CN102874935A - 注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以稀土材料为能量并添加到电极棒中、通过直流电压电路以及采用了所述直流电压电路的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置。所述直流电压电路是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器(电极棒)的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道。

Description

注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置

技术领域

本发明涉及一种直流电压电路及采用了所述直流电压电路的注采系统多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置。 

背景技术

目前国内有关文献报道的超音频防垢、除垢装置，主要用于锅炉以及以水为介质的热交换设备，对以碳酸盐、硅酸盐的硬度盐、以及泥沙等垢物成份有很好的防、除垢效果，在实际应用中取得了理想的效果，在工农业生产及生活领域得到了越来越广泛的应用。 

在实际应用中发现，我国工农业生产领域及民用生活领域中热交换设备形状各异，特别是一些管状换热装置几何尺寸很长，最长的可达数百米。超声波在这样的管道上传播逐渐衰减，超声动能逐渐减弱。防、除效果在远距离超声波能量转换器的地方就不理想，只好在远距离的管道上再增加能量转换器，这给实际安装设备带来很大麻烦，又增加了安装的成本。 

我国淡水资源相对匮乏，有相当数量的工矿企业使用的循环水及火力发电厂用水直接从河水中抽取使用，夏季这类水质中生物杂质的含量也相当大，会逐渐产生大量的藻类杂质，这都很容易造成管道及换热设备堵塞，严重影响换热效率，及换热设备的安全运行。 

作为本发明的现有技术，引用ZL200910157474.6中国发明专利全文作为本发明说明书的一部分，以便于理解。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在ZL200910157474.6、名称为“超声波全效防垢除垢、杀菌灭藻、除氧装置”中国发明专利的基础上，在原有的直流电压电极棒中添加了特殊的稀土材料，稀上材料被施加直流电压后产生特有的功率并传递到结垢的水管壁及流过水管的水中。从而解决注采系统长距离工艺设备除垢防腐的难题，并有效的起到驱油解堵、杀菌灭藻作用。本发明提出一种直流电压电路及采用了所述直流电压电路的，注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置。 

技术方案 

一种直流电压电路，其特征在于，是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器15(电极棒)的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道。 

一种直流电压电路，其特征在于，电源电压经变压器T₁输出的交流电压经整流桥块整流后，输出直流电压，经相互并联的电容C₁和C₂滤波后，加至三端可调集成稳压块52端，最后经与电容C₁和C₂的并联电容C₄输出至液相放大器15的正负极。 

一种采用了前述直流电压电路的，注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述注采系统高效除垢防腐、杀菌灭藻、装置进一步还包括主机(1)、至少一个磁至换能器(2)，主机(1)输出的超声波电信号通过电缆(3)、插头(4)与磁致换能器(2)的插座(5)插接，主机(1)内装有顺序连接的超声波信号源、功率放大器(稀土材料)以及所述直流电压电路、。 

本发明取得的积极效果是： 

1、防除垢效果好，解决了注采系统长距离工艺设备除垢、防腐的难题，并有效的起到驱油解堵、杀菌灭藻作用。 

2、节约了设备除垢维护资金，避免了设备腐蚀，延长了设备使用寿命。 

3、装置体积小、重量轻、耗电少、安装方便。 

4、频率从35KHz-60KHz超声频率范围宽，可满足不同介质水除垢的需求，经调整具有最佳的除垢防腐、驱油解堵能力。 

5、电路中采用改变IC芯片内的比较器的基准电压来改变频率，保证了电阻、电容、半导体元件工作在-30℃-65℃环境温度，从而使振荡频率稳定。 

6、驱油解堵有明显的效果，可减少能源损失，提高注采系统的安全性和经济性。 

附图说明

图1是本发明一种实施例的外观示意图。 

图2是磁致换能器结构示意图。 

图3是超声波信号源及功率放大器电路原理图。 

图4是磁致换能器控制电路原理图。 

图5是本发明直流电压电路的电路图。 

图6是本发明填充特殊稀土材料的电极棒的结构示意图 

具体实施方式

注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，包括主机1、磁致转换器2、液相放大器15。主机内设有ZL200910157474.6、名称为“超声波全效防垢除垢、杀菌灭藻、除氧装置”专利的一切电路，另外又增加了一种稀土材料与电极(液相放大器、电极棒)调整工作频率。所述直流电压电路，是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调集成稳 压器及控制阻容件等依次连接而成，其输出端输出直流电至液相放大器15的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道。 

