基于管道水流发电的农业物联网供电系统设计

为解决野外环境下,农业物联网监测设备的供电问题,设计了一套基于管道水流发电的农业物联网供电系统。系统基于管道流速1.5 m/s,管内水压200 kPa的工况完成水轮机、发电机设计,在此基础上设计系统电路、I/O扩展模块和控制策略,实现对监测设备的稳定供电。通过试验测量,系统在无充电状态下,24 h蓄电池耗电量为43%;每天灌溉8 h,24 h内电量最低为69%,电量最高为100%。该系统成本低,发电量符合预期,能持续稳定地为农业物联网设备供电。

基于水流发电的自充电式电动阀门设计

为解决现存智能灌溉系统中电磁阀在条件恶劣环境下的使时的局限性^([1]),按照现有灌溉系统的架构进行分析,研制了基于水流发电的自充电式电动阀门^([2-3])。水流冲击水力发电机叶片发电,为阀门电池充电,工作时电池作为电源驱动电机,电机带动导槽体运动,实现控制先导阀腔体充水和放水以控制阀门的开闭功能。实现了一个电机对阀门开/关的控制^([4-6])。大大节省了阀门控制的能量消耗,提高了现代智能灌溉系统的广泛推广,对水资源的宝贵利用提供了一个有效途径^([7-13])。

基于水流发电机的节能照明系统

基于水流发电机的节能照明系统由水流发电机、蓄电池、光照传感器、声音传感器、LED灯组成。通过电路设计,在有水流通过的时候,水流发电机进行发电并存储在蓄电池中,对灯具实行声光自动控制,且将蓄电池中的电量来供LED灯使用。此系统可以应用在家庭或公共水房里,让节能应用在实际生活中达到节能减排并方便人们生活的效果。

60kW水流发电叶片研制

本文设计了可以利用水流发电、功率为60kW的复合材料叶片,叶片长度为3.5m,额定水流速度为1.85m/s,最大安全水流速为3m/s,可以达到很好的发电效率。

应用于智能水表的水流发电装置

为了解决现存智能水表中存在的因电池耗尽而影响水表正常工作的问题,提出了一种应用于智能水表的水流发电装置,即与水表相连的微型水流发电机利用供水管网中的水流产生电力,并通过储能单元给水表供电,从而大大减少智能水表因断电而导致数据采集与传输出现问题的概率。在减少因更换电池而产生的人工与管理成本的同时,对节能环保事业具有重要的示范效应。

基于自适应模糊PID的液控稳频水流发电系统研究

针对现有液控稳频自然水流发电装置控制系统响应时间长,控制精度不足,超调量大,达到稳态时间过长等不足,提出了一种基于自适应模糊PID的液控稳频水流发电系统,对变排量马达及其变排量机构进行数学建模,推得传递函数,通过MATLAB工具箱设计了模糊控制器,利用控制变量思想对控制系统进行仿真,对比传统PID和模糊PID的仿真结果得出结论:采用自适应模糊PID的液控稳频水流发电系统有更好的控制精度,超调量小,达到稳态时间更短、鲁棒性强等优势。

微型水龙头水流发电机的设计与开发

本文阐述了微型水龙头水流发电机的研究背景与意义,基于流体力学中的动量定理对水流发电机中的水轮进行了设计,同时选择了合适磁路,设计并开发了一种可安装在水龙头或水管上的水流发电机。经实验证明,本文提出的方法是可行及有效的。

利用水流发电集充放电装置为一体的IC水控器

利用管道水流流经水力发电机,产生电力供给 IC 水控器,实现外部电能供应和节水节能目的,为公共澡堂的节能节水改造提 供了便利。

低流速水流小型发电机CFX数值仿真及样机研制

针对在低流速水流中捕获水流能并转化为电能输出的问题，采用ANSYSCFX流体力学仿真软件运用数值模拟的方法，建立发电机桨叶与水体的流固耦合模型，计算分析不同水流流速下的发电机桨叶的表面的压力，从而获取主轴的转矩值和理论转速，在此基础上完成发电机主要部件的选型、结构设计和试制工作。低流速水流小型发电机样机经加工现场水密测试、船模实验室测试和航标标志船现场测试等多项试验，样机水密性能良好，能够在较低水流流速下启动工作，实测启动流速为0．6m／s，该流速下样机的输出平均功率为1．28W。

