一種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于輸配水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在線監(jiān)測數(shù)據(jù)反映供水管網(wǎng)的運行狀況，是開展供水管網(wǎng)智能化管理的依據(jù)，其數(shù)據(jù)的實時傳輸直接影響到開展供水管網(wǎng)智能化管理的成敗，制約在線監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)淖畲髥栴}是在線監(jiān)測儀表的供電問題。
[0003]國內(nèi)在線監(jiān)測儀表的供電方式主要有三種:交流電供電、太陽能供電和電池供電。布局分散的各種在線監(jiān)測儀表，采用交流電供電布線是極其困難的，而且需要付出巨大的財力和物力；采用太陽能電池又存在丟失和安裝不便的問題;而采用電池供電，電量有限，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)只能以一定頻率向監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)庫傳輸數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。
[0004]目前，利用管道中流體動力學(xué)發(fā)電的技術(shù)主要有機(jī)械式和非機(jī)械式兩種方式，機(jī)械式發(fā)電是管道內(nèi)水體流動促使發(fā)電裝置的機(jī)械部件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，優(yōu)點是產(chǎn)生的電量充足，缺點是發(fā)電裝置安裝不方便，且發(fā)電裝置的機(jī)械部件使用壽命短。非機(jī)械式發(fā)電是利用管道內(nèi)水體的液位變化發(fā)電，優(yōu)點是不使用機(jī)械部件，缺點是產(chǎn)生電量少。
[0005]在CN204301790U和103940483A中，都是利用水流發(fā)電的流量檢測裝置，安裝時都需要切斷供水管道，在安裝位置前后設(shè)置閥門，便于該發(fā)電裝置的安裝和故障維修。供水管網(wǎng)的正常運行關(guān)系重大，不能輕易切斷，更不能出現(xiàn)斷水，而且安裝閥門造成的局部水頭損失會使居民用戶的服務(wù)水壓降低。如果發(fā)電裝置安裝在旁通管上，旁通管兩端距離較近時水頭壓差幾乎相等，旁通管中沒有水流流動，發(fā)電裝置不發(fā)電或是發(fā)電量微乎其微。只有旁通管兩端距離足夠遠(yuǎn)才能滿足發(fā)電要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置，具體方案如下:
[0007]—種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置，所述自發(fā)電裝置由接線盒1、套管2、葉輪軸3、圓環(huán)4和葉片5組成;所述接線盒1與葉輪軸3相連;所述圓環(huán)4固定在套管2底部，所述套管2套在葉輪軸3上;所述葉片5—端固定在葉輪軸3底部，一端固定于圓環(huán)4上。
[0008]進(jìn)一步地，所述接線盒1中的電量管理模塊包括自發(fā)電單元、蓄電單元和變電單元;所述自發(fā)電單元將葉輪軸3旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并配有穩(wěn)壓器，避免瞬間電壓過高發(fā)生短路;蓄電單元將富余電能存儲，保證電能的供需平衡;變電單元調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍為0?30V。
[0009]進(jìn)一步地，所述葉片5材質(zhì)為耐磨的柔性材料，數(shù)量為3?6個，葉片上下固定夾角0?30°，寬度10?100mm;所述葉輪軸3直徑10?100mm。
[0010]所述自發(fā)電裝置為水力發(fā)電裝置，水體流過葉片5時，葉片5轉(zhuǎn)動從而推動葉輪軸3旋轉(zhuǎn)發(fā)電。自發(fā)電裝置外部采用隔電材料，避免干擾在線監(jiān)測儀表電子信號傳輸，內(nèi)部采用防水材料，防止電子元件受潮。當(dāng)自發(fā)電裝置供電電壓不能滿足在線監(jiān)測儀表用電時，自發(fā)電裝置停止向在線監(jiān)測儀表供電，在蓄電單元完成蓄電后再進(jìn)行供電。
