CN113124646B - 一种基于风力发电的空分冷箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于风力发电的空分冷箱；包括冷箱体和壳体；所述冷箱体上方设有发电组件，发电组件包括壳体、发电机构；所述壳体内部设有分隔板，所述壳体内部靠近上方设有转动杆，所述转动杆与壳体壁转动设置；所述转动杆的一端连接有扇叶，所述扇叶设置在所述壳体的外部，所述转动杆的另一端转动连接有偏心轮，所述偏心轮远离转动杆的一侧连接有销轴，销轴的另一端转动连接有传动杆，所述传动杆另一端转动连接有伸缩杆；通过设置进气机构加速出风管空气流动，加快发电转子转动，提高发电效率；通过设置冷箱体检测模块，对漏点发生信号进行特征参数提取和分析，进行漏点定位，增加漏点判定的准确性，提升冷箱使用的安全性。

Description

一种基于风力发电的空分冷箱
技术领域
本发明属于空分设备领域，尤其涉及一种基于风力发电的空分冷箱。
背景技术
冷箱是一组高效、绝热保冷的低温换热设备。在深冷分离过程中经常采用。它由结构紧凑的高效板式换热器和气液分离器所组成。因为低温极易散冷，要求极其严密的绝热保冷，故用绝热材料把换热器和分离器均包装在一个箱形物内，低温法空气分离中经常采用冷箱，进行液化深冷，利用空气中不同气体的沸点，进行分离。
冷箱在制冷的过程中，需要进行空气压缩，液化、汽化等过程中，需要反复的吸热和放热，传统的冷箱对于制冷和加热一般采用电力驱动，冷却过程中由于大量的热量损失，耗能比较大；在空分过程中，冷箱内部泄漏后果严重，会发生化学性、物理性爆炸，泄漏气体甚至对操作人员产生窒息性、中毒性危害，现有的冷箱检测系统，一般采用检测气体的浓度进行泄漏检测，不易及时判断泄漏位置和泄漏气体的量，报警系统不完善，导致冷箱的安全系数较低。
中国专利申请号201521108205.8公开了一种用于空气分离的空分冷箱系统，其包括至少一个空分冷箱装置，每个空分冷箱装置包括用于分离空气的冷箱单元和为冷箱单元提供密封气的密封气供应单元，冷箱单元具有密封气入口、至少一个用于排出纯氮气的纯氮气出口和至少一个用于排出污氮气的污氮气出口，密封气供应单元包括：第一密封气管线，其具有与其所属空分冷箱装置中的至少一个污氮气出口和/或至少一个纯氮气出口连接的第一管线入口，以及与密封气入口可开闭地连接的第一管线出口；以及第二密封气管线，其具有第二管线入口以及第二管线出口，其中，密封气入口选择性地与第一管线出口和/或第二管线出口连接。上述技术方案能耗高、系统安全数低。
中国专利申请号201410341836.8公开了空分冷箱泄漏点在线定位方法，属于空分冷箱查漏技术领域。根据空分冷箱内部结构布置，以结霜区为中点，在空分冷箱内划设一个8～16㎡的泄漏区域；将空分冷箱内泄漏区域上方管线上的各处易泄漏点作为可疑泄漏点，由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查。结霜是由于低温液体泄漏形成，液体受自重影响向下泄漏，划设一个8～16㎡的泄漏区域确保能够使实际泄漏点包含在预先设定的可疑泄漏点中，然后由下向上依次对各可疑泄漏点进行排查，在确定最上方的泄漏点后，就不需要对上方的其他可疑泄漏点查找。上述技术方案中，采用排查的方式进行漏点检测，需要反复进行操作，漏点检测效率低，耗时长。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种基于风力发电的空分冷箱，通过冷箱体设置壳体，壳体内设置进气机构，配合发电机构，通过设置进气机构加速空气流经出风管的流速，快速带动风轮机转动，从而带动发电转子进行发电，辅助冷箱体的冷却和加热使用，与单纯的电能供电相比，大大节约了能耗；相对于传统的风能发电装置，仅依靠自然风带动发电转子转动的低效率，通过设置进气机构加速出风管空气流动，加快发电转子转动，提高发电效率；通过设置冷箱体检测模块，对漏点发生信号进行特征参数提取和分析，进行漏点定位，增加漏点判定的准确性，提升冷箱使用的安全性。
本发明提供如下技术方案：
