Устройство для ультразвуковой очистки теплообменных агрегатов от отложений и интенсификации технологических процессов

Изобретение относится к области ультразвукового приборостроения и может быть использовано для очистки от отложений внутренних и наружных поверхностей теплообменных агрегатов в теплоэнергетике и других отраслях. Устройство для ультразвуковой очистки теплообменных агрегатов от отложений содержит источник питания, включающий в себя сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к выводам сетевого фильтра, и накопительный конденсатор, подключенный положительным выводом к катодам диодов выпрямителя, а отрицательным выводом - к анодам диодов выпрямителя, силовые коммутирующие элементы, подключенные по мостовой схеме, по меньшей мере два магнитострикционных преобразователя, каждый из которых содержит одну обмотку возбуждения, подключенную между парами силовых коммутирующих элементов через коммутирующий конденсатор большой емкости, датчик тока силовых токовых импульсов, состоящий из постоянного резистора с параллельно подключенным переменным резистором, подключенный одним концом к общей шине, а другим концом - к общим истокам силовых коммутирующих элементов, датчик тока короткого замыкания, блок управления, содержащий задающий кварцевый генератор, источник постоянного тока подмагничивания, выводы которого через дроссели подключены к обмоткам возбуждения магнитострикционных преобразователей, а входы - к выводам накопительного конденсатора. Датчик тока короткого замыкания содержит ненасыщающийся дроссель с параллельно подключенным диодом, подключенный одним концом к положительному выводу накопительного конденсатора, а другим концом - к общим стокам силовых коммутирующих элементов, и вторичную измерительную обмотку с параллельно подключенным резистором, подключенную одним концом к общей шине, а вторым концом - к входу блока управления. Изобретение обеспечивает повышение стабильности работы устройства, а также интенсификацию технологических процессов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области ультразвукового приборостроения и может быть использовано для предупреждения и очистки от отложений внутренних и наружных поверхностей теплообменных агрегатов в теплоэнергетике и других отраслях, а также для интенсификации технологических процессов.

Известно устройство для ультразвуковой очистки теплообменных агрегатов от отложений и интенсификации технологических процессов, содержащее источник питания, включающий в себя сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к выводам сетевого фильтра, и накопительный конденсатор, подключенный положительным выводом к катодам диодов выпрямителя, а отрицательным выводом - к анодам диодов выпрямителя, силовые коммутирующие элементы, подключенные по мостовой схеме, по меньшей мере два магнитострикционных преобразователя, каждый из которых содержит одну обмотку возбуждения, подключенную между парами силовых коммутирующих элементов через коммутирующий конденсатор большой емкости, датчик тока силовых токовых импульсов, состоящий из постоянного резистора с параллельно подключенным переменным резистором, подключенный одним концом к общей шине, а другим концом - к общим истокам силовых коммутирующих элементов, датчик тока короткого замыкания, состоящий из ненасыщающегося дросселя с параллельно подключенным резистором, подключенный одним концом к отрицательному выводу накопительного конденсатора, а другим концом - к общей шине, блок управления, содержащий задающий генератор, и источник постоянного тока подмагничивания, выводы которого через дроссели подключены к обмоткам возбуждения магнитострикционных преобразователей, а входы - к выводам накопительного конденсатора (см. RU 2287381 C2, 20.11.2006).

Известное устройство принято в качестве ближайшего аналога заявленного устройства.

Недостатки известного устройства состоят в недостаточной стабильности его работы, обусловленной наличием пульсаций, создаваемых падением напряжения на датчике тока короткого замыкания, а также использованием задающего генератора с невысокой температурной и временной стабильностью.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для ультразвуковой очистки теплообменных агрегатов от отложений и интенсификации технологических процессов, лишенного указанных недостатков.

В результате достигается технический результат, заключающийся в повышении стабильности работы устройства.

Данный технический результат достигается посредством создания устройства для ультразвуковой очистки теплообменных агрегатов от отложений и интенсификации технологических процессов, содержащего источник питания, включающий в себя сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к выводам сетевого фильтра, и накопительный конденсатор, подключенный положительным выводом к катодам диодов выпрямителя, а отрицательным выводом - к анодам диодов выпрямителя, силовые коммутирующие элементы, подключенные по мостовой схеме, по меньшей мере два магнитострикционных преобразователя, каждый из которых содержит одну обмотку возбуждения, подключенную между парами силовых коммутирующих элементов через коммутирующий конденсатор большой емкости, датчик тока силовых токовых импульсов, состоящий из постоянного резистора с параллельно подключенным переменным резистором, подключенный одним концом к общей шине, а другим концом - к общим истокам силовых коммутирующих элементов, датчик тока короткого замыкания, блок управления, содержащий задающий кварцевый генератор, источник постоянного тока подмагничивания, выводы которого через дроссели подключены к обмоткам возбуждения магнитострикционных преобразователей, а входы - к выводам накопительного конденсатора, в котором датчик тока короткого замыкания содержит ненасыщающейся дроссель с параллельно подключенным диодом, подключенный одним концом к положительному выводу накопительного конденсатора, а другим концом - к общим стокам силовых коммутирующих элементов, и вторичную измерительную обмотку с параллельно подключенным резистором, подключенную одним концом к общей шине, а вторым концом - к входу блока управления.