[0011 ]本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0012]所述自發(fā)電裝置為水力發(fā)電裝置，節(jié)能環(huán)保;輸出電壓范圍可調(diào)節(jié)，可應(yīng)用于不同型號的在線監(jiān)測儀表，適用范圍廣；自發(fā)電裝置安裝方式為插入式，可直接在正常運行的供水管網(wǎng)上安裝，安裝方便快捷，不會對供水管網(wǎng)造成影響，產(chǎn)生電量能夠保證在線監(jiān)測儀表的實時數(shù)據(jù)傳輸，為供水管網(wǎng)的智能化管理提供了有利保障；自發(fā)電裝置外部為絕緣材料，不影響在線監(jiān)測儀表的電信號傳輸。
【附圖說明】
[0013]圖1是自發(fā)電裝置聚攏狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是自發(fā)電裝置的安裝效果圖。
[0015]圖3是實施例1中自發(fā)電裝置的葉片效果圖。
[0016]圖4是實施例2中自發(fā)電裝置在旁通管上的安裝示意圖。
[0017]圖5是實施例2中自發(fā)電裝置的剖視圖。
[0018]其中，1-接線盒，2-套管，3-葉輪軸，4-圓環(huán)，5-葉片，6_管段，7_短節(jié)。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0020]實施例1
[0021]以某個大型城市的供水管網(wǎng)為例，供水管網(wǎng)的供水壓力范圍為30-60m，管道內(nèi)水體流速范圍為0.4?0.8m/s，將本實用新型所述的自發(fā)電裝置安裝于DN400的配水管道上，向安裝在管道上的在線余氯計供電，余氯計的供電壓力需求為DC24V。
[0022]如圖1所示，一種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置，由接線盒1、套管2、葉輪軸3、圓環(huán)4和葉片5組成;所述圓環(huán)4固定在套管2底部，所述套管2固定在葉輪軸3上;所述葉片5一端固定在葉輪軸3底部，一端固定于圓環(huán)4上。所述接線盒的電量管理模塊包括自發(fā)電單元、蓄電單元和變電單元。所述自發(fā)電裝置外部采用隔電材料，避免干擾在線監(jiān)測儀表電子信號傳輸，內(nèi)部采用防水材料，防止電子元件受潮。
[0023]圖1反映的是自發(fā)電裝置的聚攏狀態(tài)，為安裝在管道上之前自發(fā)電裝置的自然狀態(tài)，圖2是自發(fā)電裝置安裝在管道上之后的效果圖，圖3是本實施例中自發(fā)電裝置的葉片效果圖，所述自發(fā)電裝置的葉片材質(zhì)、葉片數(shù)量、葉片上下固定夾角a、葉片寬度d、葉輪軸直徑D均由試驗確定，具體為:葉片采用304型不銹鋼，葉片數(shù)量為3個，葉片上下固定夾角為30°、葉片寬度60mm、葉輪軸直徑60mm。
[0024]如圖2所示，所述自發(fā)電裝置的安裝方式為插入式，具體應(yīng)用方法為:在正常運行的供水管網(wǎng)管道上帶壓打孔，孔徑為90mm;將自發(fā)電裝置插入管道，直至葉輪軸3底部到達(dá)管道底部;推動套管2將圓環(huán)4推入管道內(nèi)，圓環(huán)4的外徑與孔徑相同，為90mm，固定在圓環(huán)4上的葉片5受力變形為螺旋狀;將套管2固定在管道外部，固定方式為螺紋連接、焊接或法蘭連接，并加密封圈做防漏處理。
[0025]如圖3所示，自發(fā)電裝置為水力發(fā)電裝置，水體流過葉片5時，葉片5轉(zhuǎn)動從而推動葉輪軸3旋轉(zhuǎn)發(fā)電。所述接線盒中，發(fā)電單元將葉輪軸3旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，電壓范圍為40?80V，并配有穩(wěn)壓器，避免瞬間電壓過高發(fā)生短路;蓄電單元將富余電能存儲，當(dāng)供電不足時停止向在線余氯計供電，同時進(jìn)行蓄電，保證了電能的供需平衡;變電單元自動將輸出電壓調(diào)節(jié)為DC24V。
[0026]實施例2
[0027]如圖4和圖5所示，自發(fā)電裝置還可應(yīng)用于旁通管上，具體方法為:
