BG3120U1 - Енергийно независим логер - Google Patents

Abstract

Настоящият полезен модел се отнася до енергийно независим логер, който ще намери приложение в областта на водоснабдигелните и канализационни системи и съоръжения, и по-специално за мониторинг на водопроводните и канализационни мрежи. Създаденият енергийно независим логер включва тръбен метален корпус (6), в който са монтирани аксиална реверсивна турбина (1) куплирана директно на ос (2) на променливо токов генерагор (3). Променливо токовият генератор (3) е захванат с ребра към вътрешността на тръбния метален корпус (6), като в едно от ребрата и съответно в тръбния метален корпус (6) е осигурен отвор, през който преминават кабелите на променливо токовия генератор (3) към регулатор (4). Регулаторът (4) е свързан с акумулаторна батерия (5)за захранване на телеметрично устройство (8) с вграден 3G модем. Регулаторът (4), акумулаторната батерия (5) и телеметричното устройство (8) са поместени във втори корпус (7), присъединен към тръбния метален корпус (6). Съгласно полезния модел, регулаторът (4) се състои от изправителен блок на трифазиото променливо напрежение от променливо токовия генератор (3) и електронен елемент за регулиране на заряда на акумулаторната батерия (5). Създаденият логер позволява дистанционно измерване, управление и балансиране на водния цикъл. Чрез вградения ЗG модем, със съответната СИМ карта и постоянното електрическо захранване, устройството (8) изпраща данни в реално време в уеб базирано приложение за визуализация и управление на данните от измерванията. 2 претенции, 1 фигура - за публикация

Description

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася до енергийно независим логер, който ще намери приложение в областта на водоснабдителните и канализационни системи и съоръжения, и по-специално за мониторинг на водопроводните и канализационни мрежи.

Предшестващо състояние на техниката

Водоснабдяването на населените места, промишлени и селскостопански обекти се осъществява от изградена водоснабдителна система. Тя представлява съвкупност от инженерни съоръжения, които добиват, пречистват, транспортират и доставят до консуматорите необходимите водни количества. Източниците за черпене на вода са извори, подземни води, реки, язовири, езера и морска вода след обезсоляване. Природната вода, добивана от тях съдържа някои примеси, които се отстраняват преди тя да достигне до крайния потребител.

С повишаването на производствените разходи за доставка на питейна, индустриална и поливна вода до крайния потребител и нарастващото й значение като актив, модерната водоснабдителна система има нужда от по-ефективно наблюдение и управление. Течовете във водоснабдителната система са сред основните причини за огромните загуби на вода по мрежата. Освен че се губи огромно количество вода, наличието на течове в системата може да доведе и до замърсяване на водата в мрежата, да причини повреди на сгради и съоръжения и т.н. Необходимо е да извършва постоянен мониторинг на мрежата както за навременно откриване на течове и намаляване на загубите на вода, така и за регулиране на налягането и за предотвратяване на аварии в амортизираните водопроводни и канализационни мрежи.

В практиката за откриване на течове и повреди по мрежата най-често се използват акустични или корелационни уреди. Известните уреди за събиране на данни - дата логери се нуждаят от батерии и имат сложната имплементация.

Патентен документ WO 1996/022508, публикуван на 25.07.1996 г., се отнася до регистратор на данни / логер, монтиран на колело. В документа е разкрит акустичен датчик, който се възбужда от шума, произвеждан от двигателя на превозното средство или машината и вътрешен сензор за изминато разстояние. Датчикът и сензорът са свързани с микроконтролер и са поместени заедно с батерия в кутия. По този начин е създадено устройство, способно да записва във вътрешната си памет състоянието на двигателя, изминатото разстояние и максималната скорост, развити за всеки един от програмираните периоди от време.

