[发明专利]一种应用于管道流体监测的压电俘能器

说明书

本发明涉及一种应用于管道流体监测的压电俘能器，属新能源和压电发电领域。管道内壁经轴的一端装有叶轮，位于管道中心。轴的另一端装有条形永久磁铁，位于管道外壁。轴由轴承与轴承座支撑竖直安装于管道上方。压电振子由金属基板、压电片以及条形永久磁铁粘接而成，金属基板一端连接在金属外壳内部，自由端连接永磁铁，表面粘有压电片。电路板装在外壳内部正中心，外壳安装在管道上部。特色与优势：利用永磁铁之间的相互作用力，形成稳定压电俘能器。结构及工艺简单、成本低，无加速度突变，振动稳定性强，发电能力强，可靠性高；可通过增加压电振子数和长度提高发电量。

技术领域

本发明属于新能源和压电发电领域，具体涉及一种应用于管道流体监测的压电俘能器，用于流体管道监测系统。

背景技术

管道流体（包括油气管道，南水北调工程，西气东输工程。）是国家能源和经济建设的命脉。因自然腐蚀、自然界不可抗力、尤其是人为偷盗等造成的管道流体泄漏事件时有发生，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对流体管道线路加以维护，但因其铺设距离长、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及时维修，故人们提出了多种类型的管道泄漏监测或防盗系统。虽所提出的某些管道泄漏或防盗监测报警方法在技术层面已较成熟，但目前我国长输管道防盗监测系统的应用还处于起步阶段、尚未得到广泛应用，其原因之一是其供电问题未得到很好的解决。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，为使流体管道泄漏及防盗系统得以实际应用，监测系统的自供电问题是首先要解决的。

发明内容

针对流体管道监测系统的供电难题，本发明一种应用于管道流体监测的磁激式压电俘能器。本发明采用的实施方案是：管道内壁经轴的一端装有叶轮，水平位于管道中心。轴竖直安装于管道孔内，轴的另一端装有两极（含有N、S极）条形永久磁铁，位于管道外壁。轴由轴承与轴承座支撑竖直安装于管道上方，用螺丝紧固连接在管道外壁。压电振子由金属基板、压电片以及单极条形永久磁铁粘接而成，金属基板一端经螺丝连接在金属外壳内部，表面粘接有压电片，自由端连接有单极条形永久磁铁，压电振子I的金属基板末端连接有单极（N）条形永久磁铁，压电振子II的金属基板末端连接有单极（S）条形永久磁铁，压电振子竖直悬挂，三个永久磁铁位于同一水平位置，彼此有一定相等距离，电路板经螺丝装在外壳内部正中心，金属外壳用螺丝安装在管道上部。

俘能器组装后且无流体流动的非工作状态下，压电振子I和压电振子II的状态是静态平衡，由于两个压电振子自由端的磁铁具有相同的磁矩，在非工作状态即轴上的永久磁铁垂直放置时，两压电振子受力平衡处于静态平衡状态，呈现垂直悬挂状态。