本公開(kāi)內(nèi)容大體上涉及檢查系統(tǒng)，且更具體地涉及用于管線檢查的裝置中的發(fā)電。

背景技術(shù)：

通常，在油氣分送領(lǐng)域中，地下管線用于將包括粗烴的燃料輸送至一個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)。然而，這些管線可能由于管線老化而經(jīng)歷泄漏、壁厚、變形和/或腐蝕相關(guān)的破壞。

為了防止這些破壞，管線所有者和/或運(yùn)營(yíng)者通常從內(nèi)測(cè)檢查管線。具體而言，檢查裝置穿過(guò)管線發(fā)送來(lái)檢驗(yàn)管線中的任何破壞。檢查裝置從管線內(nèi)收集數(shù)據(jù)，例如，指出壁厚、管線變形和/或管線中的其他腐蝕相關(guān)的破壞的數(shù)據(jù)。此外，該數(shù)據(jù)被取得且經(jīng)分析來(lái)識(shí)別管線中的破壞。

然而，在管線的檢查期間，檢查裝置可能必須在管線內(nèi)行進(jìn)幾百公里，而不可能對(duì)向裝置電子設(shè)備供電的機(jī)載電池再充電。此外，為了探測(cè)管線內(nèi)的焊接的狀態(tài)，檢查裝置可配備x射線發(fā)生器和/或其他傳感器，其消耗來(lái)自機(jī)載電池的更多電力。這造成機(jī)載電池的快速耗盡，且可使檢查裝置停用。

因此，發(fā)明人提供了用于發(fā)電的改善的系統(tǒng)和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本文描述的一個(gè)實(shí)施例，一種發(fā)電系統(tǒng)包括傳導(dǎo)管、以及構(gòu)造成在傳導(dǎo)管的傳導(dǎo)表面上線性地移動(dòng)的發(fā)電單元。此外，發(fā)電單元包括構(gòu)造成在傳導(dǎo)表面附近產(chǎn)生第一磁場(chǎng)的磁性轉(zhuǎn)子、以及設(shè)置成與磁性轉(zhuǎn)子同心且在磁性轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)且包括電線圈的定子。當(dāng)發(fā)電單元在傳導(dǎo)管的傳導(dǎo)表面上線性地移動(dòng)時(shí)，磁性轉(zhuǎn)子圍繞定子旋轉(zhuǎn)，以在電線圈中感生出電壓。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面，一種用于發(fā)電的方法包括，將磁性轉(zhuǎn)子設(shè)置在傳導(dǎo)管的傳導(dǎo)表面附近，其中磁性轉(zhuǎn)子在傳導(dǎo)表面附近產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。此外，該方法包括，通過(guò)發(fā)電單元在傳導(dǎo)表面上的線性移動(dòng)來(lái)改變第一磁場(chǎng)。另外，該方法包括，當(dāng)?shù)谝淮艌?chǎng)改變時(shí)，將發(fā)電單元的線性移動(dòng)轉(zhuǎn)變成磁性轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。此外，該方法包括，由磁性轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)來(lái)在定子的電線圈中感生出電壓。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一個(gè)方面，一種發(fā)電裝置包括構(gòu)造成在傳導(dǎo)表面上線性地移動(dòng)的發(fā)電單元。發(fā)電單元包括包含電線圈的定子、以及設(shè)置成與定子同心且在定子的徑向外側(cè)的磁性轉(zhuǎn)子。磁性轉(zhuǎn)子構(gòu)造成在傳導(dǎo)表面附近產(chǎn)生第一磁場(chǎng)，且當(dāng)發(fā)電單元在傳導(dǎo)表面上線性地移動(dòng)時(shí)，圍繞定子旋轉(zhuǎn)，以在電線圈中感生出電壓。

附圖說(shuō)明

在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中相似的標(biāo)號(hào)貫穿附圖表示相似的部分，在附圖中：

圖1是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)的圖形表示；

圖2是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)的等距視圖；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)中的磁性轉(zhuǎn)子的圖形表示；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的聯(lián)接到外部單元上的定子中的電線圈的示意圖；且

圖5是示出根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的用于在檢查裝置中發(fā)電的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

如將在下文詳細(xì)描述的那樣，展示了示例性發(fā)電系統(tǒng)的各種實(shí)施例。通過(guò)使用下文描述的發(fā)電系統(tǒng)的各種實(shí)施例和方法，當(dāng)檢查裝置行進(jìn)穿過(guò)管線時(shí)，檢查裝置中的一個(gè)或多個(gè)機(jī)載電池可有效地再充電。

