技术领域
[0001] 本
发明涉及管道流体发电、
温度测量技术领域,具体涉及一种基于管道流体发电的自驱动测温装置。
背景技术
[0002] 现如今,管道在生产生活中的应用极其广泛,在数量庞大的管道内,流体具有较大的动
力势能,而这些势能却没有被很好地利用起来,造成了资源的浪费。同时在某些领域,管道内流体温度的测量十分重要,在公告号为CN202853793U的
专利中,给出了一种测量管道内流体温度的装置,此装置利用止
水绝热环保证测温环境的稳定,在三通中插入数字温度
传感器进行温度测量,利用无线技术将数据导出,但是此装置工作时需要外界供给
能量,不适合用于一些地形复杂且不便架设供电线路处的管道,如果需要使用,则要耗费大量的
电池对此装置进行供电,加重了废电池对环境的污染。在专利号为ZL201720949083的专利中,给出了一种利用管道流体驱动发电的系统,此系统利用管路中的流体进行发电,但是此系统并无稳压作用,如果不经过处理,无法保证测温装置在稳定的直流
电压下工作,很容易将测温装置烧坏。所以如何对管道内流体的能量进行回收再利用,改进测温装置的能量来源,保证测温装置能够平稳运行,减少环境污染是亟待解决的重要问题。
发明内容
[0003] 针对
现有技术的不足,本发明所要解决的问题是:提供一种基于管道流体发电的自驱动测温装置。该装置增加了流体发电系统,水轮能够收集管道内流体的
动能,带动微型发
电机转动,将动能转化为
电能,再经整流稳压,变为恒定直流电,为测温系统提供能量进行温度测量,并能实时显示温度数据和远距离传送数据。
[0004] 本发明解决所述技术问题采用的技术方案是:提供一种基于管道流体发电的自驱动测温装置,其特征在于该装置包括水轮、微型发电机、整流稳压系统、测温系统和测温
探头;所述水轮安装在待测对象管道内,管道上开一个圆孔,水轮轴穿过该圆孔连接管道外的微型发电机,微型发电机输出端连接整流稳压系统,整流稳压系统的输出端连接测温系统;所述测温探头由测温系统引出,置于测点
位置;
[0005] 所述整流稳压系统包括桥式
整流器、滤波电容器、第一电容器、三端集成稳压器、第一
二极管、第二电容器、
电阻、第二二极管、
蓄电池;微型发电机的输出端连接在桥式整流器上,同时桥式整流器的输出端依次并联滤波电容器、第一电容器、第二电容器、电阻、蓄电池;在蓄电池所在回路上连接第二二极管,第二二极管的
阳极连接电阻的一端,第二二极管的
阴极连接蓄电池的正极;第一电容器的正极与三端集成稳压器的输入端相连,第二电容器连接三端集成稳压器的输出端,三端集成稳压器的输入端和输出端反向并联第一二极管,所述三端集成稳压器的第三端连接蓄电池的负极。
[0006] 测温系统包括时间控制
开关、测温
电路、显示屏或无线数据传送模
块;测温电路并联在蓄电池的两端,同时在测温电路与蓄电池的连接电路上设置时间控制开关,测温电路的输入端连接测温探头中的温度传感器,测温电路的输出端连接显示屏或无线数据传送模块,通过无线数据传送模块与外部远端设备连接。
[0007] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0008] 以往的温度测量装置只能依靠外部供电,受管道地形的限制,温度测量局限性较大。本装置主要通过水轮、微型发电机、整流稳压系统、测温系统、测温探头将管内
流体动能转化为电能,用于管内温度测量,测温装置能够稳定运行。受地形影响较小,能够远程控制测量温度的时间,并通过现有无线传输技术将数据导出。
附图说明
[0009] 图1为本发明一种基于管道流体发电的自驱动测温装置的结构示意图。
[0010] 图2为本发明一种基于管道流体发电的自驱动测温装置的电路控制图。
[0011] 图3为本发明一种基于管道流体发电的自驱动测温装置的主管道安装图。
[0012] 图4为本发明一种基于管道流体发电的自驱动测温装置的旁通管安装图。
[0013] 图中,管道1、水轮2、微型发电机3、整流稳压系统4、测温系统5、测温探头6,桥式整流器7、滤波电容器8、第一电容器9、三端集成稳压器10、二极管11、第二电容器12、电阻13、二极管14、蓄电池15、时间控制开关16、测温电路17、温度传感器18、显示屏或无线数据传送模块19、主管道20,测温孔21、装置主体22、旁通管23、旁通
阀24。
具体实施方式
[0014] 下面将结合
实施例及附图进一步叙述本发明,但并不以此作为对本
申请保护范围的限定。
[0015] 本发明涉及一种基于管道流体发电的自驱动测温装置(参见图1)包括水轮2、微型发电机3、整流稳压系统4、测温系统5、测温探头6;所述水轮2安装在待测对象管道1内,管道1上开一个圆孔,水轮轴穿过该圆孔连接管道外的微型发电机3,带动微型发电机的
转子旋转,微型发电机3输出端连接整流稳压系统4,整流稳压系统4的输出端连接测温系统5,为测温系统提供稳定电源;所述测温探头6由测温系统5引出,置于测点位置;上述水轮2、微型发电机3构成流体发电系统。
