用于发电的系统及方法与流程

本公开内容大体上涉及检查系统，且更具体地涉及用于管线检查的装置中的发电。

背景技术：

通常，在油气分送领域中，地下管线用于将包括粗烃的燃料输送至一个或多个地点。然而，这些管线可能由于管线老化而经历泄漏、壁厚、变形和/或腐蚀相关的破坏。

为了防止这些破坏，管线所有者和/或运营者通常从内测检查管线。具体而言，检查装置穿过管线发送来检验管线中的任何破坏。检查装置从管线内收集数据，例如，指出壁厚、管线变形和/或管线中的其他腐蚀相关的破坏的数据。此外，该数据被取得且经分析来识别管线中的破坏。

然而，在管线的检查期间，检查装置可能必须在管线内行进几百公里，而不可能对向装置电子设备供电的机载电池再充电。此外，为了探测管线内的焊接的状态，检查装置可配备x射线发生器和/或其他传感器，其消耗来自机载电池的更多电力。这造成机载电池的快速耗尽，且可使检查装置停用。

因此，发明人提供了用于发电的改善的系统和方法。

技术实现要素：

根据本文描述的一个实施例，一种发电系统包括传导管、以及构造成在传导管的传导表面上线性地移动的发电单元。此外，发电单元包括构造成在传导表面附近产生第一磁场的磁性转子、以及设置成与磁性转子同心且在磁性转子的径向内侧且包括电线圈的定子。当发电单元在传导管的传导表面上线性地移动时，磁性转子围绕定子旋转，以在电线圈中感生出电压。

根据本公开内容的另一个方面，一种用于发电的方法包括，将磁性转子设置在传导管的传导表面附近，其中磁性转子在传导表面附近产生第一磁场。此外，该方法包括，通过发电单元在传导表面上的线性移动来改变第一磁场。另外，该方法包括，当第一磁场改变时，将发电单元的线性移动转变成磁性转子的旋转移动。此外，该方法包括，由磁性转子的旋转移动来在定子的电线圈中感生出电压。

根据本公开内容的另一个方面，一种发电装置包括构造成在传导表面上线性地移动的发电单元。发电单元包括包含电线圈的定子、以及设置成与定子同心且在定子的径向外侧的磁性转子。磁性转子构造成在传导表面附近产生第一磁场，且当发电单元在传导表面上线性地移动时，围绕定子旋转，以在电线圈中感生出电压。

附图说明

在参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些及其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似的标号贯穿附图表示相似的部分，在附图中：

图1是根据本公开内容的一个实施例的发电系统的图形表示；

图2是根据本公开内容的一个实施例的发电系统的等距视图；

图3是根据本公开内容的一个实施例的发电系统中的磁性转子的图形表示；

图4是根据本公开内容的一个实施例的联接到外部单元上的定子中的电线圈的示意图；且

图5是示出根据本公开内容的一个实施例的用于在检查装置中发电的方法的流程图。

具体实施方式

如将在下文详细描述的那样，展示了示例性发电系统的各种实施例。通过使用下文描述的发电系统的各种实施例和方法，当检查装置行进穿过管线时，检查装置中的一个或多个机载电池可有效地再充电。

参照图1，绘出了根据本公开内容的一个实施例的发电系统100的图形表示。在一个实施例中，发电系统100大体上包括构造成在传导表面118上线性地移动的检查装置104。传导表面118可为适合便于发电系统100如本文描述的那样操作的任何传导表面。例如，在一个实施例中，传导表面118可为传导管102。在此实施例中，传导管102可为用于将燃料从一个位置输送至另一个位置的管线的一部分。在一个示例中，传导管102可为磁性或非磁性管，但导电，诸如，铝、铜、钢、不锈钢、镁和/或传导塑料管。

此外，检查装置104可发送穿过管线来检查管线中的任何破坏。在一个示例中，检查装置104可穿过位于偏远区域和城市区域的管线行进几百公里。另外，检查装置104可从管线内收集数据，例如，指出壁厚、管线的变形和/或管线中的其他腐蚀相关的破坏的数据。此外，该数据被取得且经分析来识别管线中的破坏。

