CN113992058B - 用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法，其系统包括振动能量收集装置和电能处理装置；振动能量收集装置固定安装在旋转设备上，用于根据旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使旋转设备和振动能量收集装置的频率不同；电量处理装置电连接振动能量收集装置的电能输出端，用于对电能输出端输出的电能进行处理并输出至附加设备和/或储能设备。本发明通过收集设备自身振动能量转换为电能对现场设备进行供电，能够有效利用能量，提升设备长期稳定运行能力。同时，本发明根据旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使旋转设备和振动能量收集装置的频率不同，有效避免由于收集装置和旋转设备共振引起的故障。

Description

用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法
技术领域
本发明涉及旋转设备状态监测技术领域，尤其涉及一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法。
背景技术
如今大量的旋转设备在工厂生产运作中起到至关重要的作用，一些关键设备的运行状况甚至直接关系到全厂的工作开展。一旦设备故障停机会造成巨大的生产经济损失，严重的话可能会出现人员伤亡。
传统旋转设备的状态监测设备多采用有线的方式，大多数旋转设备现场传感器安装需要通过线缆或电池进行供电，在实际操作运行过程中往往会出现供电不足、信号受其他用电设备干扰等问题。因而，如何实现旋转设备现场的稳定供电成为设备状态监测领域迫切需要突破的技术之一。
对于上述问题，现阶段已有不少关于振动能量转换技术的解决方案，振动能量转换的方式有电磁转换、静电转换、压电转换等。相较于电磁转换或静电转换，压电转换结构简单，具有容易实现装置小型化、机电转换性能好和能量密度高等优点，故一般选用压电转换方式。现有的压电式自发电技术已有不少实现形式，大多方案是对基础压电悬臂能量收集结构进行结构改进，比如装置堆叠、多方向收集等，以助于提高能量转换效率和适应多种谐振频率。但如何能在提高能量收集装置效率和适应多种谐振频率的同时，防止因该能量收集装置引起的共振问题目前未能有明确的解决方案。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法，其解决了现有技术难以兼顾提高能量收集装置效率和适应多种谐振频率技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，包括：振动能量收集装置和电能处理装置；
所述振动能量收集装置固定安装在所述旋转设备上，所述振动能量收集装置用于根据所述旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使所述旋转设备和所述振动能量收集装置的频率不同；
所述电量处理装置电连接所述振动能量收集装置的电能输出端，所述电量处理装置用于对所述电能输出端输出的电能进行处理并输出至附加设备和/或储能设备。
可选地，所述振动能量收集装置包括：壳体、基座以及至少两个独立的可调节支撑基片；
所述壳体和所述基座配合形成基片活动区域；
所述基座上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；
所述可调节支撑基片的一端设置在所述基座的容置区域，所述可调节支撑基片的另一端处于所述基片活动区域；
所述可调节支撑基片的另一端设置有压电体，所述压电体基于所述旋转设备的机械旋转时的振动产生电能，并借助于电能输出端输出给所述电量处理装置。
可选地，所述基座包括：
底座以及与所述底座垂直设置的支撑柱；
所述底座通过若干个底部安装孔和紧固件与所述旋转设备刚性连接，且所述底座的侧面与所述壳体的内侧壁螺纹连接；
所述壳体的顶壁内表面上设置有环形的橡胶垫片，所述支撑柱的一端位于所述橡胶垫片的中心，且所述容置区域设置于所述支撑柱上。
可选地，所述振动能量收集装置还包括：
用于调整所述可调节支撑基片的位置和/或长度的调整结构，所述调整结构设置在支撑柱的顶端。
可选地，
所述调整结构包括：压紧螺钉，所述压紧螺钉用于锁紧或松开所述容置区域中的可调节支撑基片，用以调整所述可调节支撑基片的位置和/或长度。
