一种轮接触式同步发电装置、在线监测系统及安装方法与流程

本发明涉及在机监测用的自发电设备领域，具体是一种轮接触式同步发电装置、在线监测系统及安装方法。

背景技术：

1、旋转机械(例如机泵、电机等)的使用面临诸多挑战，包括磨损、故障和意外事故等，因此采用在线监测系统对旋转机械进行持续监测显得尤为关键。现有旋转机械的在线监测系统一般由传感器、数据采集与传输模块以及分析软件组成，传感器连接方式主要分为有线和无线两种。

2、针对有线连接，大型旋转机械通常使用高压电作为动力来源，而监测用的辅助仪器和仪表则需要低压电，因此需要额外布线，这不仅提高了成本，还使得安装过程变得复杂，并且在设备维护时带来诸多不便。目前，一些附加的发电模块在安装时需要拆解整个机械，有的甚至需要对机械原有结构进行改造，这不仅导致安装过程复杂，还可能影响生产设备的正常运行，导致成本上升。此外，这种安装方式也使得后续的拆卸和维护工作变得繁琐。针对无线连接，虽然免去了大量布线，但依赖电池供电，需要定期更换电池，且数据传输受限，不够及时，这不仅增加了维护难度，对于需要防爆的场所还可能带来安全隐患。另外，现有的自发电设备安装前需对旋转机械进行改造，可能会损坏机械，且安装复杂，也不便于后续的拆卸和维护。

3、综上所述，目前为旋转机械在线监测用的传感器供电方式，无法兼顾拆装简便、数据传输稳定以及安全等性能，亟待解决。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种轮接触式同步发电装置、在线监测系统及安装方法，该发电装置具备操作简单、安装和拆卸维护便捷的优点，能够为传感器提供有线供电，实现稳定快速的数据传输。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明公开一种轮接触式同步发电装置，包括外壳和滚轮，外壳外设置有能固定于旋转机械的安装面上的吸附组件，外壳内安装有定子和转子；滚轮滑动安装在外壳上的导轨上，滚轮的轮面与转子保持接触，滚轮可在轮面和旋转机械的转轴接触时驱使转子旋转，以使定子产生电磁感应发电；滚轮还可在转轴发生径向窜动时沿导轨产生滑移动作，导轨上安装有用于对滚轮滑移动作进行缓冲以及在转轴窜动减弱时引导滚轮复位的弹性件。

4、作为上述方案的进一步改进，导轨与外壳可拆卸式连接；导轨包括支座，支座开设有槽长方向为圆弧状的导向槽，且该圆弧和转子同圆心；导向槽内可拆卸式插接有轮轴，轮轴可沿导向槽的槽长方向滑动，且滚轮同轴转动安装在轮轴上。

5、作为上述方案的进一步改进，导轨的数量设有两个，两个导轨对称分布在滚轮的轴向两端；滚轮设置有两个；每处导轨包括两个呈对称耳状的支座，分别与两个滚轮一一对应，使得两个滚轮之间形成用于正对转轴的夹持区域。

6、作为上述方案的进一步改进，弹性件采用弹簧；弹簧沿槽长方向设置在导向槽内，一端受导向槽(610)支撑，另一端作用于轮轴(22)。

7、作为上述方案的进一步改进，吸附组件包括设置在外壳一侧或多侧的多个吸附单元，每个吸附单元采用磁铁或吸盘或粘胶。

8、作为上述方案的进一步改进，每个吸附单元和外壳之间通过关节球头活动连接。

9、作为上述方案的进一步改进，外壳呈圆筒状，外壳内开设有空腔，外壳外开设有与空腔连通的开口；转子包括第一圆盘，第一圆盘位于空腔内，且第一圆盘通过一根连接轴与外壳同轴转动连接，滚轮的轮面穿过开口与第一圆盘的侧面接触；第一圆盘的一侧开设有多个呈圆周阵列的安装槽，每个安装槽内嵌有对应的磁体。

