[发明专利]一种用于油气管道检测的自供电装置

说明书

本发明属于油气输送管道监测及发电技术领域，具体涉及一种用于油气管道检测的自供电装置。本发明主要由压电陶瓷晶片、金属基板、柔性梁、止动梁、缓冲海绵、圆柱腔体、电能转换装置、储能器、导线组、紧固螺钉和垫圈构成。本发明结构简单、发电效率高、无电磁干扰、使用寿命长。

技术领域

本发明属于油气输送管道监测及发电技术领域，具体涉及一种用于油气管道检测的自供电装置。

背景技术

油气管道在长期的使用过程中，因自然界不可抗力、自然腐蚀及人为偷盗等原因经常会发生油气管道泄漏事件，从而造成巨大的经济损失，同时也对周边自然环境造成很大的破坏。因此，对油气管道的检测变得尤为重要。通常人们通过人工定期巡查的方式对油气管道进行检测和维护，但因管道铺设距离长，途经人迹罕至或交通不便之处，人工定期巡查难以及时有效地对油气管道进行检测和维护。因此，人们提出了多种类型用于管道泄漏监测或防盗系统，这些管道泄漏监测或防盗系统方法在技术方面比较成熟，但还处于初步阶段，没有得到大面积推广，其主要原因是供电问题尚未得到解决。使用化学电池供电，存在着体积大、寿命短、需定期更换且污染环境等弊端，难以对油气管道进行长期、实时的检测；若采用铺设电缆的方法，其成本很高且易被不法分子切断而影响检测。因此，要使管道泄漏监测或防盗系统得到实际运用及推广，首先必须解决其供电问题。

基于压电效应的微型压电发电装置，具有结构简单、易于加工制作、无电磁干扰、不发热、易于微型化和集成化等优点，现已逐步用于传感器、健康监测及无线发射系统等领域，展示了压电发电及其自供电技术的光明前景。目前，比较成熟的压电发电装置都是基于环境中的振动或手动操作进行发电的，而管道中振动源并不存在。因此现有的通过振动能量发电的压电发电装置不适用于油气管道检测系统供电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油气管道检测的自供电装置，能够有效解决管道泄漏监测或防盗系统的供电问题。

本发明主要由压电陶瓷晶片、金属基板、柔性梁、止动梁、缓冲海绵、圆柱腔体、电能转换装置、储能器、导线组、紧固螺钉和垫圈构成；所述压电陶瓷晶片粘附在金属基板上，并与金属基板一起构成压电梁；所述压电梁一端用紧固螺钉和垫圈固定在圆柱腔体的出风口处，另一端粘接柔性梁；所述柔性梁的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，其刚度远远小于压电梁；圆柱腔体的出风口处装有止动梁，所述止动梁一端通过紧固螺钉垫圈固定在圆柱腔体上，另一端粘接柔性海绵；所述电能转换器和储能器安装在圆柱腔体内部；压电梁通过导线组与电能转换器相连接，所述电能转换器通过导线组与储能器相连；所述压电陶瓷晶片、金属基板、导线组、电能转换装置和储能器的表面都涂有硅胶，用于绝缘。

将本发明安装在油气管道中，其工作原理是：油气进入圆柱腔体后使腔体内气压增高，使柔性梁弯曲变形，进而使柔性梁与圆柱腔体之间的缝隙增加，同时柔性梁带动压电梁发生形变；油气大量从缝隙流出后使腔体内气压减小，在机械回复力作用下柔性梁和压电梁恢复形变，从而使柔性梁与圆柱腔体之间的缝隙减小。如此循环，压电梁便能发生颤振，通过压电效应便能产生电能。产生的电能通过电能转换装置转换，再通过储能器进行存储，存储的电能可为油气管道检测系统供电。当管道中流速较大时，止动梁上缓冲海绵可以有效限制压电梁的振幅，从而避免压电梁因振幅过大而损毁；因柔性梁刚度较小，当流速较小时，可通过其较大振幅振动带动压电梁振动发电。本发明结构简单、发电效率高、无电磁干扰、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明一种用于油气管道检测的自供电装置沿纵截面剖切的结构原理图；

图2为本发明一种用于油气管道检测的自供电装置的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。