一种基于风力发电的空分冷箱；包括冷箱体和壳体；所述冷箱体上方设有发电组件，发电组件包括壳体、发电机构；所述壳体内部设有分隔板，所述壳体内部靠近上方设有转动杆，所述转动杆与壳体壁转动设置；所述转动杆的一端连接有扇叶，所述扇叶设置在所述壳体的外部，所述转动杆的另一端转动连接有偏心轮，所述偏心轮远离转动杆的一侧连接有销轴，销轴的另一端转动连接有传动杆，所述传动杆另一端转动连接有伸缩杆；
所述伸缩杆延伸至所述分隔板的下方，所述分隔板的下方设有进气机构，所述进气机构的一侧设有集风口，进气机构远离所述集风口的一侧设有出风管，所述出风管内部设有风轮机，所述风轮机驱动发电转子进行发电，通过供电线对冷箱体进行供电。
优选的，所述进气机构设置在所述分隔板的下方，进气机构与集风斗连通，并提供进气；所述进气机构包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板之间形成压缩腔；所述第一隔板靠近所述集风口一侧，所述第二隔板靠近出风管一侧。
优选的，所述第一隔板上靠近分隔板的一端开设有第一进风口，远离分隔板的一端开设有第二进风口；所述第二隔板靠近分隔板的一端开设有第一导风口，远离分隔板的一端设有第二导风口；所述第一进风口、第二进风口均设有风门，所述风门通过合页与第一隔板转动连接；所述第一导风口、第二导风口均设有风门，风门通过合页与第二隔板转动连接。
优选的，伸缩杆的另一端延伸至压缩腔内，且伸缩杆连接有或塞板，所述活塞板周侧设有橡胶皮垫，活塞板通过橡胶皮垫与压缩腔形成密封滑动连接。
优选的，所述出风管内设置的风轮机为螺旋风轮机，螺旋风轮机的中心轴连接有发电转子，所述发电转子设置在发电机构内部，通过风轮机转动带动发电转子发电；所述发电机构通过设置的供电线对冷箱进行供电。
优选的，一种基于风力发电的空分冷箱的控制系统，该系统包括工控机、检测模块、显示模块、报警模块、输入模块、无线收发转换模块；所述发声检测模块通过设置声传感器检测冷箱内是否发生泄漏以及对其进行精确定位，并且通过将发声信号通过A/D转换之后进行管道压力值计算，判断是否大于设定管道内压力阈值，若小于设定阈值进行报警。
优选的，所述检测模块包括多个声传感器，信号放大模块、信号采集模块、FPGA模块、无线WLAN模块；所述声传感器通过信号放大模块和信号采集模块与FPGA模块连接，FPGA模块与无线WLAN模块连接，且进行无线通信。
优选的，所述工控机通过信号处理模块对信号数据进行分析，根据声传感器位置，获得声音发射的泄漏位置。
优选的，信号采集模块采集多个声传感器的声源信号，并通过FPGA模块对声源信号进行特征参数提取。
优选的，所述进气机构在运动时，由扇叶带动转动杆，转动带动偏心轮转动，传动杆跟随偏心轮进行转动，传动杆转动过程中，其转动连接的伸缩杆进行往复运动，所述伸缩杆穿过分隔板，且与分隔板构成滑动连接，伸缩杆带动活塞板在压缩腔进行往复运动，往复运动过程中，当活塞板向下运动时，第一进风口的风门受到压缩腔内的负压作用，打开进气，此时第二进风口风门受到压力作用，处于闭合状态；第一导风口的风门受到压缩腔负压作用，呈闭合状态，第二导风口的风门受到压力作用，呈打开状态，空气受到压缩从第二导风口急速进入出风管，推动风轮机快速转动。当活塞板向上运动时，第一进风口、第二进风口与第一导风口、第二导风口的开合状态相反，压缩腔内的空气受到向上压缩，从第一导风口加速进入到出风管内，推动风轮机快速转动，从而有效提高风力发电的效率，产生更多的电能，辅助冷箱进行深冷。为了进一步提高导风管的空气流速v，加快风轮机的转动，提高发电效率，所述导风管的截面呈圆形，截面直径为d，则导风管空气流量Q与流速v满足：v=δ·4Q/（πd2t）；上式中，t为发电时长，单位s；v单位ml/min；Q单位为N㎥/h；d单位为cm；δ为流速系数，取值范围为0.86-3.63。
另外，所述检测模块包括多个声发射检测通道，多个声发射检测通道通过Wifi收发转换器与工控机连接；Wifi收发转换器负责将无线信号转换成串口信号；多个声发射检测通道与Wifi模块之间进行单链式通信，有首发转换器发送组网信息，Wifi模块接受组网信息，并且进行连接，之后由该Wifi模块与其他节点进行组网，最后完成组网，通过声发射检测通道与Wifi模块单链式通信，便于组装，监测范围广，有效防止了信号丢失。