10、作为上述方案的进一步改进，定子包括第二圆盘，第二圆盘同轴固定安装在空腔内，并在空腔的一侧分割出用于安装电路的密封腔；第二圆盘靠近第一圆盘的一侧固定连接有多个呈圆周阵列的感应线圈，感应线圈的表面敷设用于防爆的注胶，感应线圈的线路由第二圆盘上的开孔伸进密封腔。

11、发电装置还包括设置在密封腔内的电力调理模块；电力调理模块用于对感应线圈所产生的感应电流进行整流和稳压；电力调理模块包括电路板，电路板和密封腔的底壁固定连接。

12、本发明还公开一种在线监测系统，包括设置在旋转机械上且通过导线电性连接的传感器和发电装置；发电装置应用如上所述的一种轮接触式同步发电装置。

13、本发明还公开一种在线监测系统的安装方法，应用于如上所述的一种在线监测系统，该方法包括：

14、将传感器固定安装在旋转机械的预设点位；

15、将发电装置和传感器通过导线电性连接；

16、将外壳通过吸附组件固定于旋转机械的安装面上，使滚轮的初始位置满足以下条件：滚轮与转轴的轴线相互平行，轮面与转轴贴合，滚轮对弹性件产生预设的压紧力；其中，在所述安装面与转轴的轴线不垂直的状态下，通过所述关节球头调节吸附单元和外壳之间的角度，以满足所述条件。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明公开的轮接触式同步发电装置，可通过吸附组件安装于旋转机械的安装面上，无需负载安装，操作简单，安装和拆卸维护便捷；利用能与运行的转轴接触的滚轮驱使转子旋转，使定子产生电磁感应发电，为传感器提供有线供电，不用考虑布线、电池更换、使用电量损耗等问题，实现稳定高频的信号传输，安装使用效果更好；通过将滚轮设置在设有弹性件的导向槽中，当转轴发生径向窜动时，滚轮可以沿导向槽产生滑移动作，保持轮面同时与转子、转轴二者的密切接触，该结构与转轴接触时具有良好的运行特性，能够适应设备的不平衡、不对中转动，确保驱动发电的可靠性；该发电装置相比于传统监测系统，可在不对作用设备进行整改的条件下进行迅速安装实施，现场安装要求低，节省了安装成本以及维护成本。

19、2、本发明通过将导轨与外壳设置为可拆卸式连接，轮轴可拆卸式插接在导向槽中，可考虑到旋转机械的转轴规格，以及发电所需的转速区间等实际因素，选择性地更换不同尺寸的滚轮和/或导轨，从而能够调节传动比以及传动效果，适用于不同转速的旋转机械，为转子提供不同的转速，均衡发电效率。

20、3、本发明的吸附组件中设有多个吸附单元，这些吸附单元可以设置在外壳的一侧或多侧，从而可以根据实际的安装场景灵活调节外壳的部署方式，并且每个吸附单元可从磁铁、吸盘、粘胶中任意选择，适用于绝大多数旋转机械的安装点位。例如磁铁可以直接磁吸在金属安装面上，这几种吸附方式还适用于安装点位面积较小的场景，从而进一步提升安装和拆卸维护的便捷性。在此基础上，通过将吸附单元与外壳之间通过关节球头活动连接，可灵活调节吸附单元的吸附面与外壳之间的相对角度，从而适用于安装面与转轴的轴线非垂直的情形，确保安装的可靠性。

21、4、本发明公开的在线监测系统及其安装方法，通过应用上述发电装置，能够产生与该发电装置相同的有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，包括外壳(1)和滚轮(2)，外壳(1)外设置有能固定于旋转机械(8)的安装面(81)上的吸附组件(3)，外壳(1)内安装有定子(4)和转子(5)；滚轮(2)滑动安装在外壳(1)上的导轨(6)上，滚轮(2)的轮面(21)与转子(5)保持接触，滚轮(2)可在轮面(21)和旋转机械(8)的转轴(82)接触时驱使转子(5)旋转，以使定子(4)产生电磁感应发电；滚轮(2)还可在转轴(82)发生径向窜动时沿导轨(6)产生滑移动作，导轨(6)上安装有用于对滚轮(2)滑移动作进行缓冲以及在转轴(82)窜动减弱时引导滚轮(2)复位的弹性件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，导轨(6)与外壳(1)可拆卸式连接；所述导轨(6)包括支座(61)，支座(61)开设有槽长方向为圆弧状的导向槽(610)，且该圆弧和转子(5)同圆心；导向槽(610)内可拆卸式插接有轮轴(22)，轮轴(22)可沿导向槽(610)的槽长方向滑动，且滚轮(2)同轴转动安装在轮轴(22)上。