參照?qǐng)D1，繪出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)100的圖形表示。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電系統(tǒng)100大體上包括構(gòu)造成在傳導(dǎo)表面118上線性地移動(dòng)的檢查裝置104。傳導(dǎo)表面118可為適合便于發(fā)電系統(tǒng)100如本文描述的那樣操作的任何傳導(dǎo)表面。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)表面118可為傳導(dǎo)管102。在此實(shí)施例中，傳導(dǎo)管102可為用于將燃料從一個(gè)位置輸送至另一個(gè)位置的管線的一部分。在一個(gè)示例中，傳導(dǎo)管102可為磁性或非磁性管，但導(dǎo)電，諸如，鋁、銅、鋼、不銹鋼、鎂和/或傳導(dǎo)塑料管。

此外，檢查裝置104可發(fā)送穿過(guò)管線來(lái)檢查管線中的任何破壞。在一個(gè)示例中，檢查裝置104可穿過(guò)位于偏遠(yuǎn)區(qū)域和城市區(qū)域的管線行進(jìn)幾百公里。另外，檢查裝置104可從管線內(nèi)收集數(shù)據(jù)，例如，指出壁厚、管線的變形和/或管線中的其他腐蝕相關(guān)的破壞的數(shù)據(jù)。此外，該數(shù)據(jù)被取得且經(jīng)分析來(lái)識(shí)別管線中的破壞。

在當(dāng)前構(gòu)想的構(gòu)造中，檢查裝置104包括發(fā)電單元106?？勺⒁獾氖牵瑱z查裝置104可包括其他構(gòu)件，且不限于圖1中所示的構(gòu)件。在一個(gè)示例中，其他構(gòu)件可為用于檢查管線的x射線發(fā)生器、探測(cè)器、存儲(chǔ)器、傳感器和收發(fā)器。

在圖1的實(shí)施例中，發(fā)電單元106包括定子108、磁性轉(zhuǎn)子110和支撐夾具120。支撐夾具12聯(lián)接到軸116上，軸116繼而聯(lián)接到定子108上。當(dāng)磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐夾具120和軸116用于保持定子108。此外，定子108可包括電線圈112，其在定子108的一個(gè)或多個(gè)臂114上卷繞。在一個(gè)示例中，臂114中的每一個(gè)定位成垂直于相鄰的臂。此外，各個(gè)臂114上的電線圈112聯(lián)接到相鄰臂114上的電線圈112上。在圖4的實(shí)施例中，電線圈112與彼此串聯(lián)連接。在另一個(gè)實(shí)施例中，電線圈112與彼此并聯(lián)連接。另外，這些電線圈聯(lián)接到外部單元(見(jiàn)圖4)上來(lái)用于對(duì)電池單元(見(jiàn)圖4)再充電。在一個(gè)示例中，電池單元可包括檢查裝置104的一個(gè)或多個(gè)機(jī)載電池?？勺⒁獾氖牵娋€圈112可取決于電池單元的電壓和電流要求而與彼此和/或外部單元具有任何類型的連接。

此外，磁性轉(zhuǎn)子110設(shè)置成與定子108同心且在定子108的徑向外側(cè)。磁性轉(zhuǎn)子110以一種方式聯(lián)接到定子108上，使得磁性轉(zhuǎn)子110可圍繞定子108旋轉(zhuǎn)，而定子108在固定或靜止位置。另外，磁性轉(zhuǎn)子110定位在傳導(dǎo)管102的傳導(dǎo)表面118附近。此外，磁性轉(zhuǎn)子110包括圍繞磁性轉(zhuǎn)子的外緣設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)磁體(圖2和3中所示)。另外，磁體中的每一個(gè)設(shè)置在具有相反極性的另一個(gè)磁體附近。在一個(gè)示例中，這些磁體可為永磁體，其用于在傳導(dǎo)管102的傳導(dǎo)表面118附近產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。