对于检测模块的检测方法，主要包括以下步骤：a,数据采集；b，对数据进行降噪处理；c，特征参数提取；d，漏点定位分析。对于声源信号的采集，通过声传感器进行采集，降噪处理的过程中，首先将采集的声源信号进行小波分解，在小波分析的过程中选择合适的小波基函数和分解层数，分解之后得到对应的小波系数；然后对于分解之后的各层系数选择合适的阈值函数进行降噪处理；再降噪之后将小波分解层数和每层的系数进行整合，对信号进行还原；经过对声源信号降噪处理，增加了声源信号的纯净度，降低了噪声对声源信号的影响，有助于增加特征参数提取的准确性，增加后续定位判断的准确性；声源信号的特征参数提取方法包括，A1，声传感器采集声源信号之后，工控机的控制单元读取声源的主频幅值、能量数据信息；A2，读取的声源数据与设定的阈值进行比较判断，若大于设定阈值，记录振铃开始时间，振铃计数值加1；A3，能量数据等于主频幅值大于设定阈值的部分与声源能量计数的总值；将获取的能量数据与之前存储的最大值进行比较，若大于最大值，则将其进行替换，记录最大值时间为上升时间；A 4，判断声源信号是否结束，声源信号未超过设定阈值的到达时间是否小于最大时间，若大于最大值时间，判定结束，将记录的声源信号振铃计数、能量数据、主频幅值和上升时间存储并输出；通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，供下一步进行定位与信号分析处理，进一步增加漏点判定的准确性，增加冷箱体的安全性。
漏点定位分析步骤中，采用3个声传感器对冷箱体内的管道进行监测，如果发生泄漏，根据泄漏产生的连续发生的声源信号，求取两个声传感器测得信号的时间差值，对同样的采样频率和采样点数获取的信号进行互相关，根据采样频率件将点数转换为两个信号的时间差；求取时间差之后，将3个声传感器所在位置建立空间坐标系，设l1为第一传感器与漏点之间最短声波传播距离，l2为第二传感器与漏点之间最短声波传播距离，l3为第三传感器与漏点之间最短声波传播距离；漏点的空间坐标为（x，y，z）；第一传感器空间坐标表示为（x1，y1，z1），第二传感器空间坐标表示为（x2，y2，z2），第三传感器空间坐标表示为（x3，y3，z3），则l1满足l12=( x1-x)2+2r·arcsin(((y1-y)2+( z1-z)2)1/2/2r)2；则l2满足l22=(x2-x)2+2r·arcsin(((y2-y)2+( z2-z)2)1/2/2r)2；则l2满足l32=( x3-x)2+2r·arcsin(((y3-y)2+( z3-z)2)1/2/2r)2；上述式中，r为冷箱体内泄漏管道的半径；l1- l2=vt1；l2- l3=vt2；上述式中t1为第一声传感器与第二传感器接收到声源信号的时间差，t2为第二声传感器与第三传感器接收到声源信号的时间差，v为声波在管道内传播的速度；综上，只需得到不同声传感器接受声源信号的时间差，将时间差带入声传感器阵列空间坐标系中，得出漏点精确的位置，进一步节省了检测时间，提高了检测精度。
所述工控机还设有报警模块，通过设置声传感器电路，通过滑动变阻器实现对声传感器信号的模拟，从输出的信号精TLC549模拟信号输出，通过5、6、7引脚与工控机控制单元的I/O引脚连接，实现声源信号采集，经过控制单元数据处理，当管道外侧壁声压值大于设定管道的声压值时，报警电路接通，进行声光报警；通过声传感器外接电路和报警电路，在检测模块进行检测的同时，结合检测数据判断，若大于设定的声压值进行报警，对操作人员进行提醒，结合检测模块有助于及时发现泄漏情况，确定漏点位置，进一步增加冷箱体的使用安全性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，通过冷箱体设置壳体，壳体内设置进气机构，配合发电机构，通过设置进气机构加速空气流经出风管的流速，快速带动风轮机转动，从而带动发电转子进行发电，辅助冷箱体的冷却和加热使用，与单纯的电能供电相比，大大节约了能耗。
（2）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，相对于传统的风能发电装置，仅依靠自然风带动发电转子转动的低效率，通过设置进气机构加速出风管空气流动，加快发电转子转动，提高发电效率。
