CN109441698A - 一种带有流量检测功能的流体发电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测仪器技术领域，尤其涉及一种带有流量检测功能的流体发电系统及方法；所述流量检测功能的流体发电系统包括所述流体发电装置、所述电能储存装置和所述中央处理器；利用流道上的水流发电，并根据三相发电机产生的电流的相变频率及预设的管路截面积计算得到流量值，产生的工作电能还可进行存储以为其他用电器供电，节约资源，减少了为其他用电器供电使用柴油发电机或汽油发电机而产生的环境污染；且本发明有效利用了流体的动能；本发明实现了将发电装置与流量测量装置一体化，集成度高、安装和操作方便。

Description

一种带有流量检测功能的流体发电系统及方法

技术领域

本发明涉及检测仪器技术领域，尤其涉及一种带有流量检测功能的流体发电系统及方法。

背景技术

在水流监测系统中，用于灌溉系统中的流量传感器是用于检测灌溉阀门进水量和出水量的器件；流量传感器在自动节水灌溉系统中应用越来越多。

水流发电装置将水流的势能转化为电能是一种节能环保的产品，但是现有水流发电装置通常为大型发电装置，通常需要较大的水流来发电，并没有可以应用于灌溉或类似于灌溉系统的小型发电装置。所以流量传感器等自动节水灌溉系统中电器件的用电通常需要汽油发电装置、柴油发电装置或国家电网的电，此类用电耗费资源且汽油发电装置、柴油发电装置发电污染环境，而灌溉时水泵将水泵送到阀门后，水流已不需要具有很大的动能，过多的动能还容易造成阀门的损坏。而且分别单独操控发电装置和流量传感器会给用户带来操作、维护和安装的不便，同时还会因接线复杂影响使用的可靠性。

因此，针对上述问题，本发明就提供一种新的带有流量检测功能的流体发电系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有流量检测功能的流体发电系统及方法，通过所述流体发电装置和所述中央处理器将水流发电装置引入自动节水灌溉系统中，为水流传感器等自动节水灌溉系统中电器件供电，以解决现有流量传感器和发电机都只能完成单一功能，浪费经过流量传感器的流体的动能和给传感器供电的发电机需要消耗汽油、柴油等供能，浪费资源，且汽油发电、柴油发电或国家电网供电耗费资源且容易污染环境的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种带有流量检测功能的流体发电系统，包括：流体发电装置，用于获取经过管路内流体的流速，并将该流速转化为工作电能输出给中央处理器；中央处理器，用于将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速，根据水流速与预设的管路截面积计算得到流量值，输出流量值至终端，并将流体发电装置传输的工作电能输出给电能储存装置；电能储存装置，用于储存接收的工作电能，并通过电能储存装置的电能输出端将储存的电能输出给用电负载。

进一步地，所述流体发电装置包括三相发电机；所述中央处理器将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速为：所述中央处理器根据接收的三相发电机产生的电流的相变频率生成对应的水流速。

进一步地，中央处理器，还用于将水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路；还包括电能输出开关电路，用于根据接收的开启信号和关闭信号控制电能储存装置的电能输出端开启和关闭，从而实现对连接在电能储存装置的电能输出端的用电负载的供电自动控制。

进一步地，所述中央处理器包括流量计算单元和电能处理单元；所述流量计算单元用于根据接收的电流的相变频率生成对应的水流速，并根据该水流速与预设的管路截面积计算得到流量值；所述电能处理单元用于将实时接收的工作电能输出给电能储存装置；所述电能处理单元还用于获取所述流量计算单元生成的水流速，并将该水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路。

进一步地，所述流量计算单元和所述电能处理单元分别与所述流体发电装置电连接；所述终端与所述流量计算单元；所述电能处理单元和所述电能输出开关电路分别与所述电能储存装置电连接；所述电能输出开关电路与所述电能处理单元电连接。

