CN206073805U - 一种换热器除垢装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出了一种换热器除垢装置，属于水垢处理技术领域。该除垢装置包括除垢控制***、超声除垢装置和驱动电源，除垢控制***包括电源电路模块、稳压电路模块、整流电路模块、功率放大模块、阻抗匹配电路模块、换能器、信号调节模块、激励模型检测电路模块8、软启动电路模块、功率显示器和波形显示器；电源电路模块的信号输出端与稳压电路模块的信号输入端相连；稳压电路模块的信号输出端与整流电路模块的信号输入端相连；整流电路模块的信号输出端与功率放大模块的信号输入端相连；功率放大模块的信号交互端与激励模型检测电路模块的信号交互端相连。本实用新型具有高效防垢、除垢等特点。

Description

一种换热器除垢装置
技术领域
本实用新型涉及一种换热器除垢装置，属于水垢处理技术领域。
背景技术
在石油、化工、冶金、热电、医药等行业中，换热器设备以及金属管道结垢问题，水垢的出现会严重降低换热器的工作效率，换热器效率给企业带来了长久的能耗损失。目前，换热器除垢方式主要分为两大类：离线停产除垢和在线连续除垢。离线停产除垢经常是在计划停产，同时需要对换热器进行拆解，对其内部进行除垢作业，而离线除垢一般采用高压水喷射(机械除垢)和化学清洗剂(化学除垢)等方法，但也只是治标而不能治本，不但影响生产，同时还会增加计划外费用、磨损设备、造成环境污染等问题。
当前，换热器在线连续除垢的方法主要有注入阻垢剂法、涂料法、永磁法、电磁法以及高频法。其中阻垢剂与涂料法是化学处理法。阻垢剂又成防垢剂、抗垢剂，自70年代我国开始阻垢剂的研发工作，但是与国外相比仍存在一定差距，主要是阻垢剂品种少，供选择余地有限。阻垢剂在使用时需要连续注入，每次用量难以把控，除垢效果时好时坏，效果并不稳定；涂料法是对设备喷涂涂料，达到防垢的目的，目前发展的超疏水材料在这方面具有一定应用前景，但是这种方法对涂料工艺要求高，因此造价昂贵。如果工艺达不到要求，会造成涂料脱落，无法起到防垢作用。
除了化学处理方法以外，目前常用的方法还有磁处理法、高频电磁场法、高压静电处理法以及超声处理法。磁处理法原理是基于洛氏磁力、电磁感应、结晶、共振等方面效应。其结构为三个同轴复合套筒组成的管状体，两端有标准法兰可直接连接在管路上，也可安装在旁路上；磁处理器为片状永磁体，安装在管线外壁，通过磁场破坏石油中蜡分子的沉积条件，从而对石油管道起到除蜡防蜡的作用，但是其作用距离较短且对水垢和油垢的除防均无明显作用。高频电场是通过向管道中施加高频电磁场处理管道中的液体，它可以起到防垢、除垢、杀军灭藻的作用。与高频法相类似还有高压静电处理法。这两种方法不论是磁场还是电场，起作用的并不是长本身，而是场在水中产生的微电流。电磁场对水的渗透压、表面张力、粘度、pH值等性质均有不同程度的影响，使盐的溶解度有所增加。电磁场还会破坏水分子的缔和结构，使较大的缔和水分子变成较小的缔和水分子；破坏水溶液中离子的水合状态，使水溶液内部结构受到更大的破坏，所以对于不同的输送介质，其电磁场处理效应不同。这两种方法的主要问题都在于设备复杂，安全性和可靠性差，作用距离短，运行成本偏高。
实用新型内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出了一种换热器除垢装置，所采取的技术方如下：
所述换热器除垢装置包括除垢控制***、超声除垢装置和驱动电源，所述除垢控制***包括电源电路模块1、稳压电路模块2、整流电路模块3、功率放大模块4、阻抗匹配电路模块5、换能器6、信号调节模块7、激励模型检测电路模块8、软启动电路模块9、功率显示器10和波形显示器11；所述电源电路模块1的信号输出端与稳压电路模块2的信号输入端相连；所述稳压电路模块2的信号输出端与整流电路模块3的信号输入端相连；所述整流电路模块3的信号输出端与功率放大模块4的信号输入端相连；所述功率放大模块4的信号交互端与激励模型检测电路模块8的信号交互端相连；所述阻抗匹配电路模块5的信号输出端分别于功率放大模块4的信号输入端和换能器6的信号输入端相连；所述换能器6的信号输出端与信号调节模块7的信号输入端相连；所述信号调节模块7的信号输出端分别与激励模型检测电路模块8、功率显示器10和波形显示器11各自的信号输入端对应相连；所述激励模型检测电路模块8的信号输入端与软启动电路模块9的信号输出端相连；所述超声除垢装置固定安装在换热器的壳体上；所述驱动电源与超声除垢装置相连。