可选地，所述压电体为片状结构，每一个可调节支撑基片的另一端的上表面和下表面均贴设有片状结构的压电体。
可选地，所述支撑基片为低碳钢片或猛钢片；所述压电体为压电单晶片、压电陶瓷片或聚偏氟乙烯片。
可选地，所述电量处理装置包括：多级电能放大模块、自适应调节输出模块、多路电源管理模块、储能模块以及备用电池；所述多级电能放大模块、自适应调节输出模块、多路电源管理模块依次连接，所述储能模块和备用电池均连接所述多路电源管理模块。
可选地，
所述多级电能放大模块包括：输入电容、第一整流管、第二整流管、第三整流管、第一储能电容、第二储能电容以及第三储能电容；所述输入电容一端连接所述电能输出端的正极，所述输入电容另一端同时连接所述第一储能电容的一端和所述第一整流管的正极，所述第二整流管的正极同时连接所述第一整流管的负极和所述第二储能电容的一端，所述第二整流管的负极同时连接所述第一储能电容的另一端和所述第三整流管的正极，所述第三整流管的负极连接所述第三储能电容的一端，且所述电能输出端的负极、所述第二储能电容的另一端以及所述第三储能电容的另一端均接入同一个参考地；
所述自适应调节输出模块包括：依次连接的模拟控制单元、开关驱动电路以及开关电路；所述模拟控制单元的输入端连接所述多级电能放大模块的输出端，用于依据输入电压的区间信息和功率信息，通过开关驱动电路来控制所述开关电路的占空比，进而调节多级电能放大模块的输出电压；
所述多路电源管理模块的输入端通过DC总线连接所述自适应调节输出模块、储能模块以及备用电池；所述多路电源管理模块将接入的三路输入电能合理分配以保证电源的稳定输出；当所述多路电源管理模块监测到附加设备正常工作时，优先分配压电体给附加设备供电，在压电体提供的功率少于附加设备和充电电池所需功率，分配所述储能模块给附加设备供电；当所述多路电源管理模块监测到附加设备休眠时，分配压电体给所述备用电池和储能模块进行充能；在所述多路电源管理模块监测到压电体和储能模块均供能不足时，分配所述备用电池给附加设备供电。
第二方面，本发明实施例提供一种用于旋转设备的振动能量收集装置，所述振动能量收集装置固定安装在所述旋转设备上，所述振动能量收集装置用于根据所述旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使所述旋转设备和所述振动能量收集装置的频率不同；
所述振动能量收集装置包括：壳体、基座以及至少两个独立的可调节支撑基片；
所述壳体和所述基座配合形成基片活动区域；
所述基座上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；
所述可调节支撑基片的一端设置在所述基座的容置区域，所述可调节支撑基片的另一端处于所述基片活动区域；
所述可调节支撑基片的另一端设置有压电体，所述压电体基于所述旋转设备的机械旋转时的振动产生电能。
第三方面，本发明实施例提供一种用于旋转设备的振动能量收集方法，应用于如上所述的用于旋转设备的振动能量收集装置，包括：
在所述旋转设备发生同心旋转或偏心旋转时，将旋转设备产生的震动能量依次通过所述多级电能放大模块、自适应调节输出模块以及多路电源管理模块转换为符合预设要求的电能来给附加设备和/或储能设备供电；
依据所述旋转设备的振动频率调整所述可调节支撑基片内置于所述容置区域内的长度，以避免所述振动能量收集装置和旋转设备以同一频率振动引起共振；
依据采集的旋转设备的振动信息，分析并监测旋转设备的整体或其零部件的健康状态。
(三)有益效果
本发明通过收集设备自身振动能量转换为电能对现场设备进行供电，能够有效利用能量，提升设备长期稳定运行能力，有效避免了旋转设备现场出现无电源设施、电池供电设备电量不足从而影响到设备运行及设备健康监测的问题。同时，本发明根据旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使旋转设备和振动能量收集装置的频率不同，能有效避免由于本发明收集装置和旋转设备共振引起的故障。本发明的方案适用于多种谐振频率，有效拓展了振动能量收集装置的应用范围。
附图说明
图1为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集装置的结构示意图；