Патентен документ US 2017/0350100, публикуван на 07.12.2017 г, се отнася до интелигентна, изпускателна тръба за изтегляне на вода от захранващо водоснабдяване. Изпускателната тръба включва вход, с първа връзка, конфигурирана така, че да позволява свързването на тръбата за задържане с хидрант към захранващия водопровод и изход, с втори съединител, конфигуриран така, че да бъде свързан към тръбата. Дебитомер измерва обема вода, протичаща от входа към изхода, а към измервателния уред е свързан информационен регистратор за отчитане на обема на измерената вода. GPS модул определя местоположението на тръбата, когато разходомерът отчете поток на водата, а модул за безжична комуникация предава записания обем вода и съответното GPS местоположение до централен мониторинг център.

Не е известен енергийно независим логер, който да е с автономно електрическо захранване и да осигурява мониторинг в реално време на ключови показатели във водопроводната мрежа.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде енергийно независим логер, който да е с автономно електрическо захранване и да осигурява мониторинг в реално време на физични, химични и други показатели във водопроводната мрежа.

Задачата е решена като е създаден енергийно независим логер, който включва тръбен метален корпус, в който са монтирани аксиална реверсивна турбина, куплирана директно на ос на променливо токов генератор. Променливо токовият генератор е захванат с ребра към вътрешността на тръбния метален

2123 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 04.1/15.04.2019 корпус, като в едно от ребрата и съответно в металния корпус е осигурен отвор, през който преминават кабелите на променливо токовия генератор към регулатор. Регулаторът е свързан с акумулаторна батерия за захранване на телеметрично устройство с вграден 3G модем. Регулаторът, акумулаторната батерия и телеметричното устройство са поместени във втори корпус, присъединен към тръбния метален корпус.

Съгласно полезния модел регулаторът се състои от изправителен блок на трифазното променливо напрежение от променливо токовия генератор и електронен елемент за регулиране на заряда на акумулаторната батерия.

Предимство на създадения енергийно независим логер е, че специално конструираната вградена реверсивна турбина с нисък пад на налягането ще произвежда необходимото количество електрическа енергия, която да захранва комбинация от измервателни прибори за водно количество, за качество на водата, за налягане и за ниво, като в същото време благодарение на ниските загуби на напор няма да затруднява нормалната работа на водоснабдителната система. Освен това, логерът позволява дистанционно измерване, управление и балансиране на водния цикъл.

Пояснение на приложената фигура

Настоящият полезен модел е илюстриран на приложената фигура 1, която представлява принципна схема на енергийно независим логер.

Примери за изпълнение на полезния модел

Създаденият енергийно независим логер, показан на фигура 1, включва тръбен метален корпус 6, в който са монтирани аксиална реверсивна турбина 1, куплирана директно на ос 2 на променливо токов генератор 3. Тръбният метален корпус 6 е произведен от заварени фланци, конуси и тръбни елементи с механично обработен слот за монтаж на генератора 3. Аксиалната реверсивна турбина 1 е с ниска ефективност и преработва малка част от енергията на водния поток, като турбината 1 може да работи с воден поток и в двете посоки на тръбния корпус 6. Работните елементи на аксиалната турбина 1 са витла, захванати за главина. Външният диаметър на витлата е с 0,5-2 щщ по-малък от диаметъра на тръбния метален корпус 6, в който е монтирана турбината 1. Главината на аксиално реверсивната турбина 1 е куплирана директно на оста 2 на генератора 3 и е работният орган, осигуряващ въртеливо движение за генериране на електрически ток от генератора 3. Оста 2 е изработена от метал и придава въртеливото движение от турбината 1 на ротора на генератора 3. Променливо токовият генератор Зее постоянни магнити, като роторът му е капсулован, а статорът е навит. Роторът на генератора 3 лагерува на търкалящи се лагери, работещи във водна среда. Целта на дизайна е осигуряване на херметичност на намотките на генератора 3, без да е необходимо да се монтират уплътнения. Променливо токовият генератор 3 е захванат с ребра към вътрешността на тръбния метален корпус 6, като в едно от ребрата и съответно в металния корпус 6 е осигурен отвор, през който преминават кабелите на генератора 3 към регулатор 4. Кабелите от изводите на генератора 3 са херметически уплътнени.

