CN102691609A - 一种基于管线输油动力的自持式发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电技术领域，特别是一种基于管线输油动力的自持式发电装置，包括：导流装置，与管线的输出接口连接；整流装置，与导流装置连接；转换装置，与整流装置连接；其中，转换装置包括：涡轮机构，与整流装置连接；主轴，与涡轮机构连接；发电机组，与主轴连接。本发明通过将发电装置串接在输油管线任意段接口上，在不影响管线功能和效率的情况下，能充分将输油管线内介质的流动动能转换为电能，进而实现了为特殊用电设备提供电源。

Description

一种基于管线输油动力的自持式发电装置

技术领域

 本发明涉及发电技术领域，特别是一种基于管线输油动力的自持式发电装置。

背景技术

目前，国内除常规水力、火力、风力发电、核动力发电外还采用移动汽、柴油机发电，但在无前述发电条件下，尤其是在特殊情况下和无动力及其电源的场合，利用特殊形式发电来完成用电需要就更显重要。紧急情况下临时铺设输油管线为任务车辆提供油料保障时，其特点是管线展开线长（几十公里），地形和使用环境复杂。输油管线输送的液体主要有水、油类（如汽油、煤油、柴油等），及其它非腐蚀性液体。输油管线可以与固定油库、加油站、油灌车、舰艇、油船或临时油库连接，组成远距离液体输送系统。当组成远距离液体输送系统时，需要采用无线通信方式来实现各种输送数据的传送，其电源就成为突出而必须解决的首要问题。同时，由于输油管线在实际使用过程中情况复杂，比如在输送轻质燃油时存在流量不固定，瞬时工作流量变动范围较大等问题，特别是输油时其管线必须隔爆。

因此，寻找一种既满足防爆要求，又能保证在不同流量条件下都能提供相对稳定的直流电源，同时还不能对输送介质能量产生较大的“压损”的电源装置就成了迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于管线输油动力的自持式发电装置，为了管道数据的无线传输以及输油管线的安全。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于管线输油动力的自持式发电装置，包括：

导流装置，与所述管线的输出接口连接，用于将所述管线中的液体导出；

整流装置，与所述导流装置连接，用于提升液体的流速和规整液体的流动状态；

转换装置，与所述整流装置连接，用于将所述管线内的液体动能转换为电能；

其中，所述转换装置包括：

涡轮机构，与所述整流装置连接，用于将液体的流动动能转化为所述涡轮机构的转动动能；

主轴，与所述涡轮机构连接，用于传递所述涡轮机构的转动动能；

发电机组，与所述主轴连接，用于将所述涡轮机构的转动动能转化为电能。

上述方案中，所述涡轮机构包括主叶片涡轮、异形角副叶轮、副轴和辅助增速叶轮；

所述主叶片涡轮和所述异形角副叶轮按进液方向依次设置在所述主轴上，所述主叶片涡轮通过轴承与所述整流装置连接；所述副轴通过传动副与所述主轴垂直连接；所述副轴的末端设有所述辅助增速叶轮。

上述方案中，所述转换装置还包括：

传动装置，与所述主轴和所述发电机组连接，用于传递扭矩使所述发电机组做功，并防止因所述发电装置而引起输油系统的爆炸。

上述方案中，所述发电装置还包括：

调节器，所述调节器与所述发电机组连接，用于将所述发电机组输出的电能调节成直流电压。

上述方案中，所述发电装置还包括：

蓄能装置，与所述发电机组连接，用于存储所述发电机组输出的电能。

上述方案中，所述发电装置还包括：

控制开关，所述控制开关与所述传动装置、所述调节器、所述蓄能装置连接，用于控制所述传动装置、所述调节器、所述蓄能装置的工作状态 。

上述方案中，所述发电装置还包括：

分流装置，所述分流装置的一端分别与所述管线的输出接口、所述导流装置的一端连接，所述分流装置的另一端与所述导流装置的另一端连接，所述分流装置用于调节所述导流装置中液体的流速。

上述方案中，所述发电装置还包括：

传感装置，与所述主轴连接，用于测量所述转换装置的转速和/或温度。

上述方案中，所述发电装置还包括：

显示装置，与所述传感装置连接，用于显示所述传感装置的测量结果。

与现有技术相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：

本发明通过将发电装置串接在输油管线任意段接口上，在不影响管线功能和效率的情况下，能充分将输油管线内介质的流动动能转换为电能，进而实现了为特殊用电设备提供电源。

附图说明

图1是本发明实施例提供的发电装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中涡轮机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细地说明。

如图1所示，为本发明具体实施例所述的一种基于管线输油动力的自持式发电装置的结构示意图。由图中可知，该发电装置包括：导流装置3，与管线1的输出接口连接，用于将管线1中的液体导出；整流装置5，与导流装置3连接，用于提升液体的流速和规整液体的流动状态；转换装置，与整流装置5连接，用于将管线1内的液体动能转换为电能。

