Способ получения электроэнергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов


 


Владельцы патента RU 2506686:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)

Способ используется для получения энергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов, обеспечения электропитания оборудования вне зон доступа постоянного электроснабжения. Технический результат заявленного изобретения заключается в снижении износа трубопроводной системы. Созданный способ предназначен для реализации процесса электропитания оборудования систем водоснабжения и водоотведения, газоснабжения, нефтепроводов за счет использования энергии потока текучей среды в трубопроводе. Полученная при отделении части потока с помощью отводного канала энергия накапливается в накопителе электроэнергии. После этого она с помощью статического преобразователя может быть использована для питания постоянно работающих устройств с мощностью, сопоставимой с мощностью турбины и генератора, и устройств со значительно большей мощностью, работающих кратковременно. 1 ил.

 

Изобретение относится к автономному электроснабжению, а именно к способам использования текучей среды в трубопроводах для генерирования электрической энергии.

Данный способ предназначен для осуществления электропитания устройств автоматики трубопроводов (задвижки, датчики) систем водоснабжения, газоснабжения, нефтепроводов.

Известен способ позволяющий осуществить электропитание таких устройств, где преобразование энергии осуществляется за счет пульсаций давлений в потоке. Способ заключается в том, что пульсации давления в трубопроводе компенсируют путем преобразования энергии потока жидкости так, что преобразование энергии потока жидкости при гидравлическом ударе осуществляют частично в электрическую энергию, используя свойство пьезоэлементов продуцировать электрический заряд при их деформации, а оставшуюся часть энергии компенсируют за счет деформации последовательно соединенных упругих или вязкоупругих элементов (RU 2422715 С1, РФ, МПК F16L 55/045).

Недостатком описанного устройства является невозможность автономного работы и отсутствие автоматического регулирования расхода жидкости.

Известен способ преобразования энергии потока (RU 2424444 С1, РФ, МПК F03B 3/00, F03B 13/00):

- способ преобразования энергии гидропотока, заключающийся в том, что преобразование осуществляется путем изменения поступательного движения потока во вращательное движение жидкости и ротора гидротурбины, причем данное изменение движения осуществляется образованием двух вихрей противоположного направления вращения, где преобразование осуществляется путем изменения поступательного движения потока во вращательное движение жидкости и ротора гидротурбины в ограниченном от основного потока объеме, на первом этапе - за счет отсечения потока воды к турбине и постепенного сужения водовода с целью увеличения скорости поступательного движения, на втором этапе - за счет организации вращения воды одновременно вокруг двух осей, лежащих в перпендикулярных плоскостях, вращения вокруг оси ротора гидротурбины и вихревого процесса горообразной формы в основании ограниченного объема, на третьем этапе - за счет формирования ускоренного восходящего вращательно-поступательного потока, направленного на раскручивание ротора и выполняющего рекуперативную функцию.

- способ преобразования энергии гидропотока по п.1, где преобразование осуществляется с возможностью формирования вращения в виде множества дополнительных радиальных вихревых потоков, приводящих к эффективному перераспределению энергии гидропотока.

- вихревая гидротурбина, содержащая каркас с вертикально расположенной полой емкостью, в которой размещены валы отбора мощности с установленными друг над другом двумя лопастными турбинами, соосными оси вращения, и внутренняя стенка, выполненная в виде трубы переменного сечения с образованием сужающегося кверху канала, где вертикальная полая емкость установлена неподвижно и выполнена в виде стакана с формой дна в виде полуторовой поверхности, образующей в дне осевое сквозное отверстие, в верхней части стакана на его периферии установлен сопловый ввод с входным раструбом, параллельный направлению движения основного гидропотока, первая лопастная турбина, расположенная на одном уровне с сопловым вводом, выполнена радиальной, вторая лопастная турбина выполнена осевой.

- вихревая гидротурбина по п.3, где лопасти первой турбины оснащены вихреобразующими поверхностями, а противолежащая поверхность стакана -отражающим кольцевым поясом.

- вихревая гидротурбина по п.3 или 4, где стенка вертикального стакана выполнена с переменным сечением с образованием конфузорной, узкой цилиндрической и диффузорной частей.

Для осуществления этого способа предусмотрено несколько различных конструктивных исполнения, однако он не предусматривает накопление энергии для питания самого устройства или иных элементов трубопроводной арматуры.

За прототип взят патент РФ 2431758 С1, МПК F03B 13/00, F03B 17/06. Данный способ получения электроэнергии, включает приведение в движение магнитов относительно обмоток изолированного токопроводящего провода под действием энергии потока воды, подаваемого по водоводу, и съем напряжения с обмоток, что в пульсирующем режиме изменяют давление воды в водоводе, вызывают пульсацию стенок водовода и приводят магниты, установленные на или в стенках водовода, в радиальное возвратно-поступательное движение, воздействуя полем магнитов на обмотки.

Недостатками такого способа является то, что для получения электроэнергии необходимо вызывать пульсации давления воды в водоводе и его стенок, что отрицательно сказывается на качестве водоснабжения и вызывает повышенный износ трубопроводной системы.