进一步地，还包括为所述中央处理器供电的工作电源。

进一步地，所述流体发电装置还包括置于管路流道内的发电机驱动机构；所述发电机驱动机构包括末端设有第一驱动磁铁的叶轮传动机构，与所述三相发电机的转子连接的驱动转子；所述驱动转子内设第二驱动磁铁；所述第二驱动磁铁与所述第一驱动磁铁对应磁吸设置。

进一步地，所述流体发电装置还包括设置于所述叶轮传动机构外，用于限定流体流经所述叶轮传动机构时方向的水流向限制壳，该水流向限制壳上设有进液口和出液口。

本发明还提供的一种应用如上任一所述带有流量检测功能的流体发电系统实现发电并测流量的方法，包括以下步骤：用流体发电装置获取经过管路内流体的流速，并将该流速转化为工作电能输出给中央处理器；用中央处理器将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速，根据水流速与预设的管路截面积计算得到流量值，输出流量值至终端，并将流体发电装置传输的工作电能输出给电能储存装置；用电能储存装置储存接收的工作电能，并通过电能储存装置的电能输出端将储存的电能输出给用电负载。

进一步地，还包括：用中央处理器将水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路；用电能输出开关电路，根据接收的开启信号和关闭信号控制电能储存装置的电能输出端开启和关闭，从而实现对连接在电能储存装置的电能输出端的用电负载的供电自动控制。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

本发明提供的带有流量检测功能的流体发电系统采用包括所述流体发电装置、所述电能储存装置和所述中央处理器的设计，利用流道上的水流发电，并根据三相发电机产生的电流的相变频率及预设的管路截面积计算得到流量值，产生的工作电能还可进行存储以为其他用电器供电，节约资源，减少了为其他用电器供电使用柴油发电机或汽油发电机而产生的环境污染；且本发明有效利用了流体的动能；本发明实现了将发电装置与流量测量装置一体化，集成度高、安装和操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中所述带有流量检测功能的流体发电系统的电器连接框图；

图2为本发明中所述流体发电装置置于管路上时的立体视图；

图3为本发明中所述流体发电装置置于管路上时的结构实体图(剖视图)；

图4为本实施例中所述流体发电装置的主视图；

图5为本实施例中所述流体发电装置的结构示意图；

图6为本实施例中所述方法的步骤框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1所示，本实施例提供的一种带有流量检测功能的流体发电系统，包括：流体发电装置，用于获取经过管路内流体的流速，并将该流速转化为工作电能输出给中央处理器；中央处理器，用于将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速，根据水流速与预设的管路截面积计算得到流量值，输出流量值至终端，并将流体发电装置传输的工作电能输出给电能储存装置；电能储存装置，用于储存接收的工作电能，并通过电能储存装置的电能输出端将储存的电能输出给用电负载。

参见图1所示，本实施例中所述流体发电装置包括三相发电机；所述中央处理器将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速为：所述中央处理器根据接收的三相发电机产生的电流的相变频率生成对应的水流速。

本实施例中所述中央处理器，还用于将水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路；还包括电能输出开关电路，用于根据接收的开启信号和关闭信号控制电能储存装置的电能输出端开启和关闭，从而实现对连接在电能储存装置的电能输出端的用电负载的供电自动控制。

参见图1所示，本实施例中所述中央处理器包括流量计算单元和电能处理单元；所述流量计算单元用于根据接收的电流的相变频率生成对应的水流速，并根据该水流速与预设的管路截面积计算得到流量值；所述电能处理单元用于将实时接收的工作电能输出给电能储存装置；所述电能处理单元还用于获取所述流量计算单元生成的水流速，并将该水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路。

参见图1所示，本实施例所述流量计算单元和所述电能处理单元分别与所述流体发电装置电连接；所述终端与所述流量计算单元；所述电能处理单元和所述电能输出开关电路分别与所述电能储存装置电连接；所述电能输出开关电路与所述电能处理单元电连接。