基于FLUENT的农业灌溉管路微型水轮机发电效率的分析与研究

为了实现管道中水能发电满足智能灌溉系统供电需求,需要提高超微型水轮机的发电量和发电效率。使用DesignModeler和Soildworks建立了三维结构模型,将水轮机转轮不同的叶片数量和叶片角度分组并导入流体力学仿真软件Fluent中分析。根据灌溉用水特点,设置在水压150kPa,水流速度1.33m/s的条件下进行仿真实验。在稳定旋转的条件下,分别对6、10、20、25、30叶片数和夹角60°、70°、75°、80°、90°的叶轮模型稳定后的转速进行仿真试验,发现在叶片夹角75°下,20和25片叶片时水轮机转速较快,分别为1185 r/min和1148 r/min。经过仿真试验,发现叶轮转速与其叶片长度的关系不明显。对有效输出功率和流场进行分析,发现当水轮机叶片为25片,夹角为75°时,为仿真实验中的最优组合。叶片数在6~20片时转速随着叶片数量增加而增加,20~30片则会骤降,叶片的角度在75°时转速最高,叶片长度对转速影响不大。研究结果表明通过调整其转轮数量和叶片角度对叶轮转速有明显提升,能有效提高输出功率,提高发电效率。

小型水流能发电装置设计与仿真

以达里厄型垂直轴式水流能发电装置为参考,设计适用于低水流速的发电装置。考虑到水流能发电装置在实际水域中的运行特点,以流体力学为理论基础,利用流体仿真软件Fluent对发电装置的翼型进行仿真分析和选型;选用MRF模型对水流能发电装置叶轮进行流场仿真分析,从能量捕获效率角度考虑,在发电装置的周围设置导流装置。研究结果表明,合适翼型的叶片能够明显提高发电效率;导流装置能够有效增加发电装置捕获水流动能的效率,发电装置能很好地满足设计要求。

挤压水流能发电

科学家们最近通过试验发现,从流水中也能“挤”出电。 这是一种全新的发电方式,挤压水流使其通过一段极细的绝缘管道时。

浅析高层建筑清洁能源发电系统的设计

随着传统能源的高速消耗,使用清洁能源成为了时代的主题。为达到节能减排的目的,本文浅析设计一套下水道微型水流发电系统,将高层建筑污水(包括雨水)排下时的动能转换为电能,用于高楼的一些公共小型电气设施,如LED照明、电铃等。

水轮发电机检修系统的关键技术分析

运用水力发电,优化资源配置是当前社会可持续发展的重要课题。水轮发电机是水力发电的主要设备,传统的设备检修方式,对事故的预防控制不足,导致需要故障隐患不能被及时发现。本文提出了以物联网技术、全息谱分解技术为核心的水轮发电机检修系统设计方案,并进行了实证分析。

自供电无线热量计的设计

随着北方家庭供热分户改造的基本完成,即将实行按热量对取暖进行计费。但现有的热量计量装置都在满足取暖计费的需求方面还存在一些问题。该套系统以物联网技术为基础,以ZigBee作为控制核心和无线传输模块,采用水流发电机作为系统的供电单元,实现了自供电。此热量计不仅解决了明线测量问题,而且还大大提高了系统的可靠性和安全性。

智能防长流水阀设计

针对非正常长流水的水流恒定时间超过正常使用时间的特点,设计一种能预设置防长流水时间并同步记录用户用水情况,经对比分析可自动识别长流水并自动关闭水阀,减少水资源浪费以及避免渗漏水事故。

基于有限元分析的微型管道水轮机的设计

自来水管道中存在大量传感器需要对其供电,而其本身的电池存在电量不足的问题,对此设计出一种微型管道流体发电机,利用管道自身的流体流动产生的势能带动涡轮机进行发电。通过ANSYS软件中的流体机械及流体计算模块CFX设计出涡轮机模型,并计算得出输出功率约为100 W;同时利用电磁设计软件Maxwell设计出与涡轮机匹配的永磁同步发电机,得到三相交流电,从而解决了管道传感器的供电问题。

基于热释电红外感应的节水沐浴器设计

当前市场售卖的感应沐浴器大多采用反射式红外传感器来控制沐浴器系统。此类传感器存在误报现象,会导致水流浪费。为改善这种误报现象,设计了一种新型低能耗红外感应节水沐浴器控制系统,该系统采用热释电红外感应模块。当接收到人在移动过程中散发出的连续红外信号时,模块会输出电信号,通过电磁继电器打开电磁水阀,控制水流,从而有效解决使用过程中的误报现象。同时该模块利用管式水流发电机供电,可节约电能。实验证明,此沐浴器能可靠工作,具有一定的实用价值。

健身器材能量利用装置

基于液压传动理论,提出了一种利用杠杆原理将人体做功转换成机械能、并通过水流发电机将机械能转换成电能的能量利用装置。本文设计了一种新的能量利用装置,介绍了其工作原理,对其能量转换过分进行了详细的计算分析,并进行了试验验证。该文提出的新装置具有广泛的应用前景。