[發明專利]基于成垢離子特性分析的變頻電磁水處理方法及抑垢裝置

在審

• 申請號: 201810653959.3
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108821399A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 曹生現;張葉;孫天一;范思遠;劉鵬;王恭;趙波;唐振浩;呂昌旗
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: C02F1/48
• 分類號: C02F1/48;C02F5/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 曾龍

本發明公開了一種基于成垢離子特性分析的變頻電磁水處理方法及抑垢裝置，包括換能器及信號發生主機兩部分，其中換能器包括若干磁體，磁體上纏繞有電感線圈，若干磁體由尼龍螺絲連接組成環狀，纏繞在管道上，電感線圈連接電感線圈盒，電感線圈盒嵌套在環狀磁體上并與信號發生主機的信號輸出端相連，換能器能夠圍繞于管道上，完成能量交換實現水處理，信號發生主機包括鋁合金機身，內部信號發生電路、放大輸出電路，鋁合金機身上設有信號輸出端、電源接線口和調節旋鈕組成。本發明的有益效果是易于安裝、操作簡便、處理效果針對性強、處理效果好的特點。

技術領域

本發明屬于電磁水處理技術領域，涉及一種基于成垢離子特性分析的變頻電磁水處理方法及抑垢裝置。

背景技術

水中成垢離子(鈣、鎂、鋇及碳酸離子等)受磁力作用后其結合特性會發生變化，在流體中形成微小懸浮顆粒，由此帶來的沉積速度和物理特性的變化可以顯著減少壁面污垢的形成。近年來的研究表明，不同成垢離子有其對應的最佳電磁參數，合理的電磁水處理參數是獲得優良除垢抑垢性能的保障。這也是目前大部分電磁抑垢裝置實施效果良莠不齊的原因。在成垢離子特性分析的基礎上，通過智能算法建立模型，設計變頻電磁水處理裝置，可以實現不同成垢離子所需的最佳電磁參數。經檢索發現，目前分析成垢離子特性并設計不同交變電磁場的研究較為缺失，這方面設備的研發更是鮮有報導。

發明內容

本發明的目的在于提供基于成垢離子特性分析的變頻電磁水處理方法及抑垢裝置，本發明的有益效果是易于安裝、操作簡便、處理效果針對性強、處理效果好的特點，廣泛應用于工業冷卻系統、中央空調系統、生產線循環冷卻系統、蒸汽鍋爐、膜系統、熱交換系統、熱采暖系統及其它各種用水系統。

本發明所提供的基于成垢離子特性分析的變頻電磁水處理抑垢裝置包括換能器及信號發生主機兩部分，其中換能器包括若干磁體，若干磁體由尼龍螺絲連接組成環狀，纏繞在管道上，電感線圈置于電感線圈盒內，電感線圈盒嵌套在環狀磁體上并與信號發生主機的信號輸出端相連，換能器能夠圍繞于管道上，完成能量交換實現水處理，信號發生主機包括鋁合金機身，內部信號發生電路、放大輸出電路，鋁合金機身上設有信號輸出端、電源接線口和調節旋鈕組成。

進一步，電感線圈盒包括組裝板結構及電感線圈，其中組裝板結構設置兩個磁體通過口，電感線圈盒嵌套在組成環狀的磁體上。

進一步，電磁場發生裝置的調節頻率范圍為：20Hz—2MHz范圍內可變頻，且不同頻率的磁場波形有正弦波、方波、鋸齒波等。

本發明基于成垢離子特性分析的變頻電磁水處理方法如下：從水中離子的致垢機理出發，篩選水體中主要致垢離子，包括Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^－等致垢離子；通過大量的實驗及數據整理分析，應用人工智能算法，對水中致垢離子的水合程度進行定量分析，構建基于磁力線方向的液流截面上離子濃度分布特性模型；根據建模所得數據，設計不同頻率、不同波形的交變電磁場，提高處理的針對性和準確性。

進一步，人工智能算法需要通過大量的實驗及數據整理生成歷史訓練樣本，需要試驗分析的輸入參數主要包括Ca²⁺、Mg²⁺、HCO3^－等離子濃度、pH值、電導率、電磁場頻率、電磁場波形等；其中輸出參數包括離子濃度變化百分比、pH值變化百分比、電導率示數等。

進一步，根據不同需要訓練的參數對歷史訓練樣本進行訓練，根據訓練結果生成關系數據庫；如針對輸入參數Ca²⁺進行訓練，可按比例配制a種濃度，按比例梯度設置b種范圍在20Hz—2MHz頻率電磁場，不同磁場波形(波形有m種)又可再訓練，這樣本次訓練次數N＝a×b×m，本次訓練后針對最優范圍進行再訓練。

進一步，基于磁力線方向的液流截面上離子濃度分布特性建模，采用歷史訓練樣本數據，對液流截面上離子濃度由模型中心向邊緣進行梯度建模，形成電磁最優關鍵參數。