一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，外筒管道内壁上装有内筒，侧壁中装有引线密封塞；内筒中装有钝体、传感和俘能单元；振动发电片通过夹具组件装夹固定在内筒中，其端部粘接在受激振动板上；受激振动板两侧粘接上下对称布置的质量块；振动发电片的正负引线通过引线密封塞穿过外筒筒壁与外部电路组件连接。本发明专利技术无需外部电源，利用流固耦合作用可同步实现流速在线测量以及对流速信号无线发射单元的供能，真正意义上实现管内流速的在线测量；通过调节自身固有频率与相对钝体的距离，提升供电能力，结构简单可微型化，发电功能材料的可选性广，在管道内兼容扩展性强，易实现管内的阵列化布置和多点布置。

A self powered sensor for monitoring the flow velocity of pipe flow based on vortex induced vibration

The invention discloses a pipeline vortex induced vibration based on flow velocity monitoring of self powered sensor arranged on the inner wall of the outer pipe with an inner cylinder, a sealing plug with a wire in the side wall; unit with a bluff body, sensing and harvesting in the inner tube; vibration power through a clamp assembly clamping fixed to the inner tube in the end. Department of bonding in the vibration plate; vibration plate on both sides of bonding under symmetric mass; positive and negative lead vibration generation plate through the lead sealing plug through the outer tube and the external circuit components are connected. The present invention without external power supply and utilization can be synchronized to achieve on-line measurement of velocity and velocity signal in the wireless transmit unit for FSI, truly realize the online measurement of the flow velocity in the tube; by adjusting the inherent frequency and the relative distance of the bluff body, enhance the power supply capacity, simple structure and miniaturization, optional the power of functional materials, compatible with strong expansion in the pipe, easy to realize layout of pipe and multi point arrangement.

【技术实现步骤摘要】
一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器
本专利技术属于流体状态监测
，具体涉及一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器。
技术介绍
随着煤炭资源的不断消耗和枯竭，石油和天然气逐渐成为我国现阶段的重要能源和战略储备资源。油气和天然气管路作为国家能源供给和经济发展的基石，在市场供求矛盾凸显和稳产能力逐年下降的双重问题影响下，面临着诸多新的挑战。由于自然腐蚀、意外破坏和人为破坏等原因所引起的输油输气管道的损坏，是如今石油和天然气管路最迫切需要解决的重大问题之一。管路系统的泄露，不仅造成了巨大的能源和经济损失，污染了周边的自然环境，还给技术人员的维护和修理工作增大了难度和工作量。因此，管道流的状态监测和事故报警对管路系统的持续正常工作显得非常重要。目前，油田和气田通常采用管路电控监测工具对油气管路系统进行监控和泄露报警预测。虽然不同种类的管路电控工具所利用的各种检测技术在原理层面已日趋成熟，但是仍然尚未得到大范围的推广和应用，其主要因素是电控监测工具系统所面临的共性问题尚未得到较好解决：目前在石油和天然气的传输管路中，电控监测工具分布铺设在管路系统的多个关键位置处，且多采用一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，其特征在于，包括外筒、内筒、钝体、传感及俘能组件、夹具组件以及外部电路组件；其中：所述内筒通过孔用弹性挡圈轴向固定在外筒的内壁上；所述钝体、传感及俘能组件以及夹具组件从流体入口一端开始依次设置于内筒内；所述传感及俘能组件的后端与夹具组件相连接；所述传感及俘能组件通过两个引线密封塞与外部电路组件相连接；所述外部电路组件设置于外筒的外部；所述钝体用于产生两行对称且旋向相反的旋涡，并作为流体流动形式的动能传递至传感及俘能组件；所述传感及俘能组件用于将流体流动形式的动能转换为固体振动形式的机械能，并将固体振动形式的机械能转换为电能，并输出至外部电路组件。

【技术特征摘要】
1.一种基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，其特征在于，包括外筒、内筒、钝体、传感及俘能组件、夹具组件以及外部电路组件；其中：所述内筒通过孔用弹性挡圈轴向固定在外筒的内壁上；所述钝体、传感及俘能组件以及夹具组件从流体入口一端开始依次设置于内筒内；所述传感及俘能组件的后端与夹具组件相连接；所述传感及俘能组件通过两个引线密封塞与外部电路组件相连接；所述外部电路组件设置于外筒的外部；所述钝体用于产生两行对称且旋向相反的旋涡，并作为流体流动形式的动能传递至传感及俘能组件；所述传感及俘能组件用于将流体流动形式的动能转换为固体振动形式的机械能，并将固体振动形式的机械能转换为电能，并输出至外部电路组件。2.根据权利要求1所述的基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，其特征在于，所述外筒在流体入口一端的筒壁上开有用于安装内筒的阶梯孔和用于安装孔用弹性挡圈的圆孔内槽，所述外筒在与流体入口相对一端的筒壁内部开有两个用于安装引线密封塞的轴向阶梯孔和与轴向阶梯孔相连通的用于引线通过的径向连接孔。3.根据权利要求2所述的基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，其特征在于，两个所述用于安装引线密封塞的轴向阶梯孔和与轴向阶梯孔相连通的用于引线通过的径向连接孔沿轴线对称设置。4.根据权利要求1所述的基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，其特征在于，所述内筒在流体入口一端的侧壁上开有沿轴线对称设置的V型槽，钝体通过穿过V型槽的沉头螺钉轴向可移动地设置于内筒内；和/或所述内筒在与流体入口相对一端的侧壁上开有沿轴线对称设置的椭圆孔，所述夹具组件与该椭圆孔之间形成可装配拆卸的过渡配合。5.根据权利要求1所述的基于涡激振动的管道流流速监测自供电传感器，其特征在于，所述传感及俘能组件包括振动发电片、上受激振动板、下受激振动板和矩形质量块；其中，所述振动发电片的前端胶粘于上受激振动板与下受激振动板之间，所述矩形质量块为四块，并对称设置于上受激振动板与下受激振动板胶粘连接所形成的受激振动板上下表面的轴向边缘处；所述振...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景全，胡意立，易志然，杨斌，陈翔，王晓林，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31