[0028]a.將自發(fā)電裝置插入管段，直至葉輪軸3底部到達(dá)管段底部;推動套管2將圓環(huán)4推入管段內(nèi)，固定在圓環(huán)4上的葉片5受力變形為螺旋狀;將套管2固定在管段外部，固定方式為螺紋連接、焊接或法蘭連接，并做防漏處理，得到預(yù)裝自發(fā)電裝置的管段;將管段封裝為一種對接式的短節(jié)，所述短節(jié)接口直徑為DN100?250，接口為螺紋、法蘭或?qū)A；
[0029]b.在供水主干管上的閥門前后打孔安裝旁通管路，旁通管路直徑為DN100?250，旁通管路與主干管連接方式為焊接;將步驟a得到的對接式的短節(jié)與旁通管路連接，連接方式為螺紋連接、法蘭連接或?qū)A連接;在旁通管路上設(shè)置閥門以備檢修或更換短節(jié)時切斷水流。
[0030]所述封裝后的自發(fā)電裝置利用水流發(fā)電，供給在線監(jiān)測儀表和閥門檢修井內(nèi)照明用電。當(dāng)自發(fā)電裝置供電電壓不足時，可以停止向在線監(jiān)測儀表供電，在蓄電單元完成蓄電后再進(jìn)行供電。
[0031]本實用新型的自發(fā)電裝置可用于所有供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表的直流供電，包括溫度計、pH計、電導(dǎo)率探頭、余氯計、池度計、0RP計、壓力計、流量計等;也可以用于檢修井內(nèi)的照明和其他設(shè)備用電。本實用新型提供的解決方案安裝方便，可以有效地應(yīng)用到其他流體發(fā)電的領(lǐng)域中，如天然氣行業(yè)等，以達(dá)到利用流體發(fā)電滿足遠(yuǎn)程監(jiān)測儀表供電的應(yīng)用效果。
[0032]在本實用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)和變形，都落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本實用新型的目的，本實用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置，其特征在于，所述自發(fā)電裝置由接線盒(1)、套管(2)、葉輪軸(3)、圓環(huán)(4)和葉片(5)組成;所述接線盒(1)與葉輪軸(3)相連;所述圓環(huán)(4)固定在套管(2)底部，所述套管(2)套在葉輪軸(3)上;所述葉片(5) —端固定在葉輪軸(3)底部，一端固定于圓環(huán)(4)上。2.如權(quán)利要求1所述的自發(fā)電裝置，其特征在于，所述接線盒(1)中的電量管理模塊包括自發(fā)電單元、蓄電單元和變電單元;所述自發(fā)電單元將葉輪軸(3)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并配有穩(wěn)壓器，避免瞬間電壓過高發(fā)生短路;蓄電單元將富余電能存儲，保證電能的供需平衡;變電單元調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍為0?30V。3.如權(quán)利要求1所述的自發(fā)電裝置，其特征在于，所述葉片(5)數(shù)量為3?6個，葉片上下固定夾角0?30°，寬度10?100mm;所述葉輪軸(3)直徑10?100mm。
【專利摘要】本實用新型屬于輸配水技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種供水管網(wǎng)在線監(jiān)測儀表自發(fā)電裝置。所述自發(fā)電裝置由接線盒、套管、葉輪軸、圓環(huán)和葉片組成；所述圓環(huán)固定在套管底部，所述套管套在葉輪軸上；所述葉片一端固定在葉輪軸底部，一端固定于圓環(huán)上。本實用新型的自發(fā)電裝置為插入式，可直接在正常運行的供水管網(wǎng)上安裝，安裝方便快捷，不會對供水管網(wǎng)造成影響，產(chǎn)生電量能夠保證在線監(jiān)測儀表的實時數(shù)據(jù)傳輸，為供水管網(wǎng)的智能化管理提供了有利保障。
【IPC分類】F03B13/00
【公開號】CN205135887
【申請?zhí)枴緾N201520867972
【發(fā)明人】劉書明, 吳雪
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月3日