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用于井下振动测量的自发电振动传感器的研制

矿业安全与环保 2023年第4期50卷 63-67页

作者：冯彦军吴川杨朔中煤科工开采研究院有限公司北京100013 中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院湖北武汉430074

井下钻具的共振可能会损坏钻具甚至造成井下事故,对井下振动进行实时测量非常有必要。然而目前常规传感器的井下电池和电缆的供电方式会降低钻探效率,因此具有井下发电功能的传感器将更加适宜实际工况。针对此情况,研制了一种具有自发... 详细信息

井下钻具的共振可能会损坏钻具甚至造成井下事故,对井下振动进行实时测量非常有必要。然而目前常规传感器的井下电池和电缆的供电方式会降低钻探效率,因此具有井下发电功能的传感器将更加适宜实际工况。针对此情况,研制了一种具有自发电功能的振动传感器,其利用振动工况诱导传感器内部纳米材料相互摩擦进行发电,同时利用摩擦电信号与振动信号的对应关系实现对振动的测量。室内试验结果表明,传感器的输出信号幅值可达7.3 V,最大发电功率约0.84μW,振动测量范围为0~13 Hz,振动测量误差小于5%,可在小于250℃的温度范围内正常工作。研究成果可为井下发电及井下超高温传感器技术的研究提供一定的借鉴。

关键词：井下振动自发电振动传感器摩擦纳米发电机低磨损随钻测量

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基于PVDF压电薄膜的能量收集系统研究

化工新型材料 2023年第1期51卷 76-80页

作者：田红英王沛元郝慧敏李晨阳侯永胜王嘉鋆吕高鹏太原理工大学机械与运载工程学院太原030000 山西工程职业学院自动化工程系太原030000

压电能量收集系统作为一种自发电系统,可以将施加在系统上的压力转换为可供负载使用的电能。以100μm厚的PVDF薄膜作为压电能量收集系统的能量来源,以电学与力学为基础,设计了一种基于PVDF薄膜的压电能量收集系统;用ANSYS软件建立模型仿... 详细信息

压电能量收集系统作为一种自发电系统,可以将施加在系统上的压力转换为可供负载使用的电能。以100μm厚的PVDF薄膜作为压电能量收集系统的能量来源,以电学与力学为基础,设计了一种基于PVDF薄膜的压电能量收集系统;用ANSYS软件建立模型仿真,用origin软件处理PVDF薄膜输出信号参数,确定了箱式结构下的压电薄膜双并联结构;设计了采用三倍压电路的基于LTC3588芯片的能量收集电路,使得能量采集效率提升了3倍。

关键词：自发电双并联结构能量收集系统压电性

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自发电集装箱码头微电网改造方案配置思路

水运工程 2024年第5期 89-94页

作者：杨玉琢韩松陶平罗峥李孟晖中国港湾工程有限责任公司北京100027

集装箱码头在不发达国家、地区,在供电基础设施条件不满足运营需要的情况下,多采用自建柴油机电站供电的形式。岸桥起重机在作业过程中负荷特性频繁波动,在极端情况下会有很大的逆功率反馈到供电系统中,给柴油机组运行带来挑战。根据所... 详细信息

集装箱码头在不发达国家、地区,在供电基础设施条件不满足运营需要的情况下,多采用自建柴油机电站供电的形式。岸桥起重机在作业过程中负荷特性频繁波动,在极端情况下会有很大的逆功率反馈到供电系统中,给柴油机组运行带来挑战。根据所依托工程的情况,对比研究不同储能技术特点,提出以解决负荷侧波动对供电系统的影响为重点考虑、采用高速电气飞轮和BESS两组储能装置研究的建议,并且给出开展微网控制策略研究、预留新能源接口及微网协同、微配协同接口的研究思路建议,形成模块化、标准化、智能化的集装箱码头微电网配置方案。

关键词：集装箱码头微电网自发电储能系统

针对远程无线开关的电磁式冲击能量收集器研究

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振动与冲击 2021年第14期40卷 287-291页

作者：赵兴强戴志新丁宇严飞钱海林南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学自动化学院江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心南京210044

