一種擺錘式海洋立管渦激振動(dòng)自發(fā)電監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋法典監(jiān)測(cè)裝置,具體涉及一種擺錘式海洋立管渦激振動(dòng)自發(fā)電監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)能源需求的增加,迫使人們對(duì)資源的開(kāi)采從陸地轉(zhuǎn)向海洋,因此海洋平臺(tái)在資源結(jié)構(gòu)中所占的比重逐漸變大。目前海底的油氣資源通常是通過(guò)鉆井技術(shù)從海床獲得,然后采用海洋立管輸運(yùn)到水面的采油平臺(tái)以及FPSO (浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船)、FLNG (浮式液化天然氣船)等進(jìn)行加工和儲(chǔ)存等處理。立管在整個(gè)資源開(kāi)采加工中有著舉足輕重的作用,作為油氣輸送生命線的立管很大程度上保證了整個(gè)平臺(tái)開(kāi)采與生產(chǎn)的順利進(jìn)行??紤]到海洋立管是具有大變形的柔性結(jié)構(gòu),受到洋流的作用將發(fā)生渦激振動(dòng),特別是在垂直于來(lái)流方向上立管將產(chǎn)生大尺度的往復(fù)振動(dòng),是導(dǎo)致立管發(fā)生疲勞破壞的主要因素。加上海洋平臺(tái)受水面環(huán)境載荷影響產(chǎn)生的位置變化,立管在水下的受力、變形和幾何形態(tài)都需要進(jìn)行檢測(cè)并作出預(yù)報(bào),以防出現(xiàn)立管斷裂而造成嚴(yán)重的油氣泄漏事故。
[0003]目前采用的監(jiān)測(cè)方法是在海洋立管上設(shè)置一定數(shù)量的傳感器來(lái)獲取立管的運(yùn)動(dòng)特性,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析得到水下立管系統(tǒng)的動(dòng)力特性、可靠性、安全性。然而整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要電力的供應(yīng),現(xiàn)有的電池技術(shù)難以維持監(jiān)測(cè)的需要,如布置電纜又將產(chǎn)生巨大的人力、物力的損耗以及立管性能的削弱。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中,對(duì)于利用海洋立管渦激振動(dòng)發(fā)電并未有相關(guān)的技術(shù)提出,國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的渦激振動(dòng)發(fā)電裝置僅限于普通水流中的直桿受到水流影響產(chǎn)生的上下往復(fù)振動(dòng)進(jìn)行發(fā)電。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題,提供一種擺錘式海洋立管渦激振動(dòng)自發(fā)電監(jiān)測(cè)裝置。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種擺錘式海洋立管渦激振動(dòng)自發(fā)電監(jiān)測(cè)裝置,包括主殼體以及安裝于主殼體中的擺錘組件、齒輪組件、線圈組件和耐壓艙;所述主殼體包括空心圓柱殼體,以及分別設(shè)置于空心圓柱殼體上下兩端的頂蓋和底蓋,底蓋上軸心處向上豎立有固定旋轉(zhuǎn)軸,固定旋轉(zhuǎn)軸上插入有擺錘組件;所述擺錘組件包括偏心重錘以及設(shè)置于偏心重錘軸心位置的軸套,偏心重錘呈半圓柱型且靠近軸套部分為鏤空,軸套中插入有固定旋轉(zhuǎn)軸;所述齒輪組件包括齒輪箱、設(shè)置于齒輪箱中的齒輪機(jī)構(gòu)、以及箱蓋,齒輪機(jī)構(gòu)包括四個(gè)三級(jí)齒輪、四個(gè)二級(jí)齒輪和一個(gè)一級(jí)齒輪;三級(jí)齒輪設(shè)置于齒輪箱內(nèi)部箱底,二級(jí)齒輪設(shè)置于三級(jí)齒輪內(nèi)側(cè),二級(jí)齒輪采用雙齒輪結(jié)構(gòu)包括與三級(jí)齒輪相配的下齒輪和設(shè)置于下齒輪上方的上齒輪,一級(jí)齒輪位于四個(gè)上齒輪的中心且均與該四個(gè)上齒輪相配,軸套穿過(guò)齒輪箱后插入并卡固于一級(jí)齒輪中心;所述線圈組件包括若干絕緣絕磁的線圈繞組和置于齒輪組件上方的線圈架,線圈架由絕緣絕磁材料制成,所述線圈繞組通過(guò)絕緣絕磁隔板間隔分區(qū)域設(shè)置于線圈架;所述三級(jí)齒輪的軸伸出齒輪箱的箱蓋,軸的頂部連接有永磁體,永磁體與線圈繞組一一對(duì)應(yīng)放置處于同一水平高度形成若干發(fā)電模塊;所述耐壓艙設(shè)置于線圈架上的中心位置,耐壓艙中放有蓄電池。