优选地，所述超声除垢装置包括多个超声换能器。
优选地，所述超声换能器采用三振子超声换能器。
优选地，所述超声换能器的个数为单个、两个、三个或者四个。
优选地，所述驱动电源采用脉冲电源；所述脉冲电源产生三个不同频率的脉冲信号。
优选地，所述脉冲电源发出的脉冲频率范围为12kHz～120kHz；所述脉冲电源的输出功率为50W～3000kW、脉冲电源的输出电压为50V～2000V。
优选地，所述超声除垢装置发射超声波频率为12kHz～80kHz，超声波电功率为50W～3000kW。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型利用多频率超声共同处理流体，使流体中成垢物质在超声作用下，其物理形态和化学性质发生变化，使其分散、粉碎不易附着于管壁上形成水垢，其作用距离长且作用效果持久。
(2)本实用新型产生的超声波对处理液体介质直接产生大量的空化气泡，在空化气泡崩溃时，产生微射流和高压，使已生成的水垢破碎、脱落。因此，本实用新型与现有除垢技术相比具有除垢、防垢效果好、使用寿命长、无污染、维护简便等特点。
(3)本实用新型产生的超声在管体中的传播，破坏了水垢成核所需要的稳定衬底环境，因此能够有效抑制离子在壁面处的成核和长大，降低积垢的沉积速率。
附图说明
图1为本实用新型所述除垢控制***结构框图。
图2为本实用新型所述超声除垢装置及驱动电源安装及连接的主视结构示意图。
图3为本实用新型所述超声除垢装置及驱动电源安装及连接的左视结构示意图。
图4为本实用新型所述三振子超声换能器的结构示意图。
图5为本实用新型所述驱动电源的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型不受实施例的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。
以下实施方式中所用材料、仪器和方法，未经特殊说明，均为本领域常规材料、仪器和方法，均可通过商业渠道获得。
实施例1
图1为本实用新型所述除垢控制***结构框图。图2为本实用新型所述超声除垢装置及驱动电源安装及连接的主视结构示意图。图3为本实用新型所述超声除垢装置及驱动电源安装及连接的左视结构示意图。图4为本实用新型所述三振子超声换能器的结构示意图。结合图1-4详细对本实用新型所述换热器除垢装置进行详细介绍。该换热器除垢装置包括除垢控制***、超声除垢装置和驱动电源，该除垢控制***包括电源电路模块1、稳压电路模块2、整流电路模块3、功率放大模块4、阻抗匹配电路模块5、换能器6、信号调节模块7、激励模型检测电路模块8、软启动电路模块9、功率显示器和波形显示器10；电源电路模块1的信号输出端与稳压电路模块2的信号输入端相连；稳压电路模块2的信号输出端与整流电路模块3的信号输入端相连；整流电路模块3的信号输出端与功率放大模块4的信号输入端相连；功率放大模块4的信号交互端与激励模型检测电路模块8的信号交互端相连；阻抗匹配电路模块5的信号输出端分别于功率放大模块4的信号输入端和换能器6的信号输入端相连；换能器6的信号输出端与信号调节模块7的信号输入端相连；信号调节模块7用于换能器6的输出信号与激励模型检测电路模块8的输入信号匹配调节；信号调节模块7的信号输出端分别与激励模型检测电路模块8、功率显示器和波形显示器10各自的信号输入端对应相连；激励模型检测电路模块8的信号输入端与软启动电路模块9的信号输出端相连；超声除垢装置和除垢控制***固定安装在换热器的壳体上，换热器前后设有法兰；驱动电源与超声除垢装置相连。