Использование датчика тока короткого замыкания, содержащего ненасыщающейся дроссель с параллельно подключенным диодом, подключенный одним концом к положительному выводу накопительного конденсатора, а другим концом - к общим стокам силовых коммутирующих элементов, и вторичную измерительную обмотку с параллельно подключенным резистором, подключенную одним концом к общей шине, а вторым концом - к входу блока управления, обеспечивает его гальваническую развязку от других функциональных узлов устройства и исключает нежелательные пульсации по общей шине, что, в свою очередь, обеспечивает повышенную стабильность работы устройства.

Использование в качестве задающего генератора блока управления кварцевого генератора обеспечивает повышенную стабильность частоты управляющих импульсов, не зависящую от температуры и времени, что повышает стабильность работы устройства в целом.

Согласно частному варианту выполнения блок управления включает в себя микропроцессор, к которому подключены кварцевый генератор, панель местного управления, устройства контроля тока силовых токовых импульсов, логическое устройство управления и драйверы управления.

Это дополнительно повышает надежность работы устройства.

Согласно предпочтительному варианту выполнения блок управления выполнен с обеспечением внешнего управления по интерфейсу связи.

Это дополнительно позволяет встраивать заявленное устройство в состав АСУ ТП, что, в свою очередь, упрощает его настройку и контроль работы.

На фиг.1 показана схема заявленного устройства.

На фиг.2 показана схема датчика короткого замыкания.

На фиг.3 показана схема блока управления.

Устройство, показанное на фиг.1-3, содержит источник питания, включающий сетевой фильтр 1, двухполупериодный выпрямитель 2, подключенный к выводам сетевого фильтра 1, и накопительный конденсатор 5, подключенный положительным выводом к катодам диодов выпрямителя 2, а отрицательным выводом - к анодам диодов выпрямителя 2, шесть силовых коммутирующих элементов (транзисторов) 8, 9, 16, 17, 19 и 20, подключенных по мостовой схеме, два магнитострикционных преобразователя 11 и 12, каждый из которых содержит одну обмотку возбуждения, подключенную между парами силовых коммутирующих элементов 8, 9, 16, 17, 19 и 20 через коммутирующий конденсатор 15 или 18 большой емкости, датчик тока короткого замыкания 6, датчик тока силовых токовых импульсов и источник постоянного тока подмагничивания 4.

Выводы источника постоянного тока подмагничивания 4 через дроссели 13 и 14 подключены к обмоткам возбуждения магнитострикционных преобразователей 11 и 12, а входы - к выводам накопительного конденсатора 5.

Датчик тока силовых токовых импульсов состоит из постоянного резистора 7 с параллельно подключенным переменным резистором 10 и подключен одним концом к общей шине, а другим концом - к общим истокам силовых коммутирующих элементов 9, 17 и 20.

Датчик тока короткого замыкания 6 содержит ненасыщающийся дроссель 22 с параллельно подключенным диодом 21, подключенный одним концом к положительному выводу накопительного конденсатора 5, а другим концом - к общим стокам силовых коммутирующих элементов 8, 16 и 19, и вторичную измерительную обмотку с параллельно подключенным резистором 23, подключенную одним концом к общей шине, а вторым концом - к входу блока управления 3.

Блок управления 3 включает в себя микропроцессор 24, к которому подключены к кварцевый генератор F, панель местного управления 25, устройства контроля тока силовых токовых импульсов 27, логическое устройство управления 26 и драйверы управления 28 и 29.

Блок управления 3 выполнен с обеспечением внешнего управления по интерфейсу связи RS-485 или USB-2.0.

Средний вывод переменного резистора 10 подключен к входу блока управления 3. Устройство работает следующим образом.

Источник питания запасает энергию в накопительном конденсаторе 5 через сетевой фильтр 1 и двухполупериодный выпрямитель 2, при этом сетевой фильтр 1 ограничивает выбросы тока заряда накопительного конденсатора 5 и предотвращают проникновение высокочастотных импульсов в сеть.

Блок управления 3 подает управляющие импульсы на источник тока подмагничивания, выходной ток заданной величины (задается регулятором, входящим состав источника постоянного тока подмагничивания) сначала подается на обмотку возбуждения магнитострикционного преобразователя 11 через дроссель 13, чем задается начальное смещение напряженности поля.

Через 10-20 мс блок управления 3 включает коммутирующие элементы 8 и 17. При достижении силового токового импульса, проходящего через обмотку возбуждения и коммутирующий конденсатор 15 большой емкости, заданной датчиком тока 7 и 10 величины, коммутирующий элемент 17 отключается.