Предполагается, что потребители электроэнергии делятся на две группы: с малым энергопотреблением, работающие длительно (первый тип) и с большим энергопотреблением, работающие кратковременно (второй тип). Исходя из этого, требуется система, которая позволит осуществить преобразование механической энергии потока в электрическую, которую в дальнейшем можно будет накапливать и использовать для электропитания элементов систем автоматики трубопроводов.

Задача изобретения состоит в создании способа преобразования механической энергии, получаемой от отводимой части потока текучей среды, в электрическую, которую можно использовать для питания элементов устройств автоматики и электроприводов арматуры трубопроводов.

Поставленная задача решается при помощи способа получения энергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов, который заключается в приведении в движение постоянных магнитов относительно обмоток изолированного токопроводящего провода под действием энергии текучей среды в трубопроводе, и съем напряжения с обмоток, где магниты приводят во вращательное движение под действием части потока текучей среды направленной в турбину, где производят преобразование энергии потока в механическую энергию, вращают вал электрогенератора и превращают механическую энергию в электрическую, затем электрическую энергию преобразуют, накапливают и осуществляют электропитание.

На фиг.1 представлена структурная схема системы.

Предлагаемый способ осуществляется с помощью системы, которая состоит из турбины 1, электрогенератора 2, силовых преобразователей 3, 5 и накопителя электроэнергии 4. Для получения электроэнергии используется выделенная из основного потока часть текучей среды, сформированная в виде отдельного потока. Для этой цели турбина 1 устанавливается в отводном канале 6. Сформированный поток в отводном канале приводит во вращательное движение ротор турбины 1, в результате чего энергия потока текучей среды преобразуется в механическую энергию, которая затем преобразуется в электрическую при помощи электрогенератора 2. Последняя попадает в статический преобразователь СПЭ1 3, которые служит для реализации процесса заряда накопителя электроэнергии НЭЭ 4, далее в СПЭ2 5, где происходит преобразование этой электроэнергии к виду, удобному для использования потребителями.

Способ получения энергии для электропитания устройств автоматики трубопроводов, заключающийся в приведении в движение постоянных магнитов относительно обмоток изолированного токопроводящего провода под действием энергии текучей среды в трубопроводе, и съем напряжения с обмоток, отличающийся тем, что магниты приводят во вращательное движение под действием части потока текучей среды, направленной в турбину, где производят преобразование энергии потока в механическую энергию, вращают вал электрогенератора и превращают механическую энергию в электрическую, затем электрическую энергию преобразуют, накапливают и осуществляют электропитание.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в ветроэнергетической установке. Технический результат изобретения заключается в получении более эффективного охлаждения кольцевого генератора.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам выработки электрической энергии и может найти применение в конструкции добывающих скважин, имеющих станки-качалки (СК).

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим пробег электромобиля без подзарядки его аккумуляторов от силовой сети и автоматический подзаряд аккумуляторов при движении экипажа.

Изобретение относится к электротехнике, линейным генераторам, обеспечивающим выработку электрической энергии. .

Изобретение относится к электрическим машинам и предназначено для питания скважинного прибора. .

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для генерирования электрической энергии, использующим энергию возвратно-поступательного, колебательного или вибрационного движения подвижного распределителя магнитного потока относительно системы магнитов и катушек.

Изобретение относится к области электротехники и энергетического машиностроения и может быть использовано в качестве генераторной установки для получения электрического тока.

Изобретение относится к области энергетике. .

Изобретение относится к электрическим машинам. .

Изобретение относится к области электротехники и физико-химических технологий, в частности к устройствам, которые используются для электролиза воды. .

Изобретение относится к гидроэлектрической турбине с плавающим ротором. .

Изобретение относится к гидросиловой установке. .

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкции гидроагрегатов, и может быть использовано в высоконапорных гидравлических электростанциях. .

Изобретение относится к области эксплуатации гидротурбинных установок и может быть использовано для повышения коэффициента полезного действия (к.п.д.) установок, отработавших длительный срок.

Изобретение относится к области энерготурбиностроения и предназначено для использования в мощных энергетических установках сверхмегаваттного класса с прямым использованием кинетической энергии текучих сред, в том числе ветра, рек и океанов.

Изобретение относится к гидростроительству и может быть применено для выравнивания поверхностных температурных режимов нижнего и верхнего бьефов ГЭС. .

Изобретение относится к гидромашиностроению . .

Изобретение относится к области энергетики . .

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к области производства электрической энергии. Гидротурбина включает водовод 1, соединенный с верхним и нижним кожухами 3 и 6, внутри которых расположено рабочее колесо 2, с установленными равномерно на диске ковшами 4, выполненными из неразъемно-соединенных друг с другом двух одинаковых металлических листов с образованием между ними угла меньше 180° и ребра жесткости с противоположной стороны. В центре каждого листа выполнено сквозное отверстие. Вал 5 рабочего колеса 2 турбины расположен на правой и левой скрепленных между собой железобетонных опорах колонн статора, уплотнительные стенки которого, внутренние поверхности кожухов 3 и 6 и кольца 11, закрепленные на колоннах статора и закрывающие диск колеса 2, формируют канал прямоугольного сечения тороида. Изобретение направлено на создание простой, надежной в работе и долговечной гидротурбины с высокой мощностью. 5 ил.
Наверх