图2为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集装置的结构俯视示意图；
图3为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集装置的电量处理装置的组成示意图；
图4为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集装置的多级电能放大模块的组成示意图；
图5为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集装置的自适应调节输出模块的组成示意图；
图6为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集装置的多路电源管理模块的组成示意图；
图7为本发明提供的一种面向旋转设备的振动能量收集方法的流程示意图。
【附图标记说明】
1：基座；2：可调支撑基片；3：压电体；4：调整结构；5：壳体；6：底部安装孔；7：橡胶垫片。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明实施例提出的一种用于旋转设备的振动能量收集装置，振动能量收集装置设置于旋转设备与附加设备之间，振动能量收集装置固定安装在旋转设备上，振动能量收集装置用于根据旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使旋转设备和振动能量收集装置的频率不同；电量处理装置电连接振动能量收集装置的电能输出端，电量处理装置用于对电能输出端输出的电能进行处理并输出至附加设备和/或储能设备。
本发明通过收集设备自身振动能量转换为电能对现场设备进行供电，能够有效利用能量，提升设备长期稳定运行能力，有效避免了旋转设备现场出现无电源设施、电池供电设备电量不足从而影响到设备运行及设备健康监测的问题。同时，本发明根据旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使旋转设备和振动能量收集装置的频率不同，能有效避免由于本发明收集装置和旋转设备共振引起的故障。本发明的方案适用于多种谐振频率，有效拓展了振动能量收集装置的应用范围。
为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1和图2所示，振动能量收集装置包括：壳体5、基座1以及至少两个独立的可调节支撑基片2；壳体5和基座1配合形成基片活动区域；基座1上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；可调节支撑基片2的一端设置在基座1的容置区域，可调节支撑基片2的另一端处于基片活动区域；可调节支撑基片2的另一端设置有压电体3，压电体3基于旋转设备的机械旋转时的振动产生电能，并借助于电能输出端输出给电量处理装置。
进一步地，基座1包括底座以及与底座垂直设置的支撑柱；底座通过若干个底部安装孔6和紧固件与旋转设备刚性连接，该紧固件为沉头螺钉，且底座的侧面与壳体5的内侧壁螺纹连接；壳体5的顶壁内表面上设置有环形的橡胶垫片7，支撑柱的一端位于橡胶垫片7的中心，且容置区域设置于支撑柱上。
进一步地，振动能量收集装置还包括：用于调整可调节支撑基片的位置和/或长度的调整结构4，调整结构4设置在支撑柱的顶端。调整结构4包括：压紧螺钉，压紧螺钉用于锁紧或松开容置区域中的可调节支撑基片2，用以调整可调节支撑基片2的位置和/或长度。调整结构4是通过一个压紧螺钉来实现对悬臂梁的锁紧/松开动作的。调整结构4松开时，可通过左右调节悬臂梁位置来改变振动收集装置的振动频率防止引起旋转设备自振影响。调节好悬臂梁后，将调整结构4锁紧即完成悬臂梁调节工作。
接着，基座1上设置有多个可调支撑基片2，多个可调支撑基片2以基座1的中轴线为基准旋转设置于容置区域内。压电体3为片状结构，每一个可调节支撑基片的另一端的上表面和下表面均贴设有片状结构的压电体3。
在本发明实施例中，本发明所公开的装置结构参考如图1，底座及支撑柱与旋转设备通过底部安装孔6使用沉头螺钉实现刚性连接，壳体5与底座通过螺纹连接。悬梁臂通过调整结构4安装在支撑柱上，四块压电片分别安装在悬梁臂的上下两端。底部安装孔6及橡胶垫片7可防止悬梁臂因振动幅度过大而引起的形变及断裂。
