[00116810]一種利用管網壓力擾動的發電機

①課題來源與背景 傳感器的在線監測不僅為物聯網技術的發展提供了動力,甚至可以說傳感器的實時感知和在線監測也正在改變著人類的生產生活。然而在某些領域, 傳感器的供電問題成為制約其應用的主要因素之一。太陽能電池成為無市電 或其他電源位置供電的優先選擇。除了其易受極端惡劣天氣影響的因素之外,在一定場合的使用仍然受地面狀況的限制。如城市供水管網,需要對供水管 網的壓力、流量和水質狀況進行監測,然而有一些供水管道埋在距離城市較 遠的地方,周圍缺乏供電設施,影響了管道管理單位對管道運行狀態等監測 的實施。即使周圍存在市電的情況下,因為鋪設電纜需要涉及到路面開挖等 過程,耗費了大量的人力、物力,同時破壞了環境。 目前供水管網在線監測傳感器的供電方式主要有三種,一種是市政供電, 該方法建設成本高,并且某些場合無法使用;一種是太陽能電池供電,該方法同樣存在建設成本高、受天氣影響較大、不穩定的弊端;另外就是蓄電池供電,該方法需要經常更換電池,產生較大的運維費用。 因此,為力穩定的提供水管網上安裝的流量計、壓力計等傳感器供電, 利用供水管網的水壓的擾動設計一種水力沖壓發電裝置。供水管網內的輸水壓力一般在0.3MPa左右,受用戶用水、水錘、開關閥和外界干擾等因素的影 響,水網的壓力始終在不停的波動。因此能過水壓波動發電較之前的能過水 流發電是更為可行的方法。 ②技術原理及性能指標 本成果目的在于提供一種利用管網壓力擾動的發電機,通過依靠管網 自身的壓力擾動為能源而設計一種沖壓推磁的發電機,通過水流沖擊線圈塞與周圍的磁鐵環形成切割磁感線的運動,從而產生電流,解決了現有的供水 管網在線監測傳感器的供電不便,不穩定等問題。 本成果包括缸筒、磁鐵環、第一法 蘭、彈性防水管和線圈塞,缸筒一端固定有第一導管,另一端固定有第二導管,第一導管一端固定有第二法蘭,第二導管一端固定有第三法蘭;磁鐵環套在缸筒外側,線圈塞在缸筒內移動;彈性防水 管一端固定在線圈塞上,另一端固定在缸筒上;第一法蘭與第二法蘭配合。第一導管的管徑小于第二導管的管徑,通過在缸筒一端 口固定一環形堵板,第一導管與環形堵板相互配合固定,通過將第一導管的一端固定在環形堵板的中心孔內,焊接固定方式保持氣密性要好,不漏氣, 同樣的將彈性防水管的一端固定在環形堵板的一表面。第二導管的外側面一端與缸筒一端的內表面滑動配合, 調節第二導管的端面與缸筒的另一端面的距離,在滿足線圈塞的行程距離后, 固定第二導管;第三法蘭通過焊接的方式固定第二導管的另一端。磁鐵環套在缸筒的外側,通過膠粘劑固定在缸筒上。彈性防水管采用波紋管或彈性軟管,彈性防水管的 一端無縫固定在線圈塞的一端面上,采用彈性防水管一方面用來將線圈塞的線纜不受水的侵蝕,防水的作用,另一方面通過自由伸縮的方式與線圈塞一同移動。 ③技術的創造性與先進性 1、本成果適用于在管網監測領域,直接利用管網自身的壓力擾動為監測 傳感器提供供電電源,為偏遠地區、無市電條件下傳感器的運行提供用電條件,可以節省因建設供電系統而產生的大量人力、物力和財力支出,同時具 有普適性。 2、本成果通過依靠管網自身的壓力擾動為能源而設計一種沖壓推磁的 發電機,通過水流沖擊線圈塞與周圍的磁鐵環形成切割磁感線的運動,從而產生電流,為供水管網上安裝的流量計、壓力計等傳感器供電。 3、本成果的水力發電機具有結構小巧,制作成本低,安裝與應用靈活, 不受環境的影響,大大降低了維護成本;具有安全、穩定、高效使用壽命長等特點。 ④技術的成熟程度,適用范圍和安全性 本項目屬于水力發電技術領域,特別是涉及一種利用管網壓力擾動的發電機,通過水流沖擊線圈塞與周圍的磁鐵環形成切割磁感線的運動,從而產生電流,水壓波動發電較之前的水流發電是更為可行的方法。 ⑤應用情況及存在的問題 目前,未進行產業化。 ⑥歷年獲獎情況 暫無