参考图5，电源电压(220V)经变压器T₁输出18V交流电压、此电压经整流桥块整流，输出25V左右直流电压，经电容C₁C₂滤波加至三端可调集成稳压块的52端，调节RW₁的阻值可调节输出电压V₀值。集成稳压器具有体积小，稳定性高，输出阻抗小，温度性能好等优点。为了充分保证三端集成稳压块的稳定工作，在实际应用中稳压块51、53之间的压差在允许范围内愈小愈好。集成稳压块应有足够的散热面积，R₁应尽量靠近稳压块或直接焊接在稳压块的51、53之间，以保证输出的稳压精度。否则输出端电流大时，将产生附加压降，影响输出电压的精度。RW的接地点应与负载电流返回点相同，同时R₁ Rw应选精度高一些的电阻。经实际调试，电源电压220V±20％，负载电流从0.1A～3A，输出电压基本保持不变。 

输出直流正负电极至液相放大器15(电极棒)后经管接头接入结垢设备的进水管道。因实际使用中有些管道内水压很高，为确保安全运行及使用效果，我们采用图6中的结构及安装方式。 

图6中67为与用户管道配套的带有小法兰的管接头，管接头外壁焊接一个接主机输出的正电极的小接线柱61，管壁焊接一个Φ25左右的不锈钢棒或管。棒或管通过管壁接电源正极。不锈钢棒或管位置应在管内轴线上与管壁平行。65、66为结垢设备的流水管道，管道66焊接一个接主机输出负电极的小接线柱62。管道65、66与小法兰67的法兰固定螺栓孔为68，64为67与65、66之间的绝缘垫片，应有足够的厚度与绝缘强度。固定螺丝与65、66、67的法兰绝缘。保证主机输出的正负电极不能出现短路及严重漏电现象。 

其余电路与ZL200910157474.6中国发明专利中叙述的原理相同。 

参考图3，超声波信号源电路，包括集成电路IC，电阻R₁-R₄，电容C₁、C₂，电位器R_w。IC为集成电路556，IC的(7)脚接地，(3)脚经电容器C₂接地，IC的(4)脚、(10)脚、(14)脚接正极，电阻R₁的一端接正极，另一端接IC的(13)脚，IC的(13)脚连接R₂的一端，R₂另一端接IC的(12)脚和(8)脚，并经电容C₁接地。电位器R_w的调节与IC的(11)脚连接，其余两端分别连接电阻R₃和R₄，电阻R₃接正极，电阻R₄接地。IC的(2)脚和(9)脚连接为信号输出端。集成电路IC(556)内部的时基电路与R₁、R₂、C₁构成一个多频振荡器，其频率f＝1.44(R₁+2 R₂)C₁，在其电路设计时要求R₁、R₂、C₁选取适当的值，使其振荡频率在47.5KHz左右。集成电路IC还包含有一个比较器，IC内的比较器的基准电压通过电位器R_w及电阻R₃、R₄调整控制，调整电位器R_w及电阻R₃、R₄调整控制，调整电位器R_w的阻值，该电路发生的振荡频率可从35KHz至60KHz，针对水介质含油杂质的不同，彻底清除需要的超声波频率也不同，根据使用情况随时调整。 

