本文選題：發(fā)電 + 流體動(dòng)力學(xué)　； 參考：《清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》2014年09期

【摘要】：為了給管道檢測(cè)機(jī)器人的電氣工作裝置提供充足的電能,該文提出一種利用管道內(nèi)天然氣流體動(dòng)能的管道檢測(cè)機(jī)器人自主發(fā)電系統(tǒng),推導(dǎo)出了各個(gè)環(huán)節(jié)的工作原理方程。利用管道內(nèi)天然氣的流體速度動(dòng)力沖擊機(jī)器人尾部葉輪,以及泄流前后的流體速度差,將流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)的電能。通過(guò)對(duì)管道檢測(cè)機(jī)器人速度控制裝置的泄流狀態(tài)的分析,建立了受控速度方程;在控制速度條件下,得出了葉輪機(jī)葉片的受力方程,并給出了單位時(shí)間內(nèi)管道內(nèi)流體掃過(guò)葉輪機(jī)的動(dòng)能與泄流前后流體速度差的關(guān)系方程,并進(jìn)一步導(dǎo)出了流體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的方程。針對(duì)管道內(nèi)天然氣流體速度隨時(shí)間不規(guī)則變化的影響因素,采用了葉輪機(jī)最大功率捕獲控制策略使自主發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最大。對(duì)提出的管道檢測(cè)機(jī)器人自主發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了流體的流固耦合仿真和電氣的Matlab仿真。仿真結(jié)果表明:該流固耦合式管道檢測(cè)機(jī)器人自主發(fā)電系統(tǒng)的工作原理可行,葉輪機(jī)額定輸出功率在80W左右,而管道檢測(cè)機(jī)器人的用電功率在30W左右,該自主發(fā)電系統(tǒng)可滿足管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的供電要求。
[Abstract]:In order to provide enough electric energy for the electrical working device of the pipeline detection robot, this paper presents an autonomous power generation system for the pipeline detection robot using the kinetic energy of the natural gas fluid in the pipeline, and derives the working principle equations of each link. The kinetic energy of the fluid is converted to the electric energy of the generator by using the fluid velocity of the natural gas in the pipeline to impinge on the tail impeller of the robot and the difference of the fluid velocity before and after the discharge. By analyzing the leakage state of the speed control device of the pipeline detection robot, the controlled velocity equation is established, and the force equation of the blade of the impeller is obtained under the condition of the controlled speed. The relation equation between the kinetic energy of the fluid sweeping through the impeller and the velocity difference before and after the discharge is given, and the equation of transforming the kinetic energy of the fluid into electric energy is derived. In view of the influence factors of natural gas fluid velocity in pipeline with time, the maximum power capture control strategy of impeller is adopted to maximize the energy conversion efficiency of autonomous power generation system. Fluid fluid-solid coupling simulation and electrical Matlab simulation are carried out for the autonomous generation system of pipeline detection robot. The simulation results show that the working principle of the autonomous generation system of the fluid-solid coupled pipeline detection robot is feasible, the rated output power of the impeller is about 80W, and the electric power of the pipeline detection robot is about 30W. The autonomous power generation system can meet the power supply requirements of the pipeline detection robot system.
【作者單位】： 清華大學(xué)電力系流及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院;
【基金】：清華大學(xué)自主研究項(xiàng)目(2012THZ07122) 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAH32F05)
【分類號(hào)】：TP242;TM619

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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6 任思t，

本文編號(hào)：1908881