3.根据权利要求2所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，所述导轨(6)的数量设有两个，两个导轨(6)对称分布在滚轮(2)的轴向两端；所述滚轮(2)设置有两个；每处导轨(6)包括两个呈对称耳状的支座(61)，分别与两个滚轮(2)一一对应，使得两个滚轮(2)之间形成用于正对转轴(82)的夹持区域。

4.根据权利要求3所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，所述弹性件(7)采用弹簧；弹簧沿槽长方向设置在导向槽(610)内，一端受导向槽(610)支撑，另一端作用于轮轴(22)。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，所述吸附组件(3)包括设置在外壳(1)一侧或多侧的多个吸附单元(31)，每个吸附单元(31)采用磁铁或吸盘或粘胶。

6.根据权利要求5所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，每个吸附单元(31)和外壳(1)之间通过关节球头(32)活动连接。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，所述外壳(1)呈圆筒状，外壳(1)内开设有空腔(10)，外壳(1)外开设有与空腔(10)连通的开口(11)；转子(5)包括第一圆盘(51)，第一圆盘(51)位于空腔(10)内，且第一圆盘(51)通过一根连接轴(53)与外壳(1)同轴转动连接，滚轮(2)的轮面(21)穿过开口(11)与第一圆盘(51)的侧面接触；第一圆盘(51)的一侧开设有多个呈圆周阵列的安装槽(510)，每个安装槽(510)内嵌有对应的磁体(52)。

8.根据权利要求7所述的一种轮接触式同步发电装置，其特征在于，定子(4)包括第二圆盘(42)，第二圆盘(42)同轴固定安装在空腔(10)内，并在空腔(10)的一侧分割出用于安装电路的密封腔(101)；第二圆盘(42)靠近第一圆盘(51)的一侧固定连接有多个呈圆周阵列的感应线圈(41)，感应线圈(41)的表面敷设用于防爆的注胶，感应线圈(41)的线路由第二圆盘(42)上的开孔伸进密封腔(101)；所述发电装置还包括设置在密封腔(101)内的电力调理模块；所述电力调理模块用于对感应线圈(41)所产生的感应电流进行整流和稳压；所述电力调理模块包括电路板(12)，电路板(12)和密封腔(101)的底壁固定连接。

9.一种在线监测系统，其特征在于，包括设置在旋转机械(8)上且通过导线(15)电性连接的传感器(9)和发电装置；所述发电装置应用如权利要求6所述的一种轮接触式同步发电装置。

10.一种在线监测系统的安装方法，其特征在于，应用于如权利要求9所述的一种在线监测系统，该方法包括：

技术总结
本发明涉及在线监测用的自发电设备领域，公开了一种轮接触式同步发电装置、在线监测系统及安装方法。该发电装置包括外壳和滚轮，外壳外设置有能固定于旋转机械的机壳上的吸附组件，外壳内安装有定子和转子；滚轮滑动安装在外壳上的导轨上，滚轮的轮面与转子保持接触，滚轮可在轮面和旋转机械的转轴接触时驱使转子旋转，以使定子产生电磁感应发电；滚轮还可在转轴发生径向窜动时沿导轨产生滑移动作，导轨上安装有用于对滚轮滑移动作进行缓冲以及在转轴窜动减弱时引导滚轮复位的弹性件。本发明具备操作简单、安装和拆卸维护便捷的优点，能够为传感器提供有线供电，实现稳定快速的数据传输。

技术研发人员：宋艺伟,李跃
受保护的技术使用者：安徽全品智能技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10