Так как направление силового тока в обмотке возбуждения остается неизменным, то он замыкается через диод выключенного коммутирующего элемента 16 и включенный коммутирующий элемент 8, что поддерживает напряженность магнитного поля, созданного импульсом силового тока на неизменном уровне. Практически ток и напряженность поля продолжают увеличиваться ввиду возврата части накопленной энергии в дросселе 13.

По истечении времени, равного по длительности полупериоду резонансной частоты колебаний магнитострикционного преобразователя 11 (частота задается блоком управления 3 посредством деления частоты генератора F и настраивается на резонансную частоту магнитострикционного преобразователя 11), выключается коммутирующий элемент 8.

Во второй полупериод включаются коммутирующие элементы 9 и 16, а силовой токовый импульс, проходящий через обмотку возбуждения, меняет направление движения. При достижении силового токового импульса, проходящего через обмотку возбуждения и коммутирующий конденсатор, заданной датчиком тока 7 и 10 величины, коммутирующий элемент 16 отключается.

По истечении времени, равного по длительности второму полупериоду резонансной частоты колебаний магнитострикционного преобразователя 11, отключается коммутирующий элемент 9 и цикл формирования силовых токовых импульсов повторяется. Силовые токовые импульсы имеют форму, близкую к трапецеидальной форме (на практике форма тока ближе к синусоидальной форме). Длительность посылки силовых токовых импульсов определяется блоком управления 3, после окончания отключается источник питания.

По истечении времени примерно 150 мс (время, необходимое для накопления частично затраченной энергии в накопительном конденсаторе 5) блок управления 3 подает управляющие импульсы на источник тока подмагничивания, выходной ток заданной величины подается на обмотку возбуждения магнитострикционного преобразователя 12 через дроссель 14.

Через 10-20 мс блок управления 3 включает коммутирующие элементы 8 и 20. По достижении силового токового импульса, проходящего через обмотку возбуждения и коммутирующий конденсатор 18 большой емкости, заданной датчиком тока 7 и 10 величины, коммутирующий элемент 20 отключается. По истечении времени, равного по длительности полупериоду резонансной частоты колебаний магнитострикционного преобразователя 12, выключается коммутирующий элемент 8, а коммутирующие элементы 9 и 19 включаются, а силовой токовый импульс, проходящий через обмотку возбуждения, меняет направление движения.

По достижении силового токового импульса, проходящего через обмотку возбуждения и коммутирующий конденсатор 18, заданной датчиком тока 7 и 10 величины, коммутирующий элемент 19 отключается. По истечении времени, равного по длительности второму полупериоду резонансной частоты колебаний магнитострикционного преобразователя 12, отключается коммутирующий элемент 9 и цикл формирования силовых токовых импульсов повторяется. Через равные промежутки времени поочередно на обмотки преобразователей 11 и 12 подаются силовые токовые импульсы и ток подмагничивания.

Блок управления 3 формирует управляющие импульсы в соответствии с выбранным алгоритмом работы устройства, осуществляет контроль и регулировку величины тока силовых токовых импульсов, производит отключение силовых коммутирующих элементов 8, 9, 16, 17, 19, 20 при наличии сигнала с датчика тока короткого замыкания 6, осуществляет управление силовыми коммутирующими элементами 8, 9, 16, 17, 19 и 20 и режимом работы источника постоянного тока подмагничивания 4.

1. Устройство для ультразвуковой очистки теплообменных агрегатов от отложений и интенсификации технологических процессов, содержащее источник питания, включающий в себя сетевой фильтр, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к выводам сетевого фильтра, и накопительный конденсатор, подключенный положительным выводом к катодам диодов выпрямителя, а отрицательным выводом - к анодам диодов выпрямителя, силовые коммутирующие элементы, подключенные по мостовой схеме, по меньшей мере два магнитострикционных преобразователя, каждый из которых содержит одну обмотку возбуждения, подключенную между парами силовых коммутирующих элементов через коммутирующий конденсатор большой емкости, датчик тока силовых токовых импульсов, состоящий из постоянного резистора с параллельно подключенным переменным резистором, подключенный одним концом к общей шине, а другим концом - к общим истокам силовых коммутирующих элементов, датчик тока короткого замыкания, блок управления, содержащий задающий генератор, к входу которого подключен средний вывод переменного резистора, и источник постоянного тока подмагничивания, выводы которого через дроссели подключены к обмоткам возбуждения магнитострикционных преобразователей, а входы - к выводам накопительного конденсатора, отличающееся тем, что датчик тока короткого замыкания содержит ненасыщающийся дроссель с параллельно подключенным диодом, подключенный одним концом к положительному выводу накопительного конденсатора, а другим концом - к общим стокам силовых коммутирующих элементов, и вторичную измерительную обмотку с параллельно подключенным резистором, подключенную одним концом к общей шине, а вторым концом - к входу блока управления, а в качестве задающего генератора использован кварцевый генератор.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления включает в себя микропроцессор, к которому подключены кварцевый генератор, панель местного управления, устройства контроля тока силовых токовых импульсов, логическое устройство управления и драйверы управления.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок управления выполнен с обеспечением внешнего управления по интерфейсу связи.