远程无线开关控制面板的应用大大改善了人们的生活质量。研究了一种电磁式冲击能量收集器,实现了无线开关面板的无电池、自供能工作。提出了E型和U型两种铁芯的冲击式能量收集器结构,分析了工作原理。采用ANSYS Maxwell软件分析了收集... 详细信息

远程无线开关控制面板的应用大大改善了人们的生活质量。研究了一种电磁式冲击能量收集器,实现了无线开关面板的无电池、自供能工作。提出了E型和U型两种铁芯的冲击式能量收集器结构,分析了工作原理。采用ANSYS Maxwell软件分析了收集器的磁力线分布、输出电压、输出功率等性能,完成了样机尺寸的优化设计。加工组装了E型铁芯的样机,完成了测试。结果表明,样机输出电压为12 V,转换的电能为0.66 mJ。以该收集器供电,无线开关面板发送了时长18 ms,1.1 kHz的方波,在接收端实现了LED的开关控制。

关键词：自发电无线开关电磁能量收集

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用于井下振动测量的自发电振动传感器

矿业安全与环保 2023年

作者：冯彦军吴川杨朔中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院中煤科工开采研究院有限公司

井下钻具的共振可能会损坏钻具甚至造成井下事故,对井下振动进行实时测量非常有必要。然而目前常规传感器的井下电池和电缆的供电方式会降低钻探效率,因此具有井下发电功能的传感器将更加适宜实际工况。针对此情况,研制了一种具有自发电功能的振动传感器,其利用振动工况诱导传感器内部纳米材料相互摩擦进行发电,同时利用摩擦电信号与振动信号的对应关系实现对振动的测量。室内试验结果表明,传感器的输出信号幅值可达7.3 V,最大发电功率约0.84μW,振动测量范围为0～13 Hz,振动测量误差小于5%,可在小于250℃的温度范围内正常工作。研究成果可为井下发电及井下超高温传感器技术的研究提供一定的借鉴。

关键词：井下振动自发电振动传感器摩擦纳米发电机低磨损随钻测量

基于改进逼近理想解的排序技术方法自发电缓冲背架性能优化

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南京理工大学学报 2021年第2期45卷 142-149,157页

作者：向宇王亚平王永敢步春辰南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对自发电缓冲背架结构特点和应用场景,在给定的步态条件下,以背架刚度和阻尼比为优化变量,以背架发电功率和人体所受冲击载荷为优化目标,提出了基于加权广义马氏距离逼近理想解的排序技术(Technique for order preference by similari... 详细信息

针对自发电缓冲背架结构特点和应用场景,在给定的步态条件下,以背架刚度和阻尼比为优化变量,以背架发电功率和人体所受冲击载荷为优化目标,提出了基于加权广义马氏距离逼近理想解的排序技术(Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的性能优化方法。采用带有精英策略的非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ),获得了背架发电功率和人体所冲击载荷的Pareto最优解及决策矩阵;利用熵权法计算出各指标的权重;使用改进后的基于加权广义(Weighted Moore-Penrose,WMP)马氏距离的TOPSIS法对Pareto最优解排序,并对3种不同优化算法进行了比较。分析了不同步态条件对冲击载荷和发电功率的影响规律。结果表明:基于改进TOPSIS法的决策结果更加符合实际需求,背架整体综合性能得到改善,对不同步态条件具有良好的适应性。

关键词：非支配排序遗传算法广义马氏距离逼近理想解的排序技术方法加权广义自发电缓冲背架

上海轨道交通列车自发电车载式轴温检测系统研究与应用

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城市轨道交通研究 2023年第S01期26卷 132-136页

作者：陶佳杰上海地铁维护保障有限公司车辆分公司上海200237

上海轨道交通新车型均已配备车载式轴温检测装置,而老车型列车无轴温检测预警设备,主要通过人工方法进行轴温检测,需要为老车型列车配置自动化的轴温检测装置。在分析常用的城市轨道交通列车轴温检测方法的基础上,提出了比较适合上海轨... 详细信息