参见图1所示，本实施例还包括为所述中央处理器供电的工作电源。

参见图3、图4、图5所示，本实施例中所述流体发电装置还包括置于管路流道内的发电机驱动机构；所述发电机驱动机构包括末端设有第一驱动磁铁303的叶轮传动机构，与所述三相发电机的转子连接的驱动转子；所述驱动转子内设第二驱动磁铁304；所述第二驱动磁铁与所述第一驱动磁铁对应磁吸设置。

参见图2、图3、图4、图5所示，本实施例中所述流体发电装置包括上端的三相发电机1、下端的叶轮传动机构以及连接于所述三相发电机与所述叶轮传动机构之间的密封磁力传动接头；其中，所述密封磁力传动接头包括设置于所述叶轮传动机构的叶轮上端的第一传动限位插槽301，与所述三相发电机的电机轴101对应固定的第二传动限位插槽302，和置于所述第一传动限位插槽与所述第二传动限位插槽之间的隔水套31；所述第一传动限位插槽与所述第二传动限位插槽对应插装；所述第一传动限位插槽的侧壁上设有第一驱动磁铁303，所述第二传动限位插槽的侧壁上设有与所述第一驱动磁铁位置对应且与之呈磁吸设置的第二驱动磁铁304。所述发电机驱动机构包括所述叶轮传动机构以及所述密封磁力传动接头。

参见图2、图3、图4、图5所示，本实施例中所述流体发电装置还包括罩设于所述第二传动限位插槽上的电机保护盖11，所述三相发电机置于所述电机保护盖内；所述第二传动限位插槽的内壁与所述第二传动限位插槽间隔设置；该电机保护盖11内设有隔板111，该隔板111将所述电机保护盖内部分隔为上部的电机容置腔112和下部的第二限位插槽罩设槽113，所述三相发电机置于所述电机容置腔内，所述电机轴穿过所述隔板伸入所述第二限位插槽罩设曹，与所述第二传动限位插槽的上端连接；所述第二传动限位插槽与所述第二限位插槽罩设曹的内壁之间间隔设置。将水流与三相发电机隔绝，对电机进行保护，且所述电机保护盖便于与所述隔水套或叶轮传动机构固定安装。本实施例中沿所述隔水套31周向设有安装座311，所述安装座与所述电机保护盖对应连接；所述隔水套下表面设有转轴插槽312，所述叶轮传动机构的叶轴201与所述转轴插槽对应插装固定，所述叶轴与所述电机轴呈同轴设置。本实施例中所述叶轮传动机构还包括套设于所述叶轴201上的转动轮毂21和沿该转动轮毂周向间隔布设的多个叶片202，且各所述叶片以所述转动轮毂外壁为中心呈放射状布设；所述第一传动限位插槽设置于所述转动轮毂上端。沿所述转动轮毂高度方向在该转动轮毂上间隔设有上端板211和下端板212；各所述叶片均沿所述转动轮毂的高度方向设置，各所述叶片的上、下两端分别与所述上端板和所述下端板对应连接。

参见图3、图4、图5所示，本实施例中所述流体发电装置还包括设置于所述叶轮传动机构外，用于限定流体流经所述叶轮传动机构时方向的水流向限制壳22；该水流向限制壳上端与所述安装座连接，下部设有进液口221和出液口；本实施例中所述进液口和所述出液口一体设置，该水流向限制壳的横截面为半圆形，且所述水流向限制壳的两侧壁均平行于所述叶轴。限定水流方向，增强水流对所述叶片的正向冲击力。

参加图2、图3所示，本实施例中所述叶轮传动机构穿装于基管4内，所述安装座与基管4上的安装基座间通过螺栓对应连接固定。所述叶轴垂直于所述基管的长度方向设置；优选的，所述水流向限制壳的进液口和出液口分设于该叶轮传动机构的进液端和出液端。