Регулаторът 4 е свързан с акумулаторна батерия 5 за захранване на телеметрично устройство 8 с вграден 3G модем. Регулаторът 4, акумулаторната батерия 5 и телеметричното устройство 8 са поместени във втори корпус 7, присъединен към тръбния метален корпус 6. Регулаторът 4 се състои от изправителен блок на трифазното променливо напрежение от генератора 3 и електронен елемент, регулиращ заряда на акумулаторната батерия 5, осигуряваща захранване на допълнителен консуматор. Електронният елемент подава визуално информация със светодиоди за състоянието на променливо токовия генератор 3. Акумулаторната батерия 5 акумулира и отдава произвежданата от генератора 3 енергия, като осигурява непрекъснато и стабилно захранване на включените консуматори, включително и през периодите, в които няма водно течение в тръбопровода, съответно в металния тръбен корпус 6. Вторият корпус 7 е присъединен към тръбния корпус 6 и по този начин представляват заедно едно цялостно изделие. Телеметричното устройство 8 с вграден 3G модем е оборудвано с дигитални и аналогови входове и е предназначено да записва данни за различни показатели в точката на монтаж на енергийно независимия логер.

Измерваните показатели са например:

- водно количество посредством връзка с измервателно устройство - водомер, разходомер с им2124 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 04.1/15.04.2019 пулсен изход;

- налягане - посредством връзка с трансмитер с изход 4-20 mA;

- качество на водата - посредством различни трансмитери с изход 4-20 mA.

Принцип на работа на създадения енергийно независим логер

Аксиалната реверсивна турбина 1 и прилежащите към нея аксесоари за задвижване и преобразуване на кинетичната енергия на водата в електрическа, посредством максимално опростен и надежден дизайн, осигурява непрекъснато, независимо захранване на телеметричното устройство 8 и на други измервателни устройства по водопроводната мрежа, които са консуматори с мощност не повече от 25 W. Принципът на работа е подобен на принципа на Каплан или Бълб турбините във водноелектрическите централи, но се различава от тях по това, че водещият показател тук е генерирането на минимален пад на налягането. Коефициентът на полезно действие на турбината 1 умишлено е нисък, като това й позволява пълноценно да работи и при промяна на посоката на водата, а също така и в широк диапазон от водни количества.

Аксиалната реверсивна турбина 1 е куплирана на оста 2 на променливо токовия генератор 3. Генераторът 3 е съставен от ротор е постоянни магнити и навит статор в метален тръбен корпус 6, който е водонепропусклив. Генераторът 3 зарежда акумулаторната батерия 5 през регулатора 4.

Телеметричното устройство 8 с вграден 3G модем е основният консуматор на произведената от аксиалната реверсивна турбина 1 енергия. Телеметричното устройство 8 събира данни от различни измервателни устройства, които също ще бъдат захранвани от акумулаторната батерия 5 чрез регулатора 4, съответно от аксиалната реверсивна турбина 1.

Благодарение на вградения 3G модем, със съответната СИМ карта и постоянното електрическо захранване, устройството 8 ще изпраща данни в реално време в уеб базирано приложение за визуализация и управление на данните от измерванията.

Claims (2)

Претенции

1. Енергийно независим логер, характеризиращ се е това, че включва тръбен метален корпус (6), в който са монтирани аксиална реверсивна турбина (1), куплирана директно на ос (2) на променливо токов генератор (3), захванат е ребра към вътрешността на тръбния метален корпус (6), като в едно от ребрата и съответно в тръбния метален корпус (6) е осигурен отвор, през който преминават кабелите на променливо токовия генератор (3) към регулатор (4), при което регулаторът (4) е свързан с акумулаторна батерия (5) за захранване на телеметрично устройство (8) с вграден 3G модем, като регулаторът (4), акумулаторната батерия (5) и телеметричното устройство (8) са поместени във втори корпус (7), присъединен към тръбния метален корпус (6).

2. Енергийно независим логер съгласно претенция 1, характеризиращ се е това, че регулаторът (4) се състои от изправителен блок на трифазното променливо напрежение от променливо токовия генератор (3) и електронен елемент за регулиране на заряда на акумулаторната батерия (5).