CN103365229A - 超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，可使设备处于最佳运行状态，降低整个防垢除垢***能耗，延长使用寿命，提高安全稳定性。步骤如下：由超声波频率产生装置、机电转换装置构成的超声波防垢除垢设备，由检测单元、控制单元、监控单元构成的微机控制***，机电转换装置垂直安装在现场换热设备的管板处，所述检测单元对现场换热设备参数实时检测，所述控制单元根据现场换热设备参数，按照控制程序进行整个防垢除垢***的输出功率控制，所述监控单元对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，判断出超声波防垢除垢设备的运行状态，显示正常运行或故障/停止，故障时发出报警信号。

Description

超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法

技术领域

    本发明涉及一种超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，尤其是针对作用于换热设备上的超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法。

背景技术

超声波防垢除垢技术是一种新的防垢除垢技术，其具有高性能、高安全、在线防垢除垢、绿色环保以及成本低廉的特点，在工业领域得到了广泛的应用，并取得了良好的效果，但目前的超声波除垢设备自动化程度低，无法使防垢除垢***处在最佳运行状态，影响了防垢除垢效果，并且增加了能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，使设备处于最佳运行状态，降低整个防垢除垢***能耗，延长使用寿命，提高安全稳定性。

    本发明的技术解决方案是：

一种超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，其特殊之处是：

1、***配置

整个***由两部分组成：（1）由超声波频率产生装置、机电转换装置构成的超声波防垢除垢设备；（2）由检测单元、控制单元、监控单元构成的微机控制***，机电转换装置垂直安装在现场换热设备的管板处，所述超声波频率产生装置发出的脉冲信号传输至机电转换装置，机电转换装置将电能转换成机械能，作用在现场换热设备；所述检测单元对现场换热设备参数实时检测，所述控制单元根据现场换热设备参数，按照控制程序进行整个防垢除垢***的输出功率控制，所述监控单元对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，判断出超声波防垢除垢设备的运行状态，显示正常运行或故障/停止，故障时发出报警信号；

2、对现场换热设备参数实时检测

所述检测单元对现场换热设备参数实时检测，所述现场换热设备参数包括由温度传感器、流量变送器、超声波测厚仪测得的换热设备出入口温度、换热设备工质流量、换热设备垢层厚度，由此得出换热温差ΔT、工质流量Q、垢层厚度H；

3、将检测单元测得的数据信号传送至控制单元，判断出当前现场换热设备工作状态以确定超声波频率产生装置功率增大或减小，步骤如下：

（1）设定垢层厚度为G，此G值即防垢除垢设备能达到的最佳防垢除垢效果值，

H’=H+（ΔT’-ΔT）*ΔTk+（Q’- Q）*Qk，H’为换热设备垢层厚度修正值；ΔT’、 Q’为换热设备的换热温差、工质流量设定值，根据不同的换热设备确定；ΔTk、Qk为换热温差系数、流量系数，反映换热温差及流量受垢层厚度变化的影响程度，取值为1-3%；将设备垢层厚度信号作为控制单元的主调信号，温差、流量信号均乘以相应的比例系数，在平衡条件下，H’= G；在非平衡条件下，H’≠G；

（2）当（H’-G）/G＞2%时，控制单元的输出信号增大，超声波驱动频率增大，输出功率增加，防垢除垢效果增强；

 当（H’-G）/G＜-2%时，控制单元的输出信号减小，超声波驱动频率减小，输出功率减少，防垢除垢效果削弱；

 当-2%≤（H’-G）/G≤2%时，控制单元控制程序调整停止，超声波驱动频率为当前值，输出功率恒定；

（3）超声波驱动频率的增大或减小值是以（H’-G）/G的1%的比例调整的，***每24小时计算一次（H’-G）/G值，并以此调整一次驱动频率，驱动频率变化后上限值不超过驱动频率设定值的120%，下限值不低于驱动频率设定值的80%，当达到上限值或下限值时，以上限或下限驱动频率值工作。

4、判断并显示超声波防垢除垢设备的运行状态

监控单元对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，与超声波防垢除垢设备的输出电压设定值U1、输出电流设定值I1、驱动频率设定值f1进行比较，当测得的输出电压U、输出电流I超出设定值±20%时，监控单元发出停止运行信号并报警，当测得驱动频率f超出设定值±20%时，发出报警信号；其他范围显示正常运行。

所述超声波防垢除垢设备参数电压设定值U1、电流设定值I1、频率设定值f1的大小根据不同的超声波防垢除垢设备设定。

ΔTk、Qk为换热温差系数、流量系数，反映换热温差及流量受垢层厚度变化的影响程度，取定值2%、1%。

本发明的优点是：

1、按照微机控制***进行超声波频率产生装置的驱动频率控制，并且对整个防垢除垢***的运行进行检测、报警、控制，可以实现整个防垢除垢***的定向设计，使设备处于最佳运行状态，使整个防垢除垢***能耗最低，使用寿命最长，安全稳定性最高。