再者，可调支撑基片2为低碳钢片或猛钢片；压电体3为压电单晶片、压电陶瓷片或聚偏氟乙烯片。可调支撑基片2采用低碳钢、猛钢等此类韧性度较高的金属材料，低硬度高韧性材料在保证悬梁臂不会产生变形断裂的基础上增加了其对激振力的响应情况。压电体3采用压电单晶、压电陶瓷或着聚偏氟乙烯等材料。底座和支撑柱均为硬度较大的金属件。
在具体实施例中，本发明结构上采用双悬臂式结构，在悬梁臂产生振动时，左右两边悬臂均会产生形变力，该结构可以加剧对振动能量的收集效果。通过压紧装置调节悬梁臂的伸出长度，可适应多种谐振频率以及避免共振现象。同时，在悬臂梁上下左右共安装了四个压电片。压电片由于应力产生电势，同一时间上下两压电片同时产生电势。该结构有效地增大了单位时间内振动能量的发电效率。当旋转设备工作时振动能量通过支撑柱传递，产生对悬梁臂的激振力。悬梁臂在激振力的作用下发生形变，从而使压电片在应力作用下产生电势，实现振动能量到电能的转化。
进一步地，如图3所示，电量处理装置包括：多级电能放大模块、自适应调节输出模块、多路电源管理模块、储能模块以及备用电池；多级电能放大模块、自适应调节输出模块、多路电源管理模块依次连接，储能模块和备用电池均连接多路电源管理模块。
本发明的电量处理装置的连接方式如图3所示，主要由多级电能放大模块、自适应调节输出模块以及多路电源管理模块组成。其中，振动能量收集装置引出电源导线接入多级电能放大模块，再依次接进自适应调节输出模块，然后接入DC总线中；储能模块和备用电池经过DC-DC变换器接入DC总线，最后DC总线接入到多路电源管理模块，以实现对后端负载实现稳定输出。
更近一步地，多级电能放大模块包括：输入电容、第一整流管、第二整流管、第三整流管、第一储能电容、第二储能电容以及第三储能电容；输入电容一端连接电能输出端的正极，输入电容另一端同时连接第一储能电容的一端和第一整流管的正极，第二整流管的正极同时连接第一整流管的负极和第二储能电容的一端，第二整流管的负极同时连接第一储能电容的另一端和第三整流管的正极，第三整流管的负极连接第三储能电容的一端，且电能输出端的负极、第二储能电容的另一端以及第三储能电容的另一端均接入同一个参考地。
如图4所示，多级电能放大模块中的Cp是压电片固有电容，D1、D2和D3是整流二极管，C1、C2和C3为储能电容。该模块具有两级换路充能工作方式，可将微弱能量经过两个半周期，将原始电压升压到原来的三倍左右。相比于传统全桥整流电路，该模块只用了三个二极管，进一步减小二极管使用数量，从而降低损耗，在输出相同功率情况下只需更小的电流值。
自适应调节输出模块包括：依次连接的模拟控制单元、开关驱动电路以及开关电路；模拟控制单元的输入端连接多级电能放大模块的输出端，用于依据输入电压的区间信息和功率信息，通过开关驱动电路来控制开关电路的占空比，进而调节多级电能放大模块的输出电压。自适应调节输出模块为解决由于压电体3激振方式的多样性，产生使压电电压在很宽的区间内变化的问题。另一方面，电子设备需要恒定的稳压。为持续输出最大功率，使用该自适应式的功率转换模块调整整流电压。
如图5所示，控制器通过控制开关转换电路的开、合来调整整流电压，为了最大限度的获取能量，通过输出电压反馈模块自动调整VP(t)的占空比。占空比为50％时，可以实现最大功率输出点。
多路电源管理模块的输入端通过DC总线连接自适应调节输出模块、储能模块以及备用电池；多路电源管理模块将接入的三路输入电能合理分配以保证电源的稳定输出；当多路电源管理模块监测到附加设备正常工作时，优先分配压电体3给附加设备供电，在压电体3提供的功率少于附加设备和充电电池所需功率，分配储能模块给附加设备供电；当多路电源管理模块监测到附加设备休眠时，分配压电体3给备用电池和储能模块进行充能；在多路电源管理模块监测到压电体3和储能模块均供能不足时，分配备用电池给附加设备供电。
多路电源管理模块是一种多轨协同输出，该模块囊括了压电能，储能模块和备用电池。当压电能量输出不足时，既有快速的充电速度和瞬时输出功率，备用电池将有效存储能量。当压电换能器提供的功率少于负载和充电电池所需功率，切换至储能模块为负载提供瞬时功率。
如图6所示，多路电源管理模块工作逻辑为：压电体3经过两个半周期后升压稳压后接入DC网络，电源管理模块监测DC网络，将接入的三路DC网络合理分配并保证电源的稳定输出；当电源管理模块监测到后端正常工作时，切换至储能模块进行电压输出；当电源管理模块监测到后端负载休眠时，切换至电池和储能设备进行充能；当电源管理模块监测到压电体3和储能设备均供能不足，切换至备用电池对外输出；因此电源管理模块的主要功能是对接入的三路功率源进行合理的调控，保证微能量的合理存储之外，保证一路稳定的输出电压，为负载供能。