在当前构想的构造中，检查装置104包括发电单元106。可注意的是，检查装置104可包括其他构件，且不限于图1中所示的构件。在一个示例中，其他构件可为用于检查管线的x射线发生器、探测器、存储器、传感器和收发器。

在图1的实施例中，发电单元106包括定子108、磁性转子110和支撑夹具120。支撑夹具12联接到轴116上，轴116继而联接到定子108上。当磁性转子110围绕定子108旋转时，支撑夹具120和轴116用于保持定子108。此外，定子108可包括电线圈112，其在定子108的一个或多个臂114上卷绕。在一个示例中，臂114中的每一个定位成垂直于相邻的臂。此外，各个臂114上的电线圈112联接到相邻臂114上的电线圈112上。在图4的实施例中，电线圈112与彼此串联连接。在另一个实施例中，电线圈112与彼此并联连接。另外，这些电线圈联接到外部单元(见图4)上来用于对电池单元(见图4)再充电。在一个示例中，电池单元可包括检查装置104的一个或多个机载电池。可注意的是，电线圈112可取决于电池单元的电压和电流要求而与彼此和/或外部单元具有任何类型的连接。

此外，磁性转子110设置成与定子108同心且在定子108的径向外侧。磁性转子110以一种方式联接到定子108上，使得磁性转子110可围绕定子108旋转，而定子108在固定或静止位置。另外，磁性转子110定位在传导管102的传导表面118附近。此外，磁性转子110包括围绕磁性转子的外缘设置的一个或多个磁体(图2和3中所示)。另外，磁体中的每一个设置在具有相反极性的另一个磁体附近。在一个示例中，这些磁体可为永磁体，其用于在传导管102的传导表面118附近产生第一磁场。

在操作期间，检查装置104可在传导管102的传导表面118上线性地移动。检查装置104的该线性移动可归因于传导管102中的液体流和/或压力差。当检查装置104移动时，检查装置104中的发电单元106也在传导表面118上线性地移动。发电单元106的该线性移动可改变由磁性转子110产生的第一磁场。具体而言，当发电单元106在传导表面118上线性地移动时，第一磁场的幅度和/或方向可改变，且结果，在传导表面118的在磁性转子110附近的一部分中感生出涡流。该涡流还可产生与第一磁场相反的第二磁场。由于这两个相反或对抗的磁场，耦合的运动或电磁力作用于磁性转子110上，这继而引起磁性转子110围绕定子108自旋或旋转。可注意的是，参照图2和3，更详细地论述了使磁性转子110旋转的方面。

此外，当磁性转子110围绕定子108旋转时，在定子108中产生振荡磁场，且结果，在定子108的电线圈112中感生出电压。该电压可进一步传递至外部单元，以对检查装置104的机载电池充电。可注意的是，感生出的电压可用于检查装置104中的一个或多个应用，且不限于对检查装置104的机载电池充电。

此外，当电流从电线圈112流至外部单元而将电压传递至外部单元时，产生与第二磁场相反的第三磁场。这继而在磁性转子110上引发制动力，以从磁性转子110获得动能且将与获得的动能相关联的电力传递至外部单元402。

因此，通过使用示例性检查装置104，当检查装置104沿管线行进时，机载电池可自动地充电。另外，可使用具有较小尺寸和重量的机载电池，因为它们容易地再充电。这继而减小了检查装置104的总体尺寸和重量。

参照图2，绘出了根据本公开内容的一个实施例的发电系统的等距视图。另外，图3示出了磁性转子中的磁性块的布置。如图2中所绘，检查装置104包括支撑夹具120，其联接到检查装置104的轴116上。在一个示例中，当磁性转子110围绕定子108旋转时，支撑夹具可用于防止轴116旋转，这继而防止定子108旋转。

如图2中所绘，磁性转子110包括围绕磁性转子110的外缘设置的多个磁性块202。这些磁性块202可用于在传导管102中产生第一磁场。另外，各个磁性块设置在具有相反极性的另一个磁性块附近。例如，如图2和3中所绘，具有北极的磁性块204设置在具有南极的磁性块206附近。

