CN105332848B - 一种供水管网在线监测仪表自发电装置及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于输配水技术领域，具体涉及一种供水管网在线监测仪表自发电装置及应用。所述自发电装置由接线盒、套管、叶轮轴、圆环和叶片组成；所述圆环固定在套管底部，所述套管套在叶轮轴上；所述叶片一端固定在叶轮轴底部，一端固定于圆环上。具体应用方法为：在正常运行的供水管网管道上带压打孔，孔径与圆环外径相同；将自发电装置插入管道，直至叶轮轴底部到达管道底部；推动套管将圆环推入管道内，固定在圆环上的叶片受力变形为螺旋状；将套管固定在管道外部。本发明的自发电装置可直接在正常运行的供水管网上安装，方便快捷，产电量能保证在线监测仪表的实时数据传输，为供水管网的智能化管理提供了有利保障。

Description

一种供水管网在线监测仪表自发电装置及应用
技术领域
本发明属于输配水技术领域，具体涉及一种供水管网在线监测仪表自发电装置及应用。
背景技术
在线监测数据反映供水管网的运行状况，是开展供水管网智能化管理的依据，其数据的实时传输直接影响到开展供水管网智能化管理的成败，制约在线监测数据实时传输的最大问题是在线监测仪表的供电问题。
国内在线监测仪表的供电方式主要有三种：交流电供电、太阳能供电和电池供电。布局分散的各种在线监测仪表，采用交流电供电布线是极其困难的，而且需要付出巨大的财力和物力；采用太阳能电池又存在丢失和安装不便的问题；而采用电池供电，电量有限，在线监测数据只能以一定频率向监测中心的数据库传输数据，无法实现数据的实时传输。
目前，利用管道中流体动力学发电的技术主要有机械式和非机械式两种方式，机械式发电是管道内水体流动促使发电装置的机械部件旋转产生电能，优点是产生的电量充足，缺点是发电装置安装不方便，且发电装置的机械部件使用寿命短。非机械式发电是利用管道内水体的液位变化发电，优点是不使用机械部件，缺点是产生电量少。
在CN204301790U和103940483A中，都是利用水流发电的流量检测装置，安装时都需要切断供水管道，在安装位置前后设置阀门，便于该发电装置的安装和故障维修。供水管网的正常运行关系重大，不能轻易切断，更不能出现断水，而且安装阀门造成的局部水头损失会使居民用户的服务水压降低。如果发电装置安装在旁通管上，旁通管两端距离较近时水头压差几乎相等，旁通管中没有水流流动，发电装置不发电或是发电量微乎其微。只有旁通管两端距离足够远才能满足发电要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种供水管网在线监测仪表自发电装置及应用，具体方案如下：
一种供水管网在线监测仪表自发电装置，所述自发电装置由接线盒1、套管2、叶轮轴3、圆环4和叶片5组成；所述接线盒1与叶轮轴3相连；所述圆环4固定在套管2底部，所述套管2套在叶轮轴3上；所述叶片5一端固定在叶轮轴3底部，一端固定于圆环4上。
进一步地，所述接线盒1中的电量管理模块包括自发电单元、蓄电单元和变电单元；所述自发电单元将叶轮轴3旋转的机械能转换为电能，并配有稳压器，避免瞬间电压过高发生短路；蓄电单元将富余电能存储，保证电能的供需平衡；变电单元调节输出电压的范围为0～30V。
进一步地，所述叶片5材质为耐磨的柔性材料，数量为3～6个，叶片上下固定夹角0～30°，宽度10～100mm；所述叶轮轴3直径10～100mm。
进一步地，所述自发电装置为水力发电装置，水体流过叶片5时，叶片5转动从而推动叶轮轴3旋转发电。
进一步地，所述自发电装置外部采用隔电材料，避免干扰在线监测仪表电子信号传输，内部采用防水材料，防止电子元件受潮。
如上所述的一种供水管网在线监测仪表自发电装置的应用：所述自发电装置用于所有供水管网在线监测仪表的直流供电，包括温度计、pH计、电导率探头、余氯计、浊度计、ORP计、压力计或流量计；也可以用于检修井内的照明和其他设备用电。
进一步地，所述自发电装置安装于供水主干管道上，安装方式为插入式，具体方法为：在正常运行的供水主干管道上带压打孔，孔径与圆环4外径相同；将自发电装置插入管道，直至叶轮轴3底部到达管道底部；推动套管2将圆环4推入管道内，固定在圆环4上的叶片5受力变形为螺旋状；将套管2固定在管道外部，固定方式为螺纹连接、焊接或法兰连接，并做防漏处理。
进一步地，所述自发电装置安装于旁通管路上，具体方法为：
a.将自发电装置插入管段，直至叶轮轴3底部到达管段底部；推动套管2将圆环4推入管段内，固定在圆环4上的叶片5受力变形为螺旋状；将套管2固定在管段外部，固定方式为螺纹连接、焊接或法兰连接，并做防漏处理，得到预装自发电装置的管段；将管段封装为一种对接式的短节，所述短节接口直径为DN100～250，接口为螺纹、法兰或对夹；
