[实用新型]用于油气管道监测系统的发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于油气管道监测系统及压电发电技术领域，具体涉及一种用于油气管道监测系统的发电装置。 

背景技术

油气管道在其长期服役的过程中，由于自然腐蚀、自然界不可抗力、尤其是人为偷盗等造成的泄漏事件时有发生，频繁的管道泄漏不仅造成了巨大的经济损失、同时也给其周边自然环境造成了严重的污染。以往，常采用定期人工巡检的方法加以维护，但因油气管道铺设距离长、且常处于人迹罕至或交通不便之处，定期巡检难以及时发现泄漏并加以维护。因此，人们提出了多种类型用于管道泄漏监测或防盗系统，如中国专利200810223454.X、200710064122.7、200610069554.2、200610109495.7、200610015202.9、200510043346.0、01120311.0，等等。虽然所提出的某些管道泄漏或防盗监测报警方法在技术层面以较成熟，但目前我国长输管道防盗监测系统的应用还处于初步阶段、尚未得到大面的积推广应用，其主要原因之一是监测系统的供电问题未能得到很好的解决：采用铺设电缆的方法成本高、且已被不法分子切断而影响监测系统的正常运行；而采用电池供电时使用时间有限、需经常更换，一旦电池电量不足且未及时更换时也无法完成监测信息的远程传输。因此，为使油气管道泄漏及防盗系统得以实际应用，必须首先解决其供电问题。 

近年来，为满足各类无线传感监测系统的自供电需求，人们提出了一种新型的微型压电发电装置，它具有结构简单、不发热、无电磁干扰、集成化高等特点，尤其适于无线传感监测系统供电，某些类型的压电发电装置已在实际中逐步获得应用。目前，比较成熟的压电发电装置基本都是利用环境中的振动能量或手动操作进行发电的，而对于油气管道而言、尤其是埋置管道，用于使压电陶瓷发电的振动源并不存在。因此，现有的通过收集振动能量发电的压电发电装置并不能用于油气管道监测系统供电。 

发明内容

本实用新型提供一种用于油气管道监测系统的发电装置，以解决输油气管道监测与防盗报警系统的供电难题以及现有振动式压电发电装置应用上的局限性。 

本实用新型采取的技术方案是：左端盖通过螺钉安装在管道的外侧；左端盖和 右端盖之间用螺钉固定有壳体，在所述壳体的内侧壁上交替地套有压电换能器和内压环，所述压电换能器和内压环压接在左端盖和右端盖之间；所述的一组压电换能器是指由金属基板上的多个扇形悬臂梁和扇形压电晶片粘接而成的复合结构；一对定磁铁一和定磁铁二异性磁极相对地通过螺钉安装在压电换能器的自由端；所述同一组压电换能器自由端上的定磁铁一和定磁铁二磁极的轴向配置方向相同、相邻两组压电换能器自由端上的定磁铁一和定磁铁二磁极的轴向配置方向相反；左端盖和右端盖上均镶嵌有轴承，主轴通过轴承安装在左端盖和右端盖上；主轴上安装有叶轮的轴端经左端盖上的轴承进入管道内；位于壳体内部的主轴的花键上从右至左交替地套有磁环一、外压环和磁环二，所述磁环一、外压环和磁环二经右端盖上的轴承和套在主轴上的挡圈压接在主轴的轴肩上；磁环一和磁环二上分别设有数量相同的凸齿一和凸齿二；所述磁环一和磁环二的磁极方向均沿径向分布，且二者的磁极方向相反。 

本实用新型利用压电换能器将油气流动的动能转换成电能，无需铺设电缆或电池即可为油气管道泄漏及防盗监测系统提供可靠、充足的能量供应。总体方式是：通过流动的油气驱动叶片带动主轴旋转；通过随主轴转动的磁环一和磁环二与压电换能器上的定磁铁交替靠近时其同性磁极间所产生的排斥力迫使压电换能器产生轴向弯曲变形，从而将油气的动能转换成电能；同时，还利用相邻两组压电换能器上的定磁铁之间同性磁极间的排斥力限制压电换能器的轴向弯曲变形量，从而避免压电换能器因轴向变形过大而损坏。 

本实用新型中，安装于主轴上的磁环一和磁环二的磁极沿径向磁化、且磁极方向相反，因此，磁环一上的凸齿的各外表面的磁极极性相同、磁环二上的凸齿的各外表面的磁极极性相同：即，如磁环一上的凸齿的各外表面磁极为N极，则磁环二上的凸齿的各外表面磁极为S极。 

本实用新型的特色与优势：利用压电换能器将油气流动的动能转换成电能，无需铺设电缆或电池即可为油气管道泄漏及防盗监测系统提供可靠、充足的能量供应；通过双向磁力耦合作用实现压电换能器的非接触轴向激励和变形保护，无接触冲击与噪音、可靠性高；压电换能器的弯曲变形量及发电量主要由磁极间的磁场强度决定，主轴转速高、低及匀速时均具有较强的发电能力。 

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例中发电装置的结构原理简图； 

 图2是图1的A-A视图；