[0007]其中,偏心重錘的重量主要分布于離其軸心較遠(yuǎn)區(qū)域,且其慣性體積矩遠(yuǎn)離軸心,在立管發(fā)生振動(dòng)時(shí),慣性力作用在重心上,引起偏心重錘繞著固定旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生圓周運(yùn)動(dòng)。
[0008]為保證主殼體以及偏心重錘的順利轉(zhuǎn)動(dòng),所述底蓋上開(kāi)設(shè)有以固定旋轉(zhuǎn)軸為圓心的環(huán)狀弧形凹槽,齒輪箱外側(cè)箱底也開(kāi)設(shè)有環(huán)狀弧形凹槽;所述軸套的上下兩側(cè)均設(shè)有軸肩,且兩個(gè)軸肩上背對(duì)偏心重錘的側(cè)面上均開(kāi)設(shè)有環(huán)狀弧形凹槽,且分別與底蓋上的環(huán)狀弧形凹槽和齒輪箱箱底的環(huán)狀弧形凹槽相適配。
[0009]進(jìn)一步的,所述軸套側(cè)壁的頂部還設(shè)置有齒輪鍵,軸套通過(guò)齒輪鍵卡固于一級(jí)齒輪上的鍵槽。
[0010]進(jìn)一步的,所述齒輪箱箱底上還設(shè)置有棘爪轉(zhuǎn)柱,棘爪轉(zhuǎn)柱外周穿入回力彈簧后再套有棘爪,棘爪的另一端成鉤爪狀伸入一級(jí)齒輪的齒根。棘爪頂端的鉤爪結(jié)構(gòu)與一級(jí)齒輪齒根處的配合,當(dāng)偏心重錘帶動(dòng)一級(jí)齒輪發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),一級(jí)齒輪順著棘爪頂端鉤爪結(jié)構(gòu)方向旋轉(zhuǎn)半個(gè)齒輪齒寬時(shí),將棘爪頂向一級(jí)齒輪的齒頂,繼續(xù)旋轉(zhuǎn)半個(gè)齒輪的齒寬后,在回力彈簧作用,鉤爪結(jié)構(gòu)會(huì)回到下一個(gè)齒根處;當(dāng)一級(jí)齒輪旋轉(zhuǎn)方向逆著棘爪頂端鉤爪結(jié)構(gòu)時(shí),受到鉤爪結(jié)構(gòu)阻擋,無(wú)法發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。從而保證擺錘的旋轉(zhuǎn)永遠(yuǎn)帶動(dòng)齒輪組朝著一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生的電流也只有一個(gè)方向。
[0011]進(jìn)一步的,所述三級(jí)齒輪的軸上設(shè)有平鍵,永磁體上開(kāi)設(shè)有與平鍵相適配的鍵槽,通過(guò)鍵槽與平鍵相連實(shí)現(xiàn)永磁體與三級(jí)齒輪的軸的連接。
[0012]進(jìn)一步的,所述線圈架包括環(huán)形絕緣絕磁隔板、圓柱形絕緣絕磁隔板和若干矩形絕緣絕磁隔板,圓柱形絕緣絕磁隔板設(shè)置于環(huán)形絕緣絕磁隔板的中心位置,矩形絕緣絕磁隔板均勻設(shè)置于圓柱形絕緣絕磁隔板的側(cè)壁,并沿向圓柱形絕緣絕磁隔板徑向向外周延伸,形成若干相對(duì)獨(dú)立的絕緣絕磁空間;發(fā)電模塊分別位于不同的絕緣絕磁空間;所述耐壓艙與環(huán)形絕緣絕磁隔板以及頂蓋所謂區(qū)域中排布有電線電路;所述線圈繞組通過(guò)固定銷安裝于線圈架。
[0013]有益效果:本發(fā)明中主殼體隨著立管發(fā)生往復(fù)振動(dòng),在立管發(fā)生位移時(shí),由于慣性作用,擺錘組件仍處于原位置,因此擺錘組件繞著固定旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生圓周運(yùn)動(dòng),擺錘的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)一級(jí)齒輪的運(yùn)動(dòng),通過(guò)齒輪箱中齒輪機(jī)構(gòu)的變速作用,引起永磁體轉(zhuǎn)動(dòng),從而切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流;與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014](I)立管的渦激振動(dòng)引起擺錘組件的旋轉(zhuǎn),通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)的變速作用,將小角度的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為快速的圓周運(yùn)動(dòng),增加了切割磁感線的速度;
