于人跡罕至或交通不便之處，定期巡檢難以及時發現泄漏并加以維護。因此，人們提出了多種類型用于管道泄漏監測或防盜系統。雖然所提出的某些管道泄漏或防盜監測報警方法在技術層面以較成熟，但目前我國長輸管道防盜監測系統的應用還處于初步階段、尚未得到大面積的推廣應用，其主要原因之一是監測系統的供電問題未能得到很好的解決：1)采用鋪設電纜的方法成本高且易被不法分子切斷而影響監測系統的正常運行；2)采用電池供電時使用時間有限、需經常更換，一旦電池電量不足且未及時更換時也無法完成監測信息的遠程傳輸。因此，為使石油及天然氣管道泄漏及防盜系統得以實際應用，仍需首先解決其供電問題。

發明內容

針對現有管道流體狀態監測系統供電方面所存在的問題，本發明提供一種旋轉式自供電的管道監測裝置。

本發明采用的實施方案是：殼體分為內外兩側的中空正多面體；殼體外側兩端分別經螺釘安裝有左端蓋和右端蓋，左端蓋上安裝有溫度傳感器和壓力傳感器；經左端蓋和右端蓋中心孔經軸承安裝有旋轉軸，旋轉軸左端安裝有葉輪，旋轉軸圓周分別安裝有等距排列的激勵磁鐵；殼體內側開有多個等距的圓柱孔；圓形壓電振子由金屬基板和壓電晶片粘接而成，壓電晶片上粘接有受激磁鐵，金屬基板經螺釘安裝于殼體內側，且金屬基板和圓柱孔同軸；殼體左側、左端蓋右側處通過螺釘安裝在殼體上有電路板，電路板上固定有發射信號單元。

工作過程中，當葉輪在流體作用下旋轉時，帶動旋轉軸上的激勵磁鐵做圓周轉動，從而與粘接在圓形壓電振子上的受激磁鐵發生相對轉動；由于激勵磁鐵與受激磁鐵是同性磁極靠近安裝，在一定的磁力作用下，圓形壓電振子將會彎曲變形，圓形壓電振子上壓電晶片受壓應力；當激勵磁鐵與受激磁鐵循環轉動時，圓周方向各點的磁場強度不同，故激勵磁鐵轉動過程中與圓形壓電振子上受激磁鐵之間的排斥力交替地減小和增加、即圓形壓電振子變形大小不斷交替地增加和減小，圓形壓電振子在受力交替變化的過程中將機械能轉換成電能，此為發電過程；所生成電能經導線傳輸到電路板，經轉換存儲處理后為傳感器和發射信號單元實現自供電，發射信號單元按所設定的時間間隔將管道內流體相關信息發射出去。

本發明中，殼體為正多面體(不限于正方體)。

本發明的特點及優勢在于，裝置結構簡單，易通過多圓形壓電振子并聯獲得所需能量，從而實現監測裝置自供電能力；圓形壓電振子應力變形，只承受壓應力作用，可靠性高。

附圖說明

圖1是本發明一個較佳實施例中監測裝置的結構剖面示意圖；

圖2是圖1的A-A剖面示意圖。

具體實施方式：

殼體7為內外兩側的中空正多面體；殼體7外側兩端分別經螺釘安裝有左端蓋2和右端蓋12，左端蓋2上安裝有溫度傳感器15和壓力傳感器16；經左端蓋2和右端蓋12中心孔經軸承11安裝有旋轉軸10，旋轉軸10左端安裝有葉輪1，旋轉軸10圓周分別安裝有等距排列的激勵磁鐵9；殼體內側開有多個等距的圓柱孔6；圓形壓電振子3由金屬基板4和壓電晶片5粘接而成，壓電晶片5上粘接有受激磁鐵8，金屬基板4經螺釘安裝于殼體7內側，且金屬基板4和圓柱孔6同軸；殼體7左側和左端蓋2右側處通過螺釘安裝在殼體7上有電路板14，電路板14上固定有發射信號單元13。