2、当换热设备垢层增厚时，换热温差减小，工质流量减小。根据H’=H+（ΔT’-ΔT）*ΔTk+（Q’- Q）*Qk，H’为考虑换热温差及工质流量影响的垢层厚度修正值。由此获得的H’＞ H，（H’-G）/G＞（H-G）/G，因此在一定程度上放大了控制程序的调整量，并且垢层越厚，（ΔT’-ΔT）和（Q’- Q）差值越大，H’与 H的差值越大，控制程序的调整量越大，***更快达到稳定状态。当换热设备垢层厚度减少时，换热温差增加，工质流量增加，并且垢层越薄，（ΔT’-ΔT）和（Q’- Q）差值越小，H’越接近于 H值。同时考虑垢层厚度、换热温差及流量获得的垢层厚度修正值H’，增加了判断换热设备垢层厚度变化值的参考点，减少了因单个检测单元故障引发的误差，***更稳定；

3、换热温差信号和流量信号均乘以一个远小于1的比例系数，保证了整个控制程序以设备垢层厚度信号作为控制单元的主调信号，保证了整个控制过程的正确性。

附图说明

图1是本发明防垢除垢调节过程方框图；

图2是本发明微机控制***网络结构图；

图3是本发明监控单元控制流程图；

图4是本发明机电转换装置现场安装示意图。

具体实施方式

1、***配置

如图1、图2和图4所示，整个***由两部分组成：（1）由超声波频率产生装置1、机电转换装置2构成的超声波防垢除垢设备；（2）由检测单元5、控制单元4、监控单元6构成的微机控制***，与PC计算机、人机界面连接，机电转换装置2垂直安装在现场换热设备3的管板处，振动由管板传给管束，利用超声波的剪切效应、微涡效应、凝聚效应，实现防垢除垢功能。根据超声波的传播特性，机电转换装置2与现场换热设备3管板垂直安装时，超声波沿管束方向传播衰减最小，传播距离最远，剪切效应、微涡效应、凝聚效应最明显，防垢除垢效率最高。机电转换装置2安装在现场换热设备3外壁，不破坏设备运行工况，可实现在线安装。

所述超声波频率产生装置1发出的脉冲信号经电缆传输至机电转换装置2，机电转换装置2将电能转换成机械能，作用在现场换热设备3；所述检测单元5对现场换热设备参数实时检测，所述控制单元4根据现场换热设备参数，按照控制程序进行整个防垢除垢***的输出功率控制，所述监控单元6对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，判断出超声波防垢除垢设备的运行状态，显示正常运行或故障/停止，故障时发出报警信号；

2、对现场换热设备参数实时检测

所述检测单元5对现场换热设备参数实时检测，所述现场换热设备参数包括由温度传感器、流量变送器、超声波测厚仪测得的换热设备出入口温度、换热设备工质流量、换热设备垢层厚度，由此得出换热温差ΔT、工质流量Q、垢层厚度H；

3、将检测单元5测得的数据信号传送至控制单元4，判断出当前现场换热设备3工作状态以确定超声波频率产生装置1功率增大或减小。

（1）设定垢层厚度为G，此G值即防垢除垢设备能达到的最佳防垢除垢效果值，

H’=H+（ΔT’-ΔT）*ΔTk+（Q’- Q）*Qk，H’为换热设备垢层厚度修正值；ΔT’、 Q’为换热设备的换热温差、工质流量设定值，根据不同的换热设备确定；ΔTk、Qk为换热温差系数、流量系数，反映换热温差及流量受垢层厚度变化的影响程度，取值为1-3%，本实施例取1%；将设备垢层厚度信号作为控制单元的主调信号，温差、流量信号均乘以相应的比例系数，在平衡条件下，H’= G；在非平衡条件下，H’≠G。若有一个或多个信号发生变化，平衡状态被破坏，控制单元4的输出发生变化。

（2）当（H’-G）/G＞2%时，控制单元4的输出信号增大，超声波驱动频率增大，输出功率增加，防垢除垢效果增强；

 当（H’-G）/G＜-2%时，控制单元4的输出信号减小，超声波驱动频率减小，输出功率减少，防垢除垢效果削弱；

在稳态下，即当-2%≤（H’-G）/G≤2%时，控制单元4控制程序调整停止，控制单元4的输出与负荷对应，超声波驱动频率为当前值，输出功率恒定；

（3）超声波驱动频率的增大或减小值是以（H’-G）/G的1%的比例调整的，***每24小时计算一次（H’-G）/G值，并以此调整一次驱动频率，驱动频率变化后上限值不超过驱动频率设定值的120%，下限值不低于驱动频率设定值的80%，当达到上限值或下限值时，以上限或下限驱动频率值工作。