转换装置包括：涡轮机构6，涡轮机构6与整流装置5连接，用于将液体的流动动能转化为涡轮机构6的转动动能；主轴7，与涡轮机构6连接，用于传递涡轮机构6的转动动能；发电机组13，与主轴7连接，用于将涡轮机构6的转动动能转化为电能；传动装置11，与主轴7和发电机组13连接，用于传递扭矩使发电机组做功，并防止因发电装置而引起输油系统的爆炸。

在通常情况下，每段输油管线之间都有连接接口，本发明实施例的发电装置可以安装于该连接接口处，导流装置3与输油管线1的输出接口2连接，输出接口2可以是法兰式接口、槽头式接口或者承插式接口，同时本实施例的发电装置的出口端16与输油管线的下游端连接，即可将输油管道中的液体输入本发电装置中进行发电。

其中，整流装置5与导流装置3连接，整流装置5可以将经过导流装置3后流入的液体进行导向提速，以便冲击涡轮机构6上的叶片，进而实现以一定的速度带动主轴7的旋转。

其中，传动装置11可以是防爆联轴器，或者是可移动式刚性联轴器、固定式刚性联轴器或弹性联轴器，本发明并不限定传动装置的具体类型。

其中，发电机组13与主轴7连接，当主轴7的旋转达到额定值时，发电机组13开始发电。具体而言，发电机组13可以是微型发电机，或者是汽车用发电机或调速型发电机等，本发明并不限定发电机组的具体类型。

在本实施例中，发电装置还包括分流装置4，分流装置4与导流装置3属于并行连接，也就是说，分流装置4的一端分别与输油管线1的输出接口2、导流装置3的一端连接；分流装置4另一端与导流装置3的另一端连接。输油管线1中的液体的流量是随机变量，可以通过分流装置的自动调节分流的作用，使得进入导流装置的流量稳定在理论值中，也就是说，当输油管线1中的液体流量增加到某一值时（一般是确保发电机正常工作范围内的最高理论值），分流装置4开始伴随流量的增减而自动进行调节分流动作，来确保发电机的正常工作。

在本实施例中，发电装置还包括：调节器14，调节器14与发电机组13连接，用于将发电机组13输出的电能调节成额定的直流电压。具体而言，本实施例的调节器可以是电子调节器、逆变电源调节器或者升降压稳压电源调节器等，本发明并不限定调节器的具体类型。

    在本实施例中，发电装置还包括蓄能装置12，与发电机组13连接，用于存储发电机组输出的电能。具体而言，本实施例的蓄能装置可以是高能蓄电池，或者是普通型铅酸蓄电池、锂电池等，本发明并不限定蓄能装置的具体类型。

本实施例中，发电装置还包括传感装置10，与主轴7连接，用于测量转换装置的转速和/或温度。具体而言，传感装置10可以包括转速传感器和/或温度传感器等，本发明并不限定传感装置的具体类型。

本实施例中，发电装置还包括显示装置，与传感装置10连接，用于显示传感装置10测量的转速和/或温度。具体而言，显示装置可以是显示电器仪表8，其可以显示电压、电流、功率、安时、温度等数值；也可以是流量仪表9，其可以显示瞬时流量、转速、累计量显示等内容，本发明并不限定显示装置的类型和显示内容。

本实施例中，发电装置还包括控制开关15，控制开关15与传动装置11相连。具体而言，当将控制开关15置于“开启”位置时，传动装置11吸合，此时可带动发电机组13运转发电；当将控制开关15置于“停机”位置时，传动装置11分离，此时发电机组13停止运转不发电。另外，控制开关15还可以与调节器14、蓄能装置12相连；具体而言，当控制开关15置于“合”位置时，所有电路接通调节器14工作、蓄能装置12蓄电；将开关置于“断”位置时，所有电路关闭，调节器14、蓄能装置12停止工作，进而实现对发电装置的控制。

由于管道流量变化范围大，目前科研技术、工业生产领域的涡轮和叶轮结构，如普通螺旋式涡轮、直旋片式涡轮、混流半闭式叶轮、以及闭式单双吸叶轮等，不能提供适当的转速给发电机组，进而不能满足本发明所述使用条件。因此，本发明的实施例中提供了一种具有主叶片涡轮备装异形角度副叶轮，再附加改变角度辅助增速叶轮的“备角涡轮”结构，以实现充分吸收小流速低能量并保持适当转速的目的，进而解决了上述问题。

具体而言，如图2所示，为本发明具体实施例所述的涡轮机构的结构示意图。由图中可知，涡轮机构包括主叶片涡轮6-1、异形角副叶轮6-2、副轴6-3和辅助增速叶轮6-4。主叶片涡轮6-1和异形角副叶轮6-2按进液方向依次设置在主轴7上，其中主叶片涡轮6-1通过轴承6-5与整流装置5连接，副轴6-3通过传动副6-6与主轴7垂直连接，辅助增速叶轮6-4设置在副轴6-3的末端。副轴6-3由轴承副6-7支承，末端设有锁母6-8对辅助增速叶轮6-4限位。