b.在供水主干管上的阀门前后打孔安装旁通管路，旁通管路直径为DN100～250，旁通管路与主干管连接方式为焊接；将步骤a得到的对接式的短节与旁通管路连接，连接方式为螺纹连接、法兰连接或对夹连接；在旁通管路上设置阀门以备检修或更换短节时切断水流。
进一步地，当自发电装置供电电压不能满足在线监测仪表用电时，自发电装置停止向在线监测仪表供电，在蓄电单元完成蓄电后再进行供电。
本发明具有以下优点：
所述自发电装置为水力发电装置，节能环保；输出电压范围可调节，可应用于不同型号的在线监测仪表，适用范围广；自发电装置安装方式为插入式，可直接在正常运行的供水管网上安装，安装方便快捷，不会对供水管网造成影响，产生电量能够保证在线监测仪表的实时数据传输，为供水管网的智能化管理提供了有利保障；自发电装置外部为绝缘材料，不影响在线监测仪表的电信号传输。
附图说明
图1是自发电装置聚拢状态的结构图。
图2是自发电装置的安装效果图。
图3是实施例1中自发电装置的叶片效果图。
图4是实施例2中自发电装置在旁通管上的安装示意图。
图5是实施例2中自发电装置的剖视图。
其中，1-接线盒，2-套管，3-叶轮轴，4-圆环，5-叶片，6-管段，7-短节。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
以某个大型城市的供水管网为例，供水管网的供水压力范围为30-60m，管道内水体流速范围为0.4～0.8m/s，将本发明所述的自发电装置安装于DN400的配水管道上，向安装在管道上的在线余氯计供电，余氯计的供电压力需求为DC24V。
如图1所示，一种供水管网在线监测仪表自发电装置，由接线盒1、套管2、叶轮轴3、圆环4和叶片5组成；所述圆环4固定在套管2底部，所述套管2固定在叶轮轴3上；所述叶片5一端固定在叶轮轴3底部，一端固定于圆环4上。所述接线盒的电量管理模块包括自发电单元、蓄电单元和变电单元。所述自发电装置外部采用隔电材料，避免干扰在线监测仪表电子信号传输，内部采用防水材料，防止电子元件受潮。
图1反映的是自发电装置的聚拢状态，为安装在管道上之前自发电装置的自然状态，图2是自发电装置安装在管道上之后的效果图，图3是本实施例中自发电装置的叶片效果图，所述自发电装置的叶片材质、叶片数量、叶片上下固定夹角a、叶片宽度d、叶轮轴直径D均由试验确定，具体为：叶片采用304型不锈钢，叶片数量为3个，叶片上下固定夹角为30°、叶片宽度60mm、叶轮轴直径60mm。
如图2所示，所述自发电装置的安装方式为插入式，具体应用方法为：在正常运行的供水管网管道上带压打孔，孔径为90mm；将自发电装置插入管道，直至叶轮轴3底部到达管道底部；推动套管2将圆环4推入管道内，圆环4的外径与孔径相同，为90mm，固定在圆环4上的叶片5受力变形为螺旋状；将套管2固定在管道外部，固定方式为螺纹连接、焊接或法兰连接，并加密封圈做防漏处理。
如图3所示，自发电装置为水力发电装置，水体流过叶片5时，叶片5转动从而推动叶轮轴3旋转发电。所述接线盒中，发电单元将叶轮轴3旋转的机械能转换为电能，电压范围为40～80V，并配有稳压器，避免瞬间电压过高发生短路；蓄电单元将富余电能存储，当供电不足时停止向在线余氯计供电，同时进行蓄电，保证了电能的供需平衡；变电单元自动将输出电压调节为DC24V。
实施例2
如图4和图5所示，自发电装置还可应用于旁通管上，具体方法为：
a.将自发电装置插入管段，直至叶轮轴3底部到达管段底部；推动套管2将圆环4推入管段内，固定在圆环4上的叶片5受力变形为螺旋状；将套管2固定在管段外部，固定方式为螺纹连接、焊接或法兰连接，并做防漏处理，得到预装自发电装置的管段；将管段封装为一种对接式的短节，所述短节接口直径为DN100～250，接口为螺纹、法兰或对夹；
b.在供水主干管上的阀门前后打孔安装旁通管路，旁通管路直径为DN100～250，旁通管路与主干管连接方式为焊接；将步骤a得到的对接式的短节与旁通管路连接，连接方式为螺纹连接、法兰连接或对夹连接；在旁通管路上设置阀门以备检修或更换短节时切断水流。
所述封装后的自发电装置利用水流发电，供给在线监测仪表和阀门检修井内照明用电。当自发电装置供电电压不足时，可以停止向在线监测仪表供电，在蓄电单元完成蓄电后再进行供电。
本发明的自发电装置可用于所有供水管网在线监测仪表的直流供电，包括温度计、pH计、电导率探头、余氯计、浊度计、ORP计、压力计、流量计等；也可以用于检修井内的照明和其他设备用电。本发明提供的解决方案安装方便，可以有效地应用到其他流体发电的领域中，如天然气行业等，以达到利用流体发电满足远程监测仪表供电的应用效果。
