[發明專利]一種基于感應電流信號反饋的交變磁場阻垢方法及裝置

有效

• 申請號: 202210172036.2
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114538579B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 梁延東;王建國;徐雪霏;徐源;張樹德;辛紅偉;楊彥軍;武英杰;王瀛洲;張秀宇
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G05F7/00
• 分類號: G05F7/00;C02F1/48
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 李娜

本發明提供了一種基于感應電流信號反饋的交變磁場阻垢方法及裝置，通過交變磁場發生器的輸出端連接感應電流采集模塊的輸入端，感應電流采集模塊實時采集交變磁場作用下水體中的感應電流，微型工控機根據處理結果將更新后的最佳交變磁場參數反饋至主控芯片使驅動模塊輸出對應頻率和幅值的交變方波至交變磁場發生器的輸入端，使交變磁場發生器產生更新后參數的交變磁場，根據水體的狀態實時更新交變磁場參數，時刻保持最佳的阻垢效果，無需使用水質參數儀表，具有成本低、環保節能、抗干擾能力強和阻垢效果明顯等顯著優勢，能夠高效地去除管道中的水垢。

技術領域

本發明涉及交變磁場阻垢技術領域，特別涉及了一種基于感應電流信號反饋的交變磁場阻垢方法及裝置。

背景技術

水體中存在可溶性的反溶解度無機鹽，受熱后容易形成水垢，水垢的附著會降低換熱器的換熱效率，減小流通面積而增加泵耗，并且水垢積聚常導致局部溫度過高致使機器部件機械性能下降，嚴重時會造成爆管等事故，當然水垢也會增加補水、排污水以及清理換熱設備的費用。所以水垢的產生不僅會引發安全隱患，還會帶來經濟損失，因此除垢、抑垢有著重要的意義。交變磁場阻垢方法通過改變水體中成垢物質的結晶狀態以及水分子的結構來達到阻止水垢附著的目的，因其操作簡便、阻垢效果顯著而備受關注。

研究表明，水體中溶解的成垢陰陽離子會與其周圍的若干個配位水分子形成水合離子，而配位水分子又會與其他水分子通過氫鍵結合成鏈狀或環狀的水分子團簇，所以交變磁場會同時作用于水合離子以及水分子團簇。在交變磁場的作用下，洛倫茲力使水合離子以及水分子團簇進行高速的圓周運動，水合離子中離中心離子較遠的一層水分子氫鍵被扭斷，離子不再處于水合狀態，這將加大幅增加成垢陰陽離子的碰撞概率，進而在水體中形成大量的微晶。此后微晶長大成臨界晶核就變為結晶中心，水體的成垢離子會吸附到這些結晶中心使其進一步長大并隨著水流被沖走，而不是結晶在管壁上，從而實現交變磁場的阻垢效果。

目前研究得到的最佳交變磁場阻垢參數大多是在固定的實驗工況下得到的，然而在實際的生產生活中，水體的狀態時刻在發生變化，使得特定工況下得到的最佳交變磁場阻垢參數的應用存在很大的局限性。為了更好地反映不同時刻交變磁場對水體的阻垢效果，并得到最適合水體當前狀態的交變磁場阻垢參數，本發明提出了一種基于感應電流信號反饋的交變磁場阻垢方法及裝置。

發明內容

本發明的目的在于：針對目前存在的背景技術提出的問題，為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：一種基于感應電流信號反饋的交變磁場阻垢裝置，包括：主控芯片、驅動模塊、交變磁場發生器、感應電流采集模塊和微型工控機。交變磁場發生器的輸出端連接感應電流采集模塊的輸入端，感應電流采集模塊實時采集交變磁場作用下水體中的感應電流，并將數據傳輸至微型工控機進行處理。微型工控機根據處理結果將更新后的最佳交變磁場參數反饋至主控芯片，主控芯片對驅動模塊發出調節磁場頻率和磁感應強度的控制信號，使驅動模塊輸出對應頻率和幅值的交變方波至交變磁場發生器的輸入端，使交變磁場發生器產生更新后所述參數的交變磁場，從而根據水體的狀態實時更新交變磁場參數，時刻保持最佳的阻垢效果，高效地去除管道中的水垢。

驅動模塊內部包含電壓放大電路、可變電容器、直流電壓源和IPM模塊；電壓放大電路將主控芯片調節磁場頻率和磁感應強度的控制信號放大，一方面用以調節可變電容器，使交變磁場發生器進入諧振工作狀態，即實現頻率的選定，另一方面驅動直流電壓源設定輸出的電壓值，隨后兩者的輸出信號共同驅動IPM模塊，使其輸出對應頻率和幅值的交變方波至交變磁場發生器的輸入端，實現交變磁場頻率和磁感應強度的調節。

交變磁場發生器包含纏繞于外管道上的激磁線圈繞組和放置于水體內部的感應線圈繞組，感應線圈繞組纏繞于水體中的內管道上，內管道的外側和內側均有水體流過，感應線圈的總長度應該略小于內管道的長度。激磁線圈繞組以若干匝多層的形式纏繞于外管道上，感應線圈繞組以若干匝單層的形式纏繞于內管道上。激磁線圈繞組和感應線圈繞組的長度應基本一致。激磁線圈繞組的輸入端與驅動模塊的輸出端相連，用于產生作用于水體的交變磁場，感應線圈繞組的輸出端與感應電流采集模塊的輸入端相連，用于產生實時反映水體狀態的感應電流。