其中，主叶片涡轮6-1、异形角副叶轮6-2与主轴7串连形成主动力，辅助增速叶轮6-4通过副轴6-3、传动副6-6与主轴7并联形成合力。由于流体经过整流装置5提速变角度后，形成多组高能量流束体作用给主叶片涡轮6-1上，此时流束体改变，再经备装的异形角副叶轮6-2和辅助增速叶轮6-4的共同作用，充分保证动力转速。 

为了更好说明本发明的实施例，现具体说明本发明的实现过程。

使用本发电装置时将法兰式接口与管线上游端连接，将装置出口端与管线下游端连接好后即可使用。发电装置前部三通形成两条通道，导流装置和分流装置，导流装置后端依次连接装有整流装置、涡轮机构、主轴及其它附属件。当管线中流体开始流动时，由于分流装置处于关闭状态，流体首先经导流装置进入整流装置被导向提速，再冲击作用在备角涡轮的特殊叶片上，使之以一定的速度带动主轴旋转。主轴由轴承支承，其另一端装有发讯盘和防爆联轴器，到此为止上述部件全部为内置式装配，即零部件都与输送液体相接触。由于防爆联轴器的旋转将驱动微型发电机的转动，当旋转速度达到额定值时，微型发电机开始发电，再经电子调节器调整成稳定的额定直流电压，并输送到高能蓄电池蓄电待用。当不需要本发电装置工作且又不分离输油管线时，可以通过控制开关分离传动装置，使发电机组停滞运转，同时还可以通过控制开关的转换合断位置，驱使调节器和蓄能装置脱离工作状态。

综上所述，本发明通过将发电装置串接在输油管线任意段接口上，在不影响管线功能和效率的情况下，充分将输油管线内介质的流动动能转换为电能，进而实现为特殊用电设备提供电源。而且本发明可以自动调整介质流动的流量，能够实现发电机的稳步发电。本发明中的防爆传动装置，可以降低发电过程中的爆炸事件对输油管线造成的危险性。

本发明与现有技术中采用普通蓄电池和太阳能电池供电技术相比，具有不受自然环境、气候条件的影响，无需人员看守，可长期连续不断、安全有效地提供所需电源的显著优势。尤其是应急突发事件和抵御自然灾害实施救援特别情况下，作为机动布线提供后勤保障，适应满足现代化、自动化、信息化需求，更显其特殊实用价值，具有广泛的推广应用前途。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，包括：

导流装置，与所述管线的输出接口连接，用于将所述管线中的液体导出；

整流装置，与所述导流装置连接，用于提升液体的流速和规整液体的流动状态；

转换装置，与所述整流装置连接，用于将所述管线内的液体动能转换为电能；

其中，所述转换装置包括：

涡轮机构，与所述整流装置连接，用于将液体的流动动能转化为所述涡轮机构的转动动能；

主轴，与所述涡轮机构连接，用于传递所述涡轮机构的转动动能；

发电机组，与所述主轴连接，用于将所述涡轮机构的转动动能转化为电能。

2.根据权利要求1所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于：所述涡轮机构包括主叶片涡轮、异形角副叶轮、副轴和辅助增速叶轮；

所述主叶片涡轮和所述异形角副叶轮按进液方向依次设置在所述主轴上，所述主叶片涡轮通过轴承与所述整流装置连接；所述副轴通过传动副与所述主轴垂直连接；所述副轴的末端设有所述辅助增速叶轮。

3.根据权利要求1或2所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述转换装置还包括：

传动装置，与所述主轴和所述发电机组连接，用于传递扭矩使所述发电机组做功，并防止因所述发电装置而引起输油系统的爆炸。

4.根据权利要求3所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括：

调节器，所述调节器与所述发电机组连接，用于将所述发电机组输出的电能调节成直流电压。

5.根据权利要求4所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括：

蓄能装置，与所述发电机组连接，用于存储所述发电机组输出的电能。

6.根据权利要求5所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括：

控制开关，所述控制开关与所述传动装置、所述调节器、所述蓄能装置连接，用于控制所述传动装置、所述调节器、所述蓄能装置的工作状态 。

7.根据权利要求1所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括：

分流装置，所述分流装置的一端分别与所述管线的输出接口、所述导流装置的一端连接，所述分流装置的另一端与所述导流装置的另一端连接，所述分流装置用于调节所述导流装置中液体的流速。

8.根据权利要求1所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括：

传感装置，与所述主轴连接，用于测量所述转换装置的转速和/或温度。

9.根据权利要求8所述的基于管线输油动力的自持式发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括：

显示装置，与所述传感装置连接，用于显示所述传感装置的测量结果。

Images