在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种供水管网在线监测仪表自发电装置，所述自发电装置由接线盒(1)、套管(2)、叶轮轴(3)、圆环(4)和叶片(5)组成；所述接线盒(1)与叶轮轴(3)相连；所述圆环(4)固定在套管(2)底部，所述套管(2)套在叶轮轴(3)上；所述叶片(5)一端固定在叶轮轴(3)底部，一端固定于圆环(4)上，所述接线盒(1)中的电量管理模块包括自发电单元、蓄电单元和变电单元；所述自发电单元将叶轮轴(3)旋转的机械能转换为电能，并配有稳压器，避免瞬间电压过高发生短路；蓄电单元将富余电能存储，保证电能的供需平衡；变电单元调节输出电压的范围为0～30V；所述叶片(5)数量为3～6个，叶片上下固定夹角0～30°，宽度10～100mm；所述叶轮轴(3)直径10～100mm；水体流过叶片(5)时，叶片(5)转动从而推动叶轮轴(3)旋转发电，当自发电装置供电电压不能满足在线监测仪表用电时，自发电装置停止向在线监测仪表供电，在蓄电单元完成蓄电后再进行供电；其特征在于，所述自发电装置使用插入式的方法安装于供水主干管道上或供水旁通管路上：
所述安装于供水主干管道上是先在正常运行的供水主干管道上带压打孔，孔径与圆环(4)外径相同，将自发电装置插入管道，直至叶轮轴(3)底部到达管道底部；推动套管(2)将圆环(4)推入管道内，固定在圆环(4)上的叶片(5)受力变形为螺旋状；将套管(2)固定在管道外部，固定方式为螺纹、焊接或法兰连接，并做防漏处理；
所述安装于供水旁通管路上包括：
a.将自发电装置插入管段，直至叶轮轴(3)底部到达管段底部；推动套管(2)将圆环(4)推入管段内，固定在圆环(4)上的叶片(5)受力变形为螺旋状；将套管(2)固定在管段外部，用螺纹、焊接或法兰连接，并做防漏处理，得到预装自发电装置的管段；将管段封装为一种对接式的短节，所述短节接口直径为DN100～250，接口为螺纹、法兰或对夹；
b.在供水主干管上的阀门前后打孔安装旁通管路，旁通管路直径为DN100～250，旁通管路与主干管采用焊接连接；将步骤a得到的对接式的短节与旁通管路连接，连接方式为螺纹、法兰或对夹连接；在旁通管路上设置阀门以备检修或更换短节时切断水流。
2.如权利要求1所述的一种供水管网在线监测仪表自发电装置的应用，其特征在于，所述自发电装置用于所有供水管网在线监测仪表的直流供电，包括温度计、pH计、电导率探头、余氯计、浊度计、ORP计、压力计或流量计。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020234596A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Electro Mechanical Developments Limited Fluid monitoring apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111396231A (zh) * 2020-01-21 2020-07-10 兰州理工大学 一种用于变截面管道的集成发电装置
CN115112164A (zh) * 2021-03-17 2022-09-27 安徽欧泰祺智慧水务科技有限公司 基于无源自供电的管网监测装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201497522U (zh) * 2009-08-28 2010-06-02 卢义兵 利用自身流体发电的管道流体监测系统
KR100982352B1 (ko) * 2009-10-06 2010-09-14 인시스글로벌 주식회사 소수력 발전기
CN202165203U (zh) * 2011-04-11 2012-03-14 朱军 供水管网发电装置
CN104727382A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 西安北斗星数码信息股份有限公司 一种具有垂直式自发电功能的自来水管网
CN104747355A (zh) * 2015-03-02 2015-07-01 邓允河 一种垂直轴水力发电机
CN205135887U (zh) * 2015-11-03 2016-04-06 清华大学 一种供水管网在线监测仪表自发电装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020234596A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Electro Mechanical Developments Limited Fluid monitoring apparatus

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