在操作期間，檢查裝置104可在傳導(dǎo)管102的傳導(dǎo)表面118上線性地移動(dòng)。檢查裝置104的該線性移動(dòng)可歸因于傳導(dǎo)管102中的液體流和/或壓力差。當(dāng)檢查裝置104移動(dòng)時(shí)，檢查裝置104中的發(fā)電單元106也在傳導(dǎo)表面118上線性地移動(dòng)。發(fā)電單元106的該線性移動(dòng)可改變由磁性轉(zhuǎn)子110產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)。具體而言，當(dāng)發(fā)電單元106在傳導(dǎo)表面118上線性地移動(dòng)時(shí)，第一磁場(chǎng)的幅度和/或方向可改變，且結(jié)果，在傳導(dǎo)表面118的在磁性轉(zhuǎn)子110附近的一部分中感生出渦流。該渦流還可產(chǎn)生與第一磁場(chǎng)相反的第二磁場(chǎng)。由于這兩個(gè)相反或?qū)沟拇艌?chǎng)，耦合的運(yùn)動(dòng)或電磁力作用于磁性轉(zhuǎn)子110上，這繼而引起磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108自旋或旋轉(zhuǎn)。可注意的是，參照?qǐng)D2和3，更詳細(xì)地論述了使磁性轉(zhuǎn)子110旋轉(zhuǎn)的方面。

此外，當(dāng)磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子108中產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)，且結(jié)果，在定子108的電線圈112中感生出電壓。該電壓可進(jìn)一步傳遞至外部單元，以對(duì)檢查裝置104的機(jī)載電池充電?？勺⒁獾氖?，感生出的電壓可用于檢查裝置104中的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用，且不限于對(duì)檢查裝置104的機(jī)載電池充電。

此外，當(dāng)電流從電線圈112流至外部單元而將電壓傳遞至外部單元時(shí)，產(chǎn)生與第二磁場(chǎng)相反的第三磁場(chǎng)。這繼而在磁性轉(zhuǎn)子110上引發(fā)制動(dòng)力，以從磁性轉(zhuǎn)子110獲得動(dòng)能且將與獲得的動(dòng)能相關(guān)聯(lián)的電力傳遞至外部單元402。

因此，通過(guò)使用示例性檢查裝置104，當(dāng)檢查裝置104沿管線行進(jìn)時(shí)，機(jī)載電池可自動(dòng)地充電。另外，可使用具有較小尺寸和重量的機(jī)載電池，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀椎卦俪潆?。這繼而減小了檢查裝置104的總體尺寸和重量。

參照?qǐng)D2，繪出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)電系統(tǒng)的等距視圖。另外，圖3示出了磁性轉(zhuǎn)子中的磁性塊的布置。如圖2中所繪，檢查裝置104包括支撐夾具120，其聯(lián)接到檢查裝置104的軸116上。在一個(gè)示例中，當(dāng)磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐夾具可用于防止軸116旋轉(zhuǎn)，這繼而防止定子108旋轉(zhuǎn)。

如圖2中所繪，磁性轉(zhuǎn)子110包括圍繞磁性轉(zhuǎn)子110的外緣設(shè)置的多個(gè)磁性塊202。這些磁性塊202可用于在傳導(dǎo)管102中產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。另外，各個(gè)磁性塊設(shè)置在具有相反極性的另一個(gè)磁性塊附近。例如，如圖2和3中所繪，具有北極的磁性塊204設(shè)置在具有南極的磁性塊206附近。

此外，當(dāng)檢查裝置104在傳導(dǎo)管102的傳導(dǎo)表面118上線性地移動(dòng)時(shí)，第一磁場(chǎng)可在傳導(dǎo)表面118的在磁性轉(zhuǎn)子110附近的一部分中感生出渦流。該渦流還可產(chǎn)生與第一磁場(chǎng)相反的第二磁場(chǎng)，這繼而在磁性轉(zhuǎn)子110上產(chǎn)生電磁力。具體而言，當(dāng)電磁力作用于磁性轉(zhuǎn)子110上時(shí)，在傳導(dǎo)表面118附近且具有與傳導(dǎo)表面118相同的極性的磁性塊(例如，204)可排斥傳導(dǎo)表面118，這繼而引起磁性轉(zhuǎn)子110沿如圖2中所示的方向移動(dòng)。此外，在傳導(dǎo)表面118附近且具有與傳導(dǎo)表面118相反的極性的相鄰磁性塊(例如，206)可朝傳導(dǎo)表面118吸引，這繼而引起磁性轉(zhuǎn)子110繼續(xù)沿如圖2中所示的同一方向移動(dòng)。磁性塊202的該排斥和吸引作用可產(chǎn)生磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，且結(jié)果在定子108的電線圈112中感生出電壓。

參照?qǐng)D4，繪出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的聯(lián)接到外部單元上的定子中的電線圈的示意圖?？勺⒁獾氖?，為了易于理解，圖4中僅繪出了定子108的臂114和電線圈112。各個(gè)臂114中的電線圈112聯(lián)接到彼此上，且還聯(lián)接到外部單元402上?？勺⒁獾氖?，各個(gè)臂114中的電線圈112可與彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接。