（3）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，通过设置冷箱体检测模块，对漏点发生信号进行特征参数提取和分析，进行漏点定位，增加漏点判定的准确性，提升冷箱使用的安全性。
（4）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，通过声传感器外接电路和报警电路，在检测模块进行检测的同时，结合检测数据判断，若大于设定的声压值进行报警，对操作人员进行提醒，结合检测模块有助于及时发现泄漏情况，确定漏点位置，进一步增加冷箱体的使用安全性。
（5）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，多个声发射检测通道与Wifi模块之间进行单链式通信，有首发转换器发送组网信息，Wifi模块接受组网信息，并且进行连接，之后由该Wifi模块与其他节点进行组网，最后完成组网，通过声发射检测通道与Wifi模块单链式通信，便于组装，监测范围广，有效防止了信号丢失。
（6）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，通过限定导风管截面直径，导风管空气流量与流速之间的关系，进一步提高导风管的空气流速v，加快风轮机的转动，提高发电效率。
（7）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，通过对不同声传感器之间的接受声源信号的时间差与漏点空间坐标系进行结合，建立阵列空间坐标，得出漏点精确的位置，进一步节省了检测时间，提高了检测精度。
（8）本发明一种基于风力发电的空分冷箱，通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，供下一步进行定位与信号分析处理，进一步增加漏点判定的准确性，增加冷箱体的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的进气机构示意图。
图3是本发明的伸缩杆传动示意图。
图4是本发明的局部放大示意图。
图5是本发明的控制系统框图。
图6是本发明的检测模块原理框图。
图7是本发明的声传感器采集电路图。
图8是本发明的声光报警电路图。
图9是本发明的报警流程图。
图中：1、冷箱体；2、壳体；3、分隔板；4、扇叶；5、转动杆；6、进气机构；7、集风口；8、发电机构；9、导风管；10、风轮机；11、发电转子；12、工控机；13、偏心轮；14、传动杆；15、伸缩杆；16、供电线；61、第一隔板；62、第二隔板；63、活塞板；64、第一进风口；65、第二进风口；66、第一导风口；67、第二导风口；68、风门；69、合页。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-4所示，一种基于风力发电的空分冷箱；包括冷箱体1和壳体2；所述冷箱体1上方设有发电组件，发电组件包括壳体2、发电机构8；所述壳体2内部设有分隔板3，所述壳体2内部靠近上方设有转动杆5，所述转动杆5与壳体2壁转动设置；所述转动杆5的一端连接有扇叶4，所述扇叶4设置在所述壳体2的外部，所述转动杆5的另一端转动连接有偏心轮13，所述偏心轮13远离转动杆5的一侧连接有销轴，销轴的另一端转动连接有传动杆14，所述传动杆14另一端转动连接有伸缩杆15；
所述伸缩杆15延伸至所述分隔板3的下方，所述分隔板3的下方设有进气机构6，所述进气机构6的一侧设有集风口7，进气机构6远离所述集风口7的一侧设有出风管，所述出风管内部设有风轮机10，所述风轮机10驱动发电转子11进行发电，通过供电线16对冷箱体1进行供电。
所述进气机构6设置在所述分隔板3的下方，进气机构6与集风斗连通，并提供进气；所述进气机构6包括第一隔板61和第二隔板62，所述第一隔板61和第二隔板62之间形成压缩腔；所述第一隔板61靠近所述集风口7一侧，所述第二隔板62靠近出风管一侧。
所述第一隔板61上靠近分隔板3的一端开设有第一进风口64，远离分隔板3的一端开设有第二进风口65；所述第二隔板62靠近分隔板3的一端开设有第一导风口66，远离分隔板3的一端设有第二导风口67；所述第一进风口64、第二进风口65均设有风门68，所述风门68通过合页69与第一隔板61转动连接；所述第一导风口66、第二导风口67均设有风门68，风门68通过合页69与第二隔板62转动连接。
