本发明专利技术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。本发明专利技术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，本发明专利技术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。备共振引起的故障。备共振引起的故障。
【技术实现步骤摘要】
用于收集旋转设备的振动能量的自发电系统、装置及方法
[0001]本专利技术涉及旋转设备状态监测
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
技术实现思路
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术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。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]第一方面，本专利技术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；
[0010]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；
[0011]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。
[0012]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；
[0013]所述壳体和所述基座配合形成基片活动区域；
[0014]所述基座上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；
[0015]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；
[0016]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。
[0017]可选地，所述基座包括：
[0018]底座以及与所述底座垂直设置的支撑柱；
[0019]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；
[0020]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。
[0021]可选地，所述振动能量收集装置还包括：
[0022]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。
[0023]可选地，
[0024]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。
[0025]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。
[0026]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。
[0027]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。
[0028]可选地，
[0029]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；
[0030]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；
[0031]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。
[0032]第二方面，本专利技术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；
[0033]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；
[0034]所述壳体和所述基座配合形成基片活动区域；
[0035]所述基座上设置有用于与旋转设备刚性连接的固定结构；
[0036]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；
[0037]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。
[0038]第三方面，本专利技术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，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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。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。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。4.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。5.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。6.如权利要求5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。7.如权利要求1
‑
6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。8.如权利要求7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，
所述多级电能放大...
【专利技术属性】
技术研发人员：何伟挺，赵奂芃，何城炽，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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