较佳地，电量处理装置还设置有旋转设备状态监测，用于通过监测旋转设备的振动信息来判别旋转设备的整体或其零部件的健康状态。
此外，本发明提供一种用于旋转设备的振动能量收集装置，振动能量收集装置固定安装在旋转设备上，振动能量收集装置用于根据旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使旋转设备和振动能量收集装置的频率不同。振动能量收集装置包括：壳体5、基座1以及至少两个独立的可调节支撑基片2；壳体5和基座1配合形成基片活动区域；基座1上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；可调节支撑基片2的一端设置在基座1的容置区域，可调节支撑基片2的另一端处于基片活动区域；可调节支撑基片2的另一端设置有压电体3，压电体3基于旋转设备的机械旋转时的振动产生电能。
以及，本发明还提供一种面向旋转设备的振动能量收集方法，应用于如的面向旋转设备的振动能量收集装置，如图7所示，包括：
S1、在旋转设备发生同心旋转或偏心旋转时，将旋转设备产生的震动能量依次通过多级电能放大模块、自适应调节输出模块以及多路电源管理模块转换为符合预设要求的电能来给附加设备供电。
S2、依据旋转设备的振动频率实时调整内置于容置区域内的长度，以避免振动能量收集装置和旋转设备以同一频率振动引起共振。本发明还依据采集的旋转设备的振动信息，分析并监测旋转设备的整体或其零部件的健康状态。
综上所述，本发明提供一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法，具体地，本发明采用了可调节式压电双悬臂结构，能有效避免由于本发明装置和旋转设备共振引起的故障，本发明采用的压电双悬臂结构具有可调节的特点，可通过调节悬臂长度在一定范围内使得本发明适用于多种谐振频率，有效拓展了振动能量收集装置的应用范围。本发明的压电悬梁臂结构采用高韧性金属材料，在同等振动源强度下，高韧性金属材料会产生更大的形变，带动压电材料加大应变，进而有效的增大了自发电的输出功率和输出电压。较其他悬臂梁结构而言解决了因为激振力不足导致发电量效率低下的问题；再者，本发明的多级电能放大模块，可以使振动采集的能量以低功耗方式进行升压输出，上有效的降低了设备的自身能量损耗，提高了本发明采集能量的利用率；本发明的自适应调节输出模块，以输出电压作为反馈量，模块自动调节开关电路的占空比，实现最大功率稳压输出。能够有效提升该振动能量收集装置对后端负载供能的稳定性长期性。且该自适应调节输出模块，可独立工作并自适应调节，较现有技术而言，无需外部传感器反馈，实现内部自反馈。解决了调节电路设计复杂，反馈周期长的问题；本发明的多路电源管理模块可以对接入的三路功率源进行合理的调控，使微能量的合理存储之外，保证一路稳定的输出电压给负载供能。该模块使装置内部能量存储合理化分配。有效解决了振动能量采集装置工作中过剩能量损失以及工作间歇时供能不足的问题。
值得一提的是，本发明中的双悬臂可调节式结构方案，可通过一些部件形状的改变实现或是使用其他夹具方式去调节悬臂梁长度，亦或是多个可调节悬架梁叠加方式实现。此类变化方式均属于本发明保护范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，包括：振动能量收集装置和电能处理装置；
所述振动能量收集装置固定安装在所述旋转设备上，所述振动能量收集装置用于根据所述旋转设备的自身固有频率调整响应振动频率，以使所述旋转设备和所述振动能量收集装置的频率不同；
所述振动能量收集装置包括壳体、基座以及至少两个独立的可调节支撑基片；
所述壳体和所述基座配合形成基片活动区域；
所述基座上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；
所述可调节支撑基片的一端设置在所述基座的容置区域，所述可调节支撑基片的另一端处于所述基片活动区域；
所述可调节支撑基片的另一端设置有压电体，所述压电体基于所述旋转设备的机械旋转时的振动产生电能，并借助于电能输出端输出给所述电能处理装置；