[0015](2)擺錘組件中的偏心重錘靠近圓心部分鏤空,其重心遠(yuǎn)離圓心,在發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí),具有更大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性矩;
[0016](3)可根據(jù)實(shí)際所需功率加長(zhǎng)三級(jí)齒輪的齒輪軸,以及增加永磁體和線圈繞組的數(shù)量,使用方便靈活。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖2是本發(fā)明的主殼體示意圖;
[0019]圖3是本發(fā)明的擺錘組件結(jié)構(gòu)示意圖;
[0020]圖4是本發(fā)明的齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]圖5是本發(fā)明的齒輪箱箱蓋結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022]圖6是本發(fā)明的一級(jí)齒輪結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023]圖7是本發(fā)明的二級(jí)齒輪結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024]圖8是本發(fā)明的三級(jí)齒輪結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖9是本發(fā)明的棘爪與棘爪轉(zhuǎn)柱結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026]圖10是本發(fā)明中永磁體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖11是本發(fā)明中齒輪箱中的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0028]圖12是本發(fā)明的線圈架結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029]圖13是本發(fā)明的線圈繞組結(jié)構(gòu)示意圖;
[0030]圖14是本發(fā)明的耐壓艙結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031]圖15是本發(fā)明中電路工作流程圖;
[0032]圖16是本發(fā)明安裝于立管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0034]如圖1至圖16所示,本發(fā)明的一種擺錘式海洋立管渦激振動(dòng)自發(fā)電監(jiān)測(cè)裝置,包括主殼體I以及安裝于主殼體I中的擺錘組件2、齒輪組件3、線圈組件和耐壓艙7 ;主殼體I包括空心圓柱殼體11,以及分別設(shè)置于空心圓柱殼體11上下兩端的頂蓋12和底蓋13,底蓋13上軸心處向上豎立有固定旋轉(zhuǎn)軸14,固定旋轉(zhuǎn)軸14上插入有擺錘組件2 ;擺錘組件2包括偏心重錘21以及設(shè)置于偏心重錘21軸心位置的軸套22,偏心重錘21呈半圓柱型且靠近軸套22部分為鏤空,軸套22中插入有固定旋轉(zhuǎn)軸14 ;齒輪組件3包括齒輪箱32、設(shè)置于齒輪箱32中的齒輪機(jī)構(gòu)31、以及箱蓋36,齒輪機(jī)構(gòu)31包括四個(gè)三級(jí)齒輪315、四個(gè)二級(jí)齒輪和一個(gè)一級(jí)齒輪310 ;三級(jí)齒輪315設(shè)置于齒輪箱32內(nèi)部箱底,二級(jí)齒輪設(shè)置于三級(jí)齒輪315內(nèi)側(cè),二級(jí)齒輪采用雙齒輪結(jié)構(gòu)包括與三級(jí)齒輪315相配的下齒輪313和設(shè)置于下齒輪313上方的上齒輪312,一級(jí)齒輪310位于四個(gè)上齒輪312的中心且均與該四個(gè)上齒輪312相配,軸套