本电路IC的(2)脚、(9)脚输出的超声波(方波)电信号和相关电路组合，包括集成电路IC₁、二分频器IC₂、十分频器IC₃、集成电路IC₄、IC₅、IC₆，为触发器，与非门、或非门电路，还包括六反相器IC₇及集成芯片555可调间断脉冲电路。IC的(2)脚、(9)脚接IC₁的(13)脚，通过IC₁的(5)脚接IC₂的(11)脚。IC₁的(12)脚接IC₄的(3)脚。IC₂的(14)脚接IC₄的(6)脚、(2)脚。IC₂的(2)脚、(3)脚接IC₆的(2)脚、(13)脚和IC₅的(12)脚。IC₃的(14)脚接IC₆的(5)脚、IC₄的(9)脚、IC₃的(8)脚接IC₆的(4)脚、IC₇的(3)脚。IC₃的(2)脚、(3)脚接IC₇的(8)脚。IC₄的(8)脚接IC₆的(13)脚，IC₄的(11)脚接IC₅的(5)脚。IC₄的(6)脚接IC₅的(9)脚。IC₅的(1)脚接IC₆的(3)脚、IC₅的(2)脚接IC₆的(11)脚、IC₅的(6)脚接IC₇的(1)脚。IC₆的(6)脚接IC₇的(9)脚、IC₆的(1)脚接IC₇的(4)脚。IC₇的(13)脚接集成芯片555的(3)脚，集成芯片555的(1)脚接地，其(5)脚经抗干扰电容C₀接地，其(6)脚分别接二极管D₁的负极和二极管D2的正极，并经电容C₄接地，二极管D₂的负极经同轴电位器R₆与二极管D₁的正极连接，二极管D₁的正极经同轴电位器R₇分别与集成芯片555的(8)脚和(4)脚连接。集成芯片555的(3)脚的输出端与IC₇的(13)脚连接，输出周期从10MS到30MS可随意调整的方波信号。 

进一步参考图3，功率放大器由功率管IGBT₁与其驱动电路组成的电路和功率管IGBT₂与其驱动电路组成的电路构成。IGBT₁的驱动电路包括电容C₇、电阻R₁₁、R₁₂、R₁₀、三极管T₃、T₄、二极管D₃、D₅、变压器B和线圈L₁。电容C₇一端接IC₇的(6)脚，一端接T₃的基极，并经R₁₀接地。C₇、C₁₀组成积分电路。T₃的发射极接T₄的基极。T₃和T₄的集电极接变压器B的初级线圈的一端，初级线圈的另一前接V_CC。T₃、T₄的集电极经二极管D₃接B初级线圈的另一端。变压器B的次级线圈一端接IGBT₁的发射极，另一端经R₁₁接IGBT₁的栅极。IGBT₁的发射极接线圈L₁，并经电容C6接变压器B₁的次级线圈的一端，线圈L₁缠绕在磁致换能器2的铁芯6的左柱体10上。功率管IGBT₂与其驱动电路和IGBT₁与其驱动电路在结构上相同，IGBT₂的驱动电路包括电容C₈、电阻R₁₃-R₁₅、三极管T₁、T₂、二极管D₆、D₄和变压器B₁，电容C₈一端接IC₇的(2)脚，一端接T₁的基极，并经R₁₃接地。C₈、R₁₃组成积分电路。T₁的发射极接T₂的基极。T₁和T₂的集电极接变压器B₁的初级线圈的一端，初级线圈的另一端接V_CC。T₁、T₂的集电极经二极管D₆接B₁初级线圈的另一端。变压器B1的次级线圈一端接IGBT₂的发射极，另一端经R₁₄接IGBT₂的栅极。IGBT₂的集电极接线圈L₂和电容C₆，其线圈L₂缠绕在铁芯6的右柱体11上。除线圈L₁、L₂外其余电器元件都在主机内。 

