具有能量采集的锥形转子叶片式管道流量计

作     者：孔佐君 杨金锋 KONG Zuojun;YANG Jinfeng

作者机构：黔南民族职业技术学院汽车工程系都匀558000 贵州理工学院机械工程学院贵阳550003 

出 版 物：《现代制造工程》 (Modern Manufacturing Engineering)

年 卷 期：2024年第5期

页      面：153-160页

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：贵州省基础研究计划项目(黔科合基础-ZK一般781) 黔南民族职业技术学院科研项目(qnzyky-2020-15) 

主　　题：工业物联网 叶片式管道流量计 能量采集 锥形转子 发电效率 

摘      要：针对基于工业物联网的管道流量实时监测存在供电困难的问题,提出了一种具有能量采集和无线通信能力的锥形转子叶片式管道流量计。首先,所提流量计的关键部件为一个四叶片转子,通过外围嵌入永磁体的转子旋转,将水流势能转换为电能,并给出了工作原理分析和发电效率计算方法;然后,为了进一步提高发电性能,在转子前端安装一个锥体(锥形转子),以产生高速水流并导向附近的叶片,并通过流体模拟分析了锥体的影响。其次,设计了对应的物联网控制单元,利用转子旋转产生的电能来检测转子的转速,并与互联网服务器进行无线通信。最后,通过实验对该流量计发电性能和测量精度进行了评估。研究结果表明,装有锥体的转子叶片前后的压力差明显大于没有锥体的转子。随着锥体直径的增大,转子产生的功率和压力差都会增大,且最高发电效率为0.074。通过测量的转速可获得流量,且满量程精度为1.2%。当流量大于0.6×10-3 m 3/s时,流量计的输出功率大于10 mW,足以实现长期的无线流量监测。