在圖4的實(shí)施例中，外部單元402包括整流器子單元404和電池子單元406。電線圈114并聯(lián)聯(lián)接到整流器子單元404上，整流器子單元404進(jìn)一步與電池子單元406并聯(lián)聯(lián)接。在一個(gè)示例中，整流器子單元404包括二極管，其布置成全橋電路，以將來(lái)自電線圈114的ac電流轉(zhuǎn)變成dc電流，且利用轉(zhuǎn)變的dc電流來(lái)對(duì)電池子單元106充電。在一個(gè)示例中，電池子單元406可包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)載電池，其用于向檢查裝置104的系統(tǒng)電子設(shè)備供電?？勺⒁獾氖?，外部單元402可包括任何類型的子單元，以將來(lái)自電線圈114的ac電流轉(zhuǎn)變成dc電流，且不限于整流器子單元404。

參照?qǐng)D5，繪出了示出根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施例的用于在檢查裝置104中發(fā)電的方法500的流程圖。為了易于理解，參照?qǐng)D1-4的構(gòu)件描述方法500。方法500始于步驟502，其中磁性轉(zhuǎn)子110設(shè)置在傳導(dǎo)管102的傳導(dǎo)表面118附近。另外，磁性轉(zhuǎn)子110可在傳導(dǎo)表面118附近產(chǎn)生第一磁場(chǎng)。

隨后，在步驟504處，第一磁場(chǎng)通過(guò)發(fā)電單元106的線性移動(dòng)而改變。具體而言，檢查裝置104中的發(fā)電單元106可由于傳導(dǎo)管102中的壓力差和/或液體流而在傳導(dǎo)表面118上線性地移動(dòng)。發(fā)電單元106的該線性移動(dòng)可進(jìn)一步改變由磁性轉(zhuǎn)子110產(chǎn)生的第一磁場(chǎng)的幅度和/或方向。

此外，在步驟506處，當(dāng)?shù)谝淮艌?chǎng)改變時(shí)，發(fā)電單元106的線性移動(dòng)可轉(zhuǎn)變成磁性轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。更具體而言，當(dāng)?shù)谝淮艌?chǎng)的幅度和/或方向通過(guò)發(fā)電單元106的線性移動(dòng)而改變時(shí)，在傳導(dǎo)表面118中感生出渦流。傳導(dǎo)表面118中的該渦流可進(jìn)一步產(chǎn)生與第一磁場(chǎng)相反的第二磁場(chǎng)。由于這兩個(gè)相反的磁場(chǎng)，故耦合的運(yùn)動(dòng)或電磁力可作用于磁性轉(zhuǎn)子110上，這繼而引起磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108自旋或旋轉(zhuǎn)。

此外，在步驟508處，磁性轉(zhuǎn)子110的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)在定子108的電線圈112中感生出電壓。具體而言，當(dāng)磁性轉(zhuǎn)子110圍繞定子108旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子108中產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)，且結(jié)果，在定子108的電線圈112中感生出電壓。該電壓可進(jìn)一步傳遞至外部單元402來(lái)對(duì)檢查裝置104的機(jī)載電池406充電。此外，當(dāng)電流從電線圈112流至外部單元402來(lái)將電力傳遞至外部單元402時(shí)，產(chǎn)生與第二磁場(chǎng)相反的第三磁場(chǎng)。這繼而在磁性轉(zhuǎn)子110上引發(fā)制動(dòng)力，以從磁性轉(zhuǎn)子110獲得動(dòng)能且將與獲得的動(dòng)能相關(guān)聯(lián)的電力傳遞至外部單元402。此外，當(dāng)發(fā)電單元106在傳導(dǎo)表面118上又移動(dòng)時(shí)，循環(huán)(步驟502-508)重復(fù)來(lái)感生出電壓且對(duì)機(jī)載電池再充電。

系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例可用于對(duì)檢查裝置的機(jī)載電池充電。另外，機(jī)載電池在檢查裝置沿管線行進(jìn)時(shí)充電。因此，不需要除去機(jī)載電池來(lái)充電或以新機(jī)載電池替換。另外，可使用較少數(shù)目的機(jī)載電池，因?yàn)樗鼈兛稍谘毓芫€行進(jìn)時(shí)容易地充電。這繼而減小了檢查裝置的尺寸和重量。

盡管本文示出和描述了本發(fā)明的僅某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到許多改型和變化。因此，將理解的是，所附權(quán)利要求旨在覆蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有此類改型和變化。