[0016] 所述整流稳压系统4包括桥式整流器7、滤波电容器8、第一电容器9、三端集成稳压器10、第一二极管11、第二电容器12、电阻13、第二二极管14、蓄电池15;微型发电机3的输出端连接在桥式整流器7上,同时桥式整流器7的输出端依次并联滤波电容器8、第一电容器9、第二电容器12、电阻13、蓄电池15;在蓄电池15所在回路上连接第二二极管14,第二二极管14的阳极连接电阻13的一端,第二二极管的阴极连接蓄电池的正极;第一电容器9的正极与三端集成稳压器10的输入端相连,第二电容器12连接三端集成稳压器10的输出端,三端集成稳压器10的输入端和输出端反向并联第一二极管11,所述三端集成稳压器10的第三端连接蓄电池15的负极。
[0017] 测温系统5包括时间控制开关16、测温电路17、显示屏或无线数据传送模块19;测温电路并联在蓄电池15的两端,同时在测温电路与蓄电池的连接电路上设置时间控制开关16,测温电路的输入端连接测温探头中的温度传感器18,测温电路的输出端连接显示屏或无线数据传送模块19,通过无线数据传送模块与外部远端设备连接。
[0018] 微型发电机3和整流稳压系统4之间进行电连接,整流稳压系统4将交流电转变成电压恒定的直流电并将多余的电能用蓄电池15储存起来;测温电路17连接在蓄电池15的两端,蓄电池为其供电,在测温系统与蓄电池的连接电路上设置时间控制开关16,通过时间控制开关控制蓄电池供电时间,从而控制测温电路的工作时间,测温电路中引出温度传感器18进行温度
数据采集,并且外接显示屏或无线数据传送模块19,用于读取数据或与远端设备通信连接。
[0019] 本发明装置能利用管路内部的流体的能量,为测温仪器测温提供电力支持,减少人工和电池的成本,能满足复杂管路的测温需求。
[0020] 所述整流稳压系统4、测温系统5的工作方式参见图2,管道内流体驱动所述水轮2旋转,水轮2带动微型发电机3旋转,发电机产生的是不稳定的交流电,此时需要整流稳压才能使用。微型发电机3产生的交流电经过桥式整流器7变为直流电,经滤波电容器8变为相对稳定的直流电,再经过三端集成稳压器10,将其变为15V恒定的直流电,为蓄电池15充电。蓄电池前放置一个二极管14,防止在蓄电池供电时影响前段装置工作。蓄电池15后连接时间控制开关16,再连接测温电路17。测温电路的输入端连接温度传感器18(安装在测温探头6内),输出端连接显示屏或无线数据传送模块19。
[0021] 所述桥式整流器7可选择RS502型
整流桥,三端集成稳压器10可选择W7815型三端稳压管。
[0022] 所述整流稳压系统、测温系统能集成在一块芯片上,缩小装置体积,便于安装及使用。
[0023] 本发明有两种安装方式:一种是直接安装在主管道中(参见图3),在主管道20上需要测温的地方开一个测温孔21,足够让测温探头伸入,在距离测温探头0.5m—1m的位置安装本装置主体22(本申请中装置主体为测温系统、整流稳压系统4、微型发电机3及水轮2所构成的整体),例如在大型实验室或工业应用时,在前期铺设管道的时候,就将本发明安装在管道中;另一种是安装在旁通管中(参见图4),在主管道20上需要测温的地方开一个测温孔21,让测温探头伸入,在旁通管23上安装本装置主体22,配合电控
旁通阀24,可以远程控制装置的工作与停止。旁通阀打开,流体进入旁通管,带动水轮转动,装置工作;旁通阀关闭,流体停止流动,水轮停止转动,装置停止工作。这种方式适用于主管道工况严格且测温不频繁的管路中,或者是老旧管道不易改装的管路中。在安装时,对每一个测点的装置进行编号,并详细记录测点位置且与装置编号一一对应,便于远程数据传送。
[0024] 本发明可以实现定时测温,方法主要有两种:一、通过提前设定时间控制开关闭合的时间,控制时间控制开关的闭合从而达到定时测温的目的。二、通过现有的无线传输技术,远程控制时间控制开关的闭合,达到需要测温时控制开关立即闭合进行测温,不需要测温时控制时间控制开关断开,增强了测温的即时性。
[0025] 测温完成后,数据传送方式有两种:一种是采用温度数据实时显示方式,通过装置上的显示屏,可以实时读取数据,此方式可用于小型实验室等室内环境,例如需要实时监测并记录管道内流体温度;另一种是采用温度数据无线传输方式,依靠全球卫星
定位系统,获得测点的安装位置,基于现有的无线传输技术,通过无线数据传送模块将装置编号以及温度数据传送到终端,对不同位置的数据进行集中处理,此方式可用于大型实验室或工业应用等远程操控,例如采集的温度数据要直接进行处理,可以将数据利用无线传输技术直接传送到计算机,进行
数据处理,或者将野外管道的温度数据传送到工厂进行实时监测与处理,或者将各支路的温度数据传送到主机进行温度汇总或集中处理等。倘若该装置安装在较为偏远且重要的地方,可以专
门建立小型发射基站,进行远程数据传送。
[0026] 通过定时测温和无线传输,可以达到定时测温、定时发送的功能。
[0027] 本发明在工作时不受管路流量的限制,可以保证10V—15V的稳定电压输出。若管道流量较小,但只要流体能使水轮转动,输出端就能保证10V及以上的电压输出;倘若管道流量太大,也能将
输出电压控制在15V左右,可以保证测温电路平稳运行,防止电压过大测温零件被烧毁。
[0028] 本发明未述及之处适用于现有技术。