伸缩杆15的另一端延伸至压缩腔内，且伸缩杆15连接有或塞板，所述活塞板63周侧设有橡胶皮垫，活塞板63通过橡胶皮垫与压缩腔形成密封滑动连接。
所述出风管内设置的风轮机10为螺旋风轮机10，螺旋风轮机10的中心轴连接有发电转子11，所述发电转子11设置在发电机构8内部，通过风轮机10转动带动发电转子11发电；所述发电机构8通过设置的供电线16对冷箱进行供电。
实施例二：
如图5-6所示，在实施例一的基础上，一种基于风力发电的空分冷箱的控制系统，该系统包括工控机12、检测模块、显示模块、报警模块、输入模块、无线收发转换模块；所述发声检测模块通过设置声传感器检测冷箱内是否发生泄漏以及对其进行精确定位，并且通过将发声信号通过A/D转换之后进行管道压力值计算，判断是否大于设定管道内压力阈值，若小于设定阈值进行报警。
所述检测模块包括多个声传感器，信号放大模块、信号采集模块、FPGA模块、无线WLAN模块；所述声传感器通过信号放大模块和信号采集模块与FPGA模块连接，FPGA模块与无线WLAN模块连接，且进行无线通信。
所述工控机12通过信号处理模块对信号数据进行分析，根据声传感器位置，获得声音发射的泄漏位置。
信号采集模块采集多个声传感器的声源信号，并通过FPGA模块对声源信号进行特征参数提取。
另外，所述检测模块包括多个声发射检测通道，多个声发射检测通道通过Wifi收发转换器与工控机12连接；Wifi收发转换器负责将无线信号转换成串口信号；多个声发射检测通道与Wifi模块之间进行单链式通信，有首发转换器发送组网信息，Wifi模块接受组网信息，并且进行连接，之后由该Wifi模块与其他节点进行组网，最后完成组网，通过声发射检测通道与Wifi模块单链式通信，便于组装，监测范围广，有效防止了信号丢失。
实施例三：
如图5-9所示，在实施例一的基础上，所述工控机12还设有报警模块，通过设置声传感器电路，通过滑动变阻器实现对声传感器信号的模拟，从输出的信号精TLC549模拟信号输出，通过5、6、7引脚与工控机12控制单元的I/O引脚连接，实现声源信号采集，经过控制单元数据处理，当管道外侧壁声压值大于设定管道的声压值时，报警电路接通，进行声光报警；通过声传感器外接电路和报警电路，在检测模块进行检测的同时，结合检测数据判断，若大于设定的声压值进行报警，对操作人员进行提醒，结合检测模块有助于及时发现泄漏情况，确定漏点位置，进一步增加冷箱体1的使用安全性。
实施例四
在实施例一的基础上，所述进气机构6在运动时，由扇叶4带动转动杆5，转动带动偏心轮13转动，传动杆14跟随偏心轮13进行转动，传动杆14转动过程中，其转动连接的伸缩杆15进行往复运动，所述伸缩杆15穿过分隔板3，且与分隔板3构成滑动连接，伸缩杆15带动活塞板63在压缩腔进行往复运动，往复运动过程中，当活塞板63向下运动时，第一进风口64的风门68受到压缩腔内的负压作用，打开进气，此时第二进风口65风门68受到压力作用，处于闭合状态；第一导风口66的风门68受到压缩腔负压作用，呈闭合状态，第二导风口67的风门68受到压力作用，呈打开状态，空气受到压缩从第二导风口67急速进入出风管，推动风轮机10快速转动。当活塞板63向上运动时，第一进风口64、第二进风口65与第一导风口66、第二导风口67的开合状态相反，压缩腔内的空气受到向上压缩，从第一导风口66加速进入到出风管内，推动风轮机10快速转动，从而有效提高风力发电的效率，产生更多的电能，辅助冷箱进行深冷。为了进一步提高导风管9的空气流速v，加快风轮机10的转动，提高发电效率，所述导风管9的截面呈圆形，截面直径为d，则导风管9空气流量Q与流速v满足：v=δ·4Q/πd2t；上式中，t为发电时长，单位s；v单位ml/min；Q单位为N㎥/h；d单位为cm；δ为流速系数，取值范围为0.86-3.63。
实施例五