其中，驱动电源采用脉冲电源，能够产生脉冲频率范围为12kHz～120kHz的三中频率的脉冲信号，因此，驱动电源可以驱动三种不同频率的超声换能器，同时，驱动电源能够实现三种频率脉冲发生的任意和连续切换，并且能够调节三各频率信号之间的占空比和发生频率。其中，驱动电源内部结构包括主控芯片MCU、频率切换控制器、信号发生器、功率放大器、变压器电感，具体连接示意如图5所示，最终输出控制超声换能器的脉冲信号。基于驱动电源的功能，超声换能器同样具有单个发生单元具有发射三个频率超声波的功能。超声换能器采用三振子超声换能器，三振子超声换能器上设有压电陶瓷。
本实施例中超声换能器的个数为四个。同时，脉冲电源的输出功率为50W～3000kW、脉冲电源的输出电压为50V～2000V。所述超声除垢装置发射超声波频率为12kHz～80kHz，超声波电功率为50W～3000kW，其中，脉冲电源的输出功率、脉冲电源的输出电压、超声波频率和超声波电功率均可根据实际除垢装置的除垢情况，在所述范围内进行选取设计。当超声换能器的个数为单个、两个或三个时，该除垢装置的其他部件根据超声换能器的数量进行相应调整。
虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种换热器除垢装置，其特征在于，所述换热器除垢装置包括除垢控制***、超声除垢装置和驱动电源，所述除垢控制***包括电源电路模块(1)、稳压电路模块(2)、整流电路模块(3)、功率放大模块(4)、阻抗匹配电路模块(5)、换能器(6)、信号调节模块(7)、激励模型检测电路模块(8)、软启动电路模块(9)、功率显示器(10)和波形显示器(11)；所述电源电路模块(1)的信号输出端与稳压电路模块(2)的信号输入端相连；所述稳压电路模块(2)的信号输出端与整流电路模块(3)的信号输入端相连；所述整流电路模块(3)的信号输出端与功率放大模块(4)的信号输入端相连；所述功率放大模块(4)的信号交互端与激励模型检测电路模块(8)的信号交互端相连；所述阻抗匹配电路模块(5)的信号输出端分别于功率放大模块(4)的信号输入端和换能器(6)的信号输入端相连；所述换能器(6)的信号输出端与信号调节模块(7)的信号输入端相连；所述信号调节模块(7)的信号输出端分别与激励模型检测电路模块(8)、功率显示器(10)和波形显示器(11)各自的信号输入端对应相连；所述激励模型检测电路模块(8)的信号输入端与软启动电路模块(9)的信号输出端相连；所述超声除垢装置固定安装在换热器的壳体上；所述驱动电源与超声除垢装置相连。
2.根据权利要求1所述换热器除垢装置，其特征在于，所述超声除垢装置包括多个超声换能器。
3.根据权利要求2所述换热器除垢装置，其特征在于，所述超声换能器采用三振子超声换能器。
4.根据权利要求2所述换热器除垢装置，其特征在于，所述超声换能器的个数为单个、两个、三个或者四个。
5.根据权利要求1所述换热器除垢装置，其特征在于，所述驱动电源采用脉冲电源；所述脉冲电源产生三个不同频率的脉冲信号。
6.根据权利要求5所述换热器除垢装置，其特征在于，所述脉冲电源发出的脉冲频率范围为12kHz～120kHz；所述脉冲电源的输出功率为50W～3000kW、脉冲电源的输出电压为50V～2000V。
7.根据权利要求1所述换热器除垢装置，其特征在于，所述超声除垢装置发射超声波频率为12kHz～80kHz，超声波电功率为50W～3000kW。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108188099A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 长江大学 一种家用柔性结构水垢清除装置及方法
CN111530845A (zh) * 2020-05-25 2020-08-14 重庆大学 一种基于超声波的均压电极手持式除垢装置及除垢方法

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