参见图6所示，本实施例还提供的一种应用如上任一所述带有流量检测功能的流体发电系统实现发电并测流量的方法，包括以下步骤：用流体发电装置获取经过管路内流体的流速，并将该流速转化为工作电能输出给中央处理器；用中央处理器将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速，根据水流速与预设的管路截面积计算得到流量值，输出流量值至终端，并将流体发电装置传输的工作电能输出给电能储存装置；用电能储存装置储存接收的工作电能，并通过电能储存装置的电能输出端将储存的电能输出给用电负载。

还包括：用中央处理器将水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路；用电能输出开关电路，根据接收的开启信号和关闭信号控制电能储存装置的电能输出端开启和关闭，从而实现对连接在电能储存装置的电能输出端的用电负载的供电自动控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，包括：

流体发电装置，用于获取经过管路内流体的流速，并将该流速转化为工作电能输出给中央处理器；

中央处理器，用于将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速，根据水流速与预设的管路截面积计算得到流量值，输出流量值至终端，并将流体发电装置传输的工作电能输出给电能储存装置；

电能储存装置，用于储存接收的工作电能，并通过电能储存装置的电能输出端将储存的电能输出给用电负载。

2.根据权利要求1所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，所述流体发电装置包括三相发电机；所述中央处理器将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速为：所述中央处理器根据接收的三相发电机产生的电流的相变频率生成对应的水流速。

3.根据权利要求1所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，中央处理器，还用于将水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路；

还包括电能输出开关电路，用于根据接收的开启信号和关闭信号控制电能储存装置的电能输出端开启和关闭，从而实现对连接在电能储存装置的电能输出端的用电负载的供电自动控制。

4.根据权利要求3所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，所述中央处理器包括流量计算单元和电能处理单元；所述流量计算单元用于根据接收的电流的相变频率生成对应的水流速，并根据该水流速与预设的管路截面积计算得到流量值；所述电能处理单元用于将实时接收的工作电能输出给电能储存装置；所述电能处理单元还用于获取所述流量计算单元生成的水流速，并将该水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路。

5.根据权利要求4所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，所述流量计算单元和所述电能处理单元分别与所述流体发电装置电连接；所述终端与所述流量计算单元；所述电能处理单元和所述电能输出开关电路分别与所述电能储存装置电连接；所述电能输出开关电路与所述电能处理单元电连接。

6.根据权利要求5所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，还包括为所述中央处理器供电的工作电源。

7.根据权利要求6所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，所述流体发电装置还包括置于管路流道内的发电机驱动机构；所述发电机驱动机构包括末端设有第一驱动磁铁的叶轮传动机构，与所述三相发电机的转子连接的驱动转子；所述驱动转子内设第二驱动磁铁；所述第二驱动磁铁与所述第一驱动磁铁对应磁吸设置。

8.根据权利要求7所述带有流量检测功能的流体发电系统，其特征在于，所述流体发电装置还包括设置于所述叶轮传动机构外，用于限定流体流经所述叶轮传动机构时方向的水流向限制壳，该水流向限制壳上设有进液口和出液口。

9.一种应用权利要求3-8中任一所述带有流量检测功能的流体发电系统实现发电并测流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

用流体发电装置获取经过管路内流体的流速，并将该流速转化为工作电能输出给中央处理器；

用中央处理器将实时接收的工作电能转换成所对应的水流速，根据水流速与预设的管路截面积计算得到流量值，输出流量值至终端，并将流体发电装置传输的工作电能输出给电能储存装置；

用电能储存装置储存接收的工作电能，并通过电能储存装置的电能输出端将储存的电能输出给用电负载。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

用中央处理器将水流速与预设的水流速阈值进行对比，当水流速大于等于水流速阈值时，则编辑开启信号发送给电能输出开关电路；当水流速小于水流速阈值时，则编辑关闭信号发送给电能输出开关电路；

用电能输出开关电路，根据接收的开启信号和关闭信号控制电能储存装置的电能输出端开启和关闭，从而实现对连接在电能储存装置的电能输出端的用电负载的供电自动控制。