此外，当检查装置104在传导管102的传导表面118上线性地移动时，第一磁场可在传导表面118的在磁性转子110附近的一部分中感生出涡流。该涡流还可产生与第一磁场相反的第二磁场，这继而在磁性转子110上产生电磁力。具体而言，当电磁力作用于磁性转子110上时，在传导表面118附近且具有与传导表面118相同的极性的磁性块(例如，204)可排斥传导表面118，这继而引起磁性转子110沿如图2中所示的方向移动。此外，在传导表面118附近且具有与传导表面118相反的极性的相邻磁性块(例如，206)可朝传导表面118吸引，这继而引起磁性转子110继续沿如图2中所示的同一方向移动。磁性块202的该排斥和吸引作用可产生磁性转子110围绕定子108的旋转移动，且结果在定子108的电线圈112中感生出电压。

参照图4，绘出了根据本公开内容的一个实施例的联接到外部单元上的定子中的电线圈的示意图。可注意的是，为了易于理解，图4中仅绘出了定子108的臂114和电线圈112。各个臂114中的电线圈112联接到彼此上，且还联接到外部单元402上。可注意的是，各个臂114中的电线圈112可与彼此串联或并联连接。

在图4的实施例中，外部单元402包括整流器子单元404和电池子单元406。电线圈114并联联接到整流器子单元404上，整流器子单元404进一步与电池子单元406并联联接。在一个示例中，整流器子单元404包括二极管，其布置成全桥电路，以将来自电线圈114的ac电流转变成dc电流，且利用转变的dc电流来对电池子单元106充电。在一个示例中，电池子单元406可包括一个或多个机载电池，其用于向检查装置104的系统电子设备供电。可注意的是，外部单元402可包括任何类型的子单元，以将来自电线圈114的ac电流转变成dc电流，且不限于整流器子单元404。

参照图5，绘出了示出根据本公开内容的一个实施例的用于在检查装置104中发电的方法500的流程图。为了易于理解，参照图1-4的构件描述方法500。方法500始于步骤502，其中磁性转子110设置在传导管102的传导表面118附近。另外，磁性转子110可在传导表面118附近产生第一磁场。

随后，在步骤504处，第一磁场通过发电单元106的线性移动而改变。具体而言，检查装置104中的发电单元106可由于传导管102中的压力差和/或液体流而在传导表面118上线性地移动。发电单元106的该线性移动可进一步改变由磁性转子110产生的第一磁场的幅度和/或方向。

此外，在步骤506处，当第一磁场改变时，发电单元106的线性移动可转变成磁性转子110的旋转移动。更具体而言，当第一磁场的幅度和/或方向通过发电单元106的线性移动而改变时，在传导表面118中感生出涡流。传导表面118中的该涡流可进一步产生与第一磁场相反的第二磁场。由于这两个相反的磁场，故耦合的运动或电磁力可作用于磁性转子110上，这继而引起磁性转子110围绕定子108自旋或旋转。

此外，在步骤508处，磁性转子110的旋转移动在定子108的电线圈112中感生出电压。具体而言，当磁性转子110围绕定子108旋转时，在定子108中产生振荡磁场，且结果，在定子108的电线圈112中感生出电压。该电压可进一步传递至外部单元402来对检查装置104的机载电池406充电。此外，当电流从电线圈112流至外部单元402来将电力传递至外部单元402时，产生与第二磁场相反的第三磁场。这继而在磁性转子110上引发制动力，以从磁性转子110获得动能且将与获得的动能相关联的电力传递至外部单元402。此外，当发电单元106在传导表面118上又移动时，循环(步骤502-508)重复来感生出电压且对机载电池再充电。

系统和方法的各种实施例可用于对检查装置的机载电池充电。另外，机载电池在检查装置沿管线行进时充电。因此，不需要除去机载电池来充电或以新机载电池替换。另外，可使用较少数目的机载电池，因为它们可在沿管线行进时容易地充电。这继而减小了检查装置的尺寸和重量。

尽管本文示出和描述了本发明的仅某些特征，但本领域技术人员将想到许多改型和变化。因此，将理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神内的所有此类改型和变化。