4、判断并显示超声波防垢除垢设备的运行状态

如图3所示，监控单元6对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，与超声波防垢除垢设备的输出电压设定值U1、输出电流设定值I1、驱动频率设定值f1进行比较，当测得的输出电压U、输出电流I超出设定值±20%时，监控单元6发出停止运行信号并报警，当测得驱动频率f超出设定值±20%时，发出报警信号；其他范围显示正常运行。所述超声波防垢除垢设备参数电压设定值U1、电流设定值I1、频率设定值f1的大小根据不同的超声波防垢除垢设备设定。

ΔTk、Qk为换热温差系数、流量系数，反映换热温差及流量受垢层厚度变化的影响程度，取定值1%。

实施例2

所述ΔTk、Qk取值为2%，其它同实施例1。

Claims (3)

1.一种超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，其特征是：

（1）、***配置

整个***由两部分组成：（1）由超声波频率产生装置、机电转换装置构成的超声波防垢除垢设备；（2）由检测单元、控制单元、监控单元构成的微机控制***，机电转换装置垂直安装在现场换热设备的管板处，所述超声波频率产生装置发出的脉冲信号传输至机电转换装置，机电转换装置将电能转换成机械能，作用在现场换热设备；所述检测单元对现场换热设备参数实时检测，所述控制单元根据现场换热设备参数，按照控制程序进行整个防垢除垢***的输出功率控制，所述监控单元对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，判断出超声波防垢除垢设备的运行状态，显示正常运行或故障/停止，故障时发出报警信号；

（2）、对现场换热设备参数实时检测

所述检测单元对现场换热设备参数实时检测，所述现场换热设备参数包括由温度传感器、流量变送器、超声波测厚仪测得的换热设备出入口温度、换热设备工质流量、换热设备垢层厚度，由此得出换热温差ΔT、工质流量Q、垢层厚度H；

（3）、将检测单元测得的数据信号传送至控制单元，判断出当前现场换热设备工作状态以确定超声波频率产生装置功率增大或减小，步骤如下：

（a）设定垢层厚度为G，此G值即防垢除垢设备能达到的最佳防垢除垢效果值，

H’=H+（ΔT’-ΔT）*ΔTk+（Q’- Q）*Qk，H’为换热设备垢层厚度修正值；ΔT’、 Q’为换热设备的换热温差、工质流量设定值，根据不同的换热设备确定；ΔTk、Qk为换热温差系数、流量系数，反映换热温差及流量受垢层厚度变化的影响程度，取值为1-3%；将设备垢层厚度信号作为控制单元的主调信号，温差、流量信号均乘以相应的比例系数，在平衡条件下，H’= G；在非平衡条件下，H’≠G；

（b）当（H’-G）/G＞2%时，控制单元的输出信号增大，超声波驱动频率增大，输出功率增加，防垢除垢效果增强；

 当（H’-G）/G＜-2%时，控制单元的输出信号减小，超声波驱动频率减小，输出功率减少，防垢除垢效果削弱；

 当-2%≤（H’-G）/G≤2%时，控制单元控制程序调整停止，超声波驱动频率为当前值，输出功率恒定；

（c）超声波驱动频率的增大或减小值是以（H’-G）/G的1%的比例调整的，***每24小时计算一次（H’-G）/G值，并以此调整一次驱动频率，驱动频率变化后上限值不超过驱动频率设定值的120%，下限值不低于驱动频率设定值的80%，当达到上限值或下限值时，以上限或下限驱动频率值工作；

（d）、判断并显示超声波防垢除垢设备的运行状态

监控单元对超声波防垢除垢设备的输出电压U、输出电流I、驱动频率f进行监控，与超声波防垢除垢设备的输出电压设定值U1、输出电流设定值I1、驱动频率设定值f1进行比较，当测得的输出电压U、输出电流I超出设定值±20%时，监控单元发出停止运行信号并报警，当测得驱动频率f超出设定值±20%时，发出报警信号；其他范围显示正常运行。

2.超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，其特征是：

根据权利要求1所述的超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，其特征是：

所述超声波防垢除垢设备参数电压设定值U1、电流设定值I1、频率设定值f1的大小根据不同的超声波防垢除垢设备设定。

3.根据权利要求1所述的超声波防垢除垢设备防垢除垢的智能控制方法，其特征是：

ΔTk、Qk为换热温差系数、流量系数，反映换热温差及流量受垢层厚度变化的影响程度，取定值2%、1%。

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