上海轨道交通新车型均已配备车载式轴温检测装置,而老车型列车无轴温检测预警设备,主要通过人工方法进行轴温检测,需要为老车型列车配置自动化的轴温检测装置。在分析常用的城市轨道交通列车轴温检测方法的基础上,提出了比较适合上海轨道交通老车型列车的自发电车载式轴温检测系统。该系统通过吸收车辆振动能量产生电能,为传感器供电,并通过射频通信方式无线传输所采集的轴温数据,具有轴箱温度不间断采集、数据实时发送、通信无线传输、网页端同步传输和异常数据报警等功能。介绍了该系统的研究历程、系统原理及组成、设备安装方式。试验结果表明,该系统的轴温检测值与新车车载轴温检测系统的更接近,也即更接近设备本身的温度。该系统已安装于上海轨道交通6号线06C01型列车上,应用效果良好。

关键词：上海轨道交通轴温检测自发电车载式

钢铁企业自发电与外购国家电网电之间的经济利益

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东北大学学报（自然科学版） 2015年第7期36卷 980-984页

作者：刘精宇柴少轩常勇东北大学国家环境保护生态工业重点实验室辽宁沈阳110819 山西太钢不锈钢股份有限公司销售部山西太原030003 山西太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂山西太原030003

针对当前钢铁联合企业自产电和国家电网价格之间的关系,利用经济规划方法建立了基于自发电的最优经济运营模型.通过求解企业利润最大的目标函数,并讨论分析在国家电网峰、谷、平时电价企业的最优生产计划.最优结果显示,企业利润的高低... 详细信息

针对当前钢铁联合企业自产电和国家电网价格之间的关系,利用经济规划方法建立了基于自发电的最优经济运营模型.通过求解企业利润最大的目标函数,并讨论分析在国家电网峰、谷、平时电价企业的最优生产计划.最优结果显示,企业利润的高低主要与购入电力转售后的单位利润贡献率、自供电的单位利润率及其上网的售电量有关系.鼓励企业在谷价时尽量外购电,少发电;而在峰价时,尽量自发电,少外购电,富余的电上网销售.

关键词：钢铁联合企业自发电国家电网经济运营模型最优生产计划

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自发电式燃气热水器控制器的设计与实现

自发电式燃气热水器控制器的设计与实现

作者：刘世洲苏州大学

学位级别：硕士

燃气热水器又称燃气热水炉,它是以燃气作为燃料,通过燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中,达到制备热水的目的的一种燃气用具。目前,燃气热水器可分为四大类:烟道式、强制式、平衡式和冷凝式。本文设计的自发电式燃气热水器... 详细信息

燃气热水器又称燃气热水炉,它是以燃气作为燃料,通过燃烧加热方式将热量传递到流经热交换器的冷水中,达到制备热水的目的的一种燃气用具。目前,燃气热水器可分为四大类:烟道式、强制式、平衡式和冷凝式。本文设计的自发电式燃气热水器控制系统,和传统的燃气热水器控制系统有很大区别,无需外部电力供应,控制系统的电源由副燃烧器加热热电堆产生。主燃烧器负责加热冷水;副燃烧器点火后一直处在工作状态,负责给热电堆加热,产生热电动势供给控制系统,其另外一个作用是引燃主燃烧器。论文详细叙述了燃气热水器的电源模块、温度检测模块、阀门驱动模块的设计和实现方法。电源设计采用基于TPS60212芯片的升压设计方法,电路简单,性能稳定;温度检测采用双热敏电阻测温电路,精度高,可靠性好;燃气阀驱动设计采用电荷泵式驱动方案,提高了系统的安全性。除此之外,本文还阐述了点火模块、控制器设计模块、人机接口模块、通讯模块的设计与实现方法。论文阐述了系统测试中常见的测试问题和解决方案,对ESD问题提出在设计中要“堵”和“疏”相结合的解决方案;用阀值电路解决了电源电路单片机重启的问题;在辐射超标的解决方案上,提出了先确定干扰源,然后对干扰源进行屏蔽的解决方案;通过X射线检查和横截面切面分析,确认并解决了在可靠性测试中出现的CAF问题。通过系统验证测试,自发电式燃气热水器成功实现自发电功能并可靠运行,舒适性,安全性,可靠性大大提高。

关键词：热水器燃气制热自发电传导辐射