一种自供电的管道监测装置的制作方法

本发明属于流体管道监测及压电发电技术领域，具体涉及一种自供电的管道监测装置。

背景技术：

随着我国的石油天然气开发进程的加快以及管道工业的快速发展，越来越多的油气管道正在规划和建设中，在这之中管道的监测起着至关重要的作用。不管由于人为原因还是自然灾害的发生，如果油气管道出现故障，不仅会对油气资源造成损失，而且还会产生环境污染，因此油气管道的监测尤为重要。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。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、尚未得到大面积的推广应用，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：1)采用铺设电缆的方法成本高且易被不法分子切断而影响监测系统的正常运行；2)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，为使石油及天然气管道泄漏及防盗系统得以实际应用，仍需首先解决其供电问题。

技术实现要素：

针对现有管道流体状态监测系统供电方面所存在的问题，本发明提供一种自供电的管道监测装置。

本发明采用的实施方案是：壳体的凸台处经轴承安装有驱动轴，且壳体为圆柱中空结构；所述壳体的右端通过螺钉安装有端盖；所述驱动轴的一端通过螺栓安装有叶片，另一端固定有推力盘；所述壳体的左端通过螺钉安装有端盖；所述端盖通过轴承安装有中心轴；所述中心轴通过万向联轴器与推力盘相连,且经普通平键安装有旋转块；所述旋转块包含多个以中心轴的轴心为圆心，一定半径均匀布置的活塞；所述活塞一端经连杆通过万向联轴器与推力盘相连，另一端将压电叠堆压接于活塞腔底；所述旋转块的右端经螺钉安装有带有发射单元的电路板；所述中心轴右端安装有传感器。

工作时、即当管道流体流经叶片时，叶片转动带动驱动轴转动，随驱动轴一起转动的接力盘将迫使万向联轴器转动，进而迫使中心轴、活塞连杆和旋转块发生转动；故因同时旋转的推力盘和旋转块的共同作用会使每个活塞将被迫在其腔内做往复运动，即推力盘对于每一个活塞的角度改变时，它们的行程就发生变化；对于本发明，当活塞在其腔内做往复运动时会使得压电叠堆发生变形，从而将机械能转化为电能；所生成电能经导线传输到电路板，经转换存储处理后为传感器和发射信号单元实现自供电，发射信号单元按所设定的时间间隔将管道内流体相关信息发射出去。

本发明中，所述推力盘与所述旋转块轴向偏离30°。

本发明中，为使压电叠堆能被有效激励，所述活塞的最大行程不超过压电叠堆的最大变形量的50％。

本发明中，所述旋转块包含多个以中心轴的轴心为圆心，一定半径均匀布置的活塞(本例中为4个但不限于4个)；

本发明的特点及优势在于：①通过叶片与流体之间的相互作用，使得压电叠堆产生相对变形，进而将机械能转换为电能，无需外界能量供应、无电磁干扰，可真正实现实时在线监测；②监测装置结构简单，易通过多压电叠堆串联获得所需能量；③能量转换效率和可靠性高。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中监测装置的结构剖面示意图；

图2是图1的a-a剖面示意图；

图3是图1的b部放大图。

具体实施方式：

壳体7的凸台处经轴承3安装有驱动轴2，且壳体7为圆柱中空结构；所述壳体7的右端通过螺钉安装有端盖13；所述驱动轴2的一端通过螺栓安装有叶片1，另一端固定有推力盘4；所述壳体7的左端通过螺钉安装有端盖13；所述端盖13通过轴承14安装有中心轴10；所述中心轴10通过万向联轴器5与推力盘4相连,且经普通平键11安装有旋转块8；所述旋转块8包含多个以中心轴10的轴心为圆心，一定半径均匀布置的活塞6；所述活塞6一端经连杆17通过万向联轴器5与推力盘4相连，另一端将压电叠堆9压接于活塞腔底；所述旋转块8的右端经螺钉安装有带有发射单元16的电路板12；所述中心轴右端安装有传感器15。

工作时、即当管道流体流经叶片1时，叶片1转动带动驱动轴2转动，随驱动轴2一起转动的接力盘4将迫使万向联轴器5转动，进而迫使中心轴10、活塞连杆17和旋转块8发生转动；故因同时旋转的推力盘4和旋转块8的共同作用会使每个活塞6将被迫在其腔内做往复运动，即推力盘4对于每一个活塞6的角度改变时，它们的行程就发生变化；对于本发明，当活塞6在其腔内做往复运动时会使得压电叠堆9发生变形，从而将机械能转化为电能；所生成电能经导线传输到电路板12，经转换存储处理后为传感器15和发射信号单元16实现自供电，发射信号单元16按所设定的时间间隔将管道内流体相关信息发射出去。

本发明中，所述推力盘4与所述旋转块8轴向偏离30°。

本发明中，为使压电叠堆9能被有效激励，所述活塞6的最大行程不超过压电叠堆9的最大变形量的50％。

本发明中，所述旋转块8包含多个以中心轴10的轴心为圆心，一定半径均匀布置的活塞6(本例中为4个但不限于4个)。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种自供电的管道监测装置，属于流体管道监测及压电发电技术领域。壳体的凸台处经轴承安装有驱动轴，且为圆柱中空结构；壳体的右端通过螺钉安装有端盖；驱动轴的一端通过螺栓安装有叶片，另一端固定有推力盘；壳体的左端通过螺钉安装有端盖；端盖通过轴承安装有中心轴；中心轴通过万向联轴器与推力盘相连,且经普通平键安装有旋转块；旋转块包含多个以中心轴的轴心为圆心，一定半径均匀布置的活塞；活塞一端经连杆通过万向联轴器与推力盘相连，另一端将压电叠堆压接于活塞腔底；旋转块的右端经螺钉安装有带有发射单元的电路板；中心轴右端安装有传感器。优势特色：可真正实现实时在线监测；易通过多压电叠堆串联获得所需能量。

技术研发人员：刘坤;李保坤;吴耀东;刘向阳;于亚运;武浩
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2017.12.13
技术公布日：2018.04.20