所述电能处理装置电连接所述振动能量收集装置的电能输出端，所述电能处理装置用于对所述电能输出端输出的电能进行处理并输出至附加设备和/或储能设备；
所述电能处理装置包括多级电能放大模块，所述多级电能放大模块包括输入电容、第一整流管、第二整流管、第三整流管、第一储能电容、第二储能电容以及第三储能电容；所述输入电容一端连接所述电能输出端的正极，所述输入电容另一端同时连接所述第一储能电容的一端和所述第一整流管的正极，所述第二整流管的正极同时连接所述第一整流管的负极和所述第二储能电容的一端，所述第二整流管的负极同时连接所述第一储能电容的另一端和所述第三整流管的正极，所述第三整流管的负极连接所述第三储能电容的一端，且所述电能输出端的负极、所述第二储能电容的另一端以及所述第三储能电容的另一端均接入同一个参考地。
2.如权利要求1所述的一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，所述基座包括：
底座以及与所述底座垂直设置的支撑柱；
所述底座通过若干个底部安装孔和紧固件与所述旋转设备刚性连接，且所述底座的侧面与所述壳体的内侧壁螺纹连接；
所述壳体的顶壁内表面上设置有环形的橡胶垫片，所述支撑柱的一端位于所述橡胶垫片的中心，且所述容置区域设置于所述支撑柱上。
3.如权利要求2所述的一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，所述振动能量收集装置还包括：
用于调整所述可调节支撑基片的位置和/或长度的调整结构，所述调整结构设置在所述支撑柱的顶端；
所述调整结构包括压紧螺钉，所述压紧螺钉用于锁紧或松开所述容置区域中的可调节支撑基片，用以调整所述可调节支撑基片的位置和/或长度。
4.如权利要求1所述的一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，所述压电体为片状结构，每一个可调节支撑基片的另一端的上表面和下表面均贴设有片状结构的压电体。
5.如权利要求4所述的一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，所述支撑基片为低碳钢片或猛钢片；所述压电体为压电单晶片、压电陶瓷片或聚偏氟乙烯片。
6.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，所述电能处理装置包括：自适应调节输出模块、多路电源管理模块、储能模块以及备用电池；所述多级电能放大模块、自适应调节输出模块、多路电源管理模块依次连接，所述储能模块和备用电池均连接所述多路电源管理模块。
7.如权利要求6所述的一种用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，
所述自适应调节输出模块包括：依次连接的模拟控制单元、开关驱动电路以及开关电路；所述模拟控制单元的输入端连接所述多级电能放大模块的输出端，用于依据输入电压的区间信息和功率信息，通过开关驱动电路来控制所述开关电路的占空比，进而调节多级电能放大模块的输出电压；
所述多路电源管理模块的输入端通过DC总线连接所述自适应调节输出模块、储能模块以及备用电池；所述多路电源管理模块将接入的三路输入电能合理分配以保证电源的稳定输出；当所述多路电源管理模块监测到附加设备正常工作时，优先分配压电体给附加设备供电，在压电体提供的功率少于附加设备和充电电池所需功率，分配所述储能模块给附加设备供电；当所述多路电源管理模块监测到附加设备休眠时，分配压电体给所述备用电池和储能模块进行充能；在所述多路电源管理模块监测到压电体和储能模块均供能不足时，分配所述备用电池给附加设备供电。
8.一种用于旋转设备的振动能量收集方法，应用于如上权利要求1-7任意一项所述的用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统，其特征在于，包括：
在所述旋转设备发生同心旋转或偏心旋转时，将旋转设备产生的震动能量依次通过所述多级电能放大模块、自适应调节输出模块以及多路电源管理模块转换为符合预设要求的电能来给附加设备和/或储能设备供电；
依据所述旋转设备的振动频率调整所述可调节支撑基片内置于所述容置区域内的长度，以避免所述振动能量收集装置和旋转设备以同一频率振动引起共振。
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