在实施例二的基础上，对于检测模块的检测方法，主要包括以下步骤：a,数据采集；b，对数据进行降噪处理；c，特征参数提取；d，漏点定位分析。对于声源信号的采集，通过声传感器进行采集，降噪处理的过程中，首先将采集的声源信号进行小波分解，在小波分析的过程中选择合适的小波基函数和分解层数，分解之后得到对应的小波系数；然后对于分解之后的各层系数选择合适的阈值函数进行降噪处理；再降噪之后将小波分解层数和每层的系数进行整合，对信号进行还原；经过对声源信号降噪处理，增加了声源信号的纯净度，降低了噪声对声源信号的影响，有助于增加特征参数提取的准确性，增加后续定位判断的准确性；声源信号的特征参数提取方法包括，A1，声传感器采集声源信号之后，工控机12的控制单元读取声源的主频幅值、能量数据信息；A2，读取的声源数据与设定的阈值进行比较判断，若大于设定阈值，记录振铃开始时间，振铃计数值加1；A3，能量数据等于主频幅值大于设定阈值的部分与声源能量计数的总值；将获取的能量数据与之前存储的最大值进行比较，若大于最大值，则将其进行替换，记录最大值时间为上升时间；A 4，判断声源信号是否结束，声源信号未超过设定阈值的到达时间是否小于最大时间，若大于最大值时间，判定结束，将记录的声源信号振铃计数、能量数据、主频幅值和上升时间存储并输出；通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，供下一步进行定位与信号分析处理，进一步增加漏点判定的准确性，增加冷箱体1的安全性。
漏点定位分析步骤中，采用3个声传感器对冷箱体1内的管道进行监测，如果发生泄漏，根据泄漏产生的连续发生的声源信号，求取两个声传感器测得信号的时间差值，对同样的采样频率和采样点数获取的信号进行互相关，根据采样频率件将点数转换为两个信号的时间差；求取时间差之后，将3个声传感器所在位置建立空间坐标系，设l1为第一传感器与漏点之间最短声波传播距离，l2为第二传感器与漏点之间最短声波传播距离，l3为第三传感器与漏点之间最短声波传播距离；漏点的空间坐标为x，y，z；第一传感器空间坐标表示为x1，y1，z1，第二传感器空间坐标表示为x2，y2，z2，第三传感器空间坐标表示为x3，y3，z3，则l1满足l12=(x1-x)2+2r·arcsin(((y1-y)2+(z1-z)2)1/2/2r)2；则l2满足l22=(x2-x)2+2r·arcsin(((y2-y)2+(z2-z)2)1/2/2r)2；则l2满足l32=(x3-x)2+2r·arcsin(((y3-y)2+(z3-z)2)1/2/2r)2；上述式中，r为冷箱体1内泄漏管道的半径；l1- l2=vt1；l2- l3=vt2；上述式中t1为第一声传感器与第二传感器接收到声源信号的时间差，t2为第二声传感器与第三传感器接收到声源信号的时间差，v为声波在管道内传播的速度；综上，只需得到不同声传感器接受声源信号的时间差，将时间差带入声传感器阵列空间坐标系中，得出漏点精确的位置，进一步节省了检测时间，提高了检测精度。
通过上述技术方案得到的装置是一种基于风力发电的空分冷箱，通过冷箱体1设置壳体2，壳体2内设置进气机构6，配合发电机构8，通过设置进气机构6加速空气流经出风管的流速，快速带动风轮机10转动，从而带动发电转子11进行发电，辅助冷箱体1的冷却和加热使用，与单纯的电能供电相比，大大节约了能耗；相对于传统的风能发电装置，仅依靠自然风带动发电转子11转动的低效率，通过设置进气机构6加速出风管空气流动，加快发电转子11转动，提高发电效率；通过设置冷箱体1检测模块，对漏点发生信号进行特征参数提取和分析，进行漏点定位，增加漏点判定的准确性，提升冷箱使用的安全性；通过声传感器外接电路和报警电路，在检测模块进行检测的同时，结合检测数据判断，若大于设定的声压值进行报警，对操作人员进行提醒，结合检测模块有助于及时发现泄漏情况，确定漏点位置，进一步增加冷箱体1的使用安全性；多个声发射检测通道与Wifi模块之间进行单链式通信，有首发转换器发送组网信息，Wifi模块接受组网信息，并且进行连接，之后由该Wifi模块与其他节点进行组网，最后完成组网，通过声发射检测通道与Wifi模块单链式通信，便于组装，监测范围广，有效防止了信号丢失；通过限定导风管9截面直径，导风管9空气流量与流速之间的关系，进一步提高导风管9的空气流速v，加快风轮机10的转动，提高发电效率；通过对不同声传感器之间的接受声源信号的时间差与漏点空间坐标系进行结合，建立阵列空间坐标，得出漏点精确的位置，进一步节省了检测时间，提高了检测精度；通过对声源信号特征参数提取实现声源参数的提取，供下一步进行定位与信号分析处理，进一步增加漏点判定的准确性，增加冷箱体1的安全性。
本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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 (6)

1.一种基于风力发电的空分冷箱；包括冷箱体（1）和壳体（2）；其特征在于，所述冷箱体（1）上方设有发电组件，发电组件包括壳体（2）、发电机构（8）；所述壳体（2）内部设有分隔板（3），所述壳体（2）内部靠近上方设有转动杆（5），所述转动杆（5）与壳体（2）壁转动设置；所述转动杆（5）的一端连接有扇叶（4），所述扇叶（4）设置在所述壳体（2）的外部，所述转动杆（5）的另一端转动连接有偏心轮（13），所述偏心轮（13）远离转动杆（5）的一侧连接有销轴，销轴的另一端转动连接有传动杆（14），所述传动杆（14）另一端转动连接有伸缩杆（15）；
所述伸缩杆（15）延伸至所述分隔板（3）的下方，所述分隔板（3）的下方设有进气机构（6），所述进气机构（6）的一侧设有集风口（7），进气机构（6）远离所述集风口（7）的一侧设有出风管，所述出风管内部设有风轮机（10），所述风轮机（10）驱动发电转子（11）进行发电，通过供电线（16）对冷箱体（1）进行供电；
所述进气机构（6）设置在所述分隔板（3）的下方，进气机构（6）与集风斗连通，并提供进气；所述进气机构（6）包括第一隔板（61）和第二隔板（62），所述第一隔板（61）和第二隔板（62）之间形成压缩腔；所述第一隔板（61）靠近所述集风口（7）一侧，所述第二隔板（62）靠近出风管一侧；
所述第一隔板（61）上靠近分隔板（3）的一端开设有第一进风口（64），远离分隔板（3）的一端开设有第二进风口（65）；所述第二隔板（62）靠近分隔板（3）的一端开设有第一导风口（66），远离分隔板（3）的一端设有第二导风口（67）；所述第一进风口（64）、第二进风口（65）均设有风门（68），所述风门（68）通过合页（69）与第一隔板（61）转动连接；所述第一导风口（66）、第二导风口（67）均设有风门（68），风门（68）通过合页（69）与第二隔板（62）转动连接；
所述伸缩杆（15）的另一端延伸至压缩腔内，且伸缩杆（15）连接有活塞板（63），所述活塞板（63）周侧设有橡胶皮垫，活塞板（63）通过橡胶皮垫与压缩腔形成密封滑动连接。
2.根据权利要求1所述一种基于风力发电的空分冷箱，其特征在于，所述出风管内设置的风轮机（10）为螺旋风轮机（10），螺旋风轮机（10）的中心轴连接有发电转子（11），所述发电转子（11）设置在发电机构（8）内部，通过风轮机（10）转动带动发电转子（11）发电；所述发电机构（8）通过设置的供电线（16）对冷箱进行供电。
3.根据权利要求1-2任一项所述一种基于风力发电的空分冷箱的控制系统，其特征在于，该系统包括工控机（12）、检测模块、显示模块、报警模块、输入模块、无线收发转换模块；所述检测模块通过设置声传感器检测冷箱内是否发生泄漏以及对其进行精确定位，并且通过将发声信号通过A/D转换之后进行管道压力值计算，判断是否大于设定管道内压力阈值，若小于设定阈值进行报警。
4.根据权利要求3所述一种基于风力发电的空分冷箱的控制系统，其特征在于，所述检测模块包括多个声传感器，信号放大模块、信号采集模块、FPGA模块、无线WLAN模块；所述声传感器通过信号放大模块和信号采集模块与FPGA模块连接，FPGA模块与无线WLAN模块连接，且进行无线通信。
5.根据权利要求3所述一种基于风力发电的空分冷箱的控制系统，其特征在于，所述工控机通过信号处理模块对信号数据进行分析，根据声传感器位置，获得声音发射的泄漏位置。
6.根据权利要求4所述一种基于风力发电的空分冷箱的控制系统，其特征在于，信号采集模块采集多个声传感器的声源信号，并通过FPGA模块对声源信号进行特征参数提取。
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