参考图2、图4，磁致换能器2包括保护套7、铁芯6、插座5、振动传动杆9。铁芯6装 在保护套7内，插座5固设在保护套7的后端，振动传动杆9装设在保护套7的前端。在振动传动杆9上固设有多个环状散热片8。 

因IGBT处于主电路地位，它的集电极直接与负载相连，有较高的工作电压。而经高频复合管放大的脉冲驱动信号有独立的电源工作电压较低，所以脉冲驱动电路通过隔离脉冲变压器B间接传送驱动信号。脉冲变压器采用导磁高，损耗小的锰锌磁罐。磁罐脉冲变压器漏磁小，传输脉冲的频率可以较高(一般可高达100KHz)。 

加之本装置工作频率较高，IGBT自身所需驱动电流又很小，所以脉冲变压器体积可以做的很小。脉冲变压器次级通过电阻R₁₁、R₁₂与IGBT的栅极相连。R₁₁、R₁₂防止IGBT栅极开路，并提供充放电通站与R₁₁并联的二极管为加速二极管，使给IGBT栅极充电的电流增大，从而提高IGBT的开关速度。 

本电路IC的(2)脚、(9)脚输出的超声波(方波)电信号经和上述电路组合，功率器件放大，经磁致换能器，由电能转化成机械能，输出频率从35KHz-60KHz的10波头间隔80MS的脉冲振动，具有更大的功率范围和更强的声强强度。选取35KHz-60KHz的脉冲超声波作为防除垢装置的使用频率数，专门清除水介质中硬度盐外，同时还含有大量油污的注采管线及生物杂质的热交换设备形成的垢物。所述选取35KHz-60KHz范围宽的超声频率，是根据介质水中含油杂质的不同，清除效果最佳需要的超声频率也不同。本装置的关键部件是磁致换能器，对电路产生的超声波频率要求相当高，而振荡回路的电阻、电容、半导体器件都是随环境温度变化，其阻值、容值也随之变化的温度敏感元件，而本装置工作环境温度-30℃-65℃。为保证振荡频率的稳定，在选择阻、容件时要考虑温度的相互补偿；另一个是采用改变集成电路IC块内部比较器的基准电压来改变频率，从而保证在环境温度内变化；再一个是由于磁致换能器直接安装在锅炉，换热器的表面上，其表面都有一定温度，可高达70℃-100℃。换能器铁芯在线圈流过高频脉冲电流时也会产生热量，这样换能器本身就应具有良好的散热性能。本装置换能器传送杆带有散热片就是为此而设计的。因铁芯也有一定的温度且常年不间断工作，线圈采用高温导线缠绕。 

铁芯采用银铜焊同传送杆连接，为保证焊接牢固，银铜不可避免要渗入铁芯中，为了保证焊接端铁芯不增加磁阻，铁芯焊接面的宽度要增加2mm。换能器与主机相连接用的插座也可采用高温插头插座，以充分保证装置稳定可靠地工作。 

虽然结合优选实施例已经描述了本发明，但是应当理解，对那些本领域内技术人员来说在上面概述原理之内对其修改将是显而易见的，因而本发明不局限于所述优选实施例而是打算包含这种修改。本发明在于每个新颖的特征以及每个特征的组合。在权利要求中的附图标记不限制它们的保护范围。动词“包括”的使用及其结合不排除存在未在权利要求中声明的元 件。在元件之前冠词“一个”或“一种”的使用不排除存在多个这种元件。 

Claims (10)

1.一种直流电压电路，其特征在于，是由电源变压器、整流桥块、滤波电路、三端可调料液相放大器(15)(电极棒)的正负极后，经管接头接入结垢设备的进水管道。

2.如权利要求1的直流电压电路，其特征在于，电源电压经变压器T₁输出的交流电压经整流桥块整流后，输出直流电压，经相互并联的电容C₁和C₂滤波后，加至三端可调集成稳压块52端，最后经与电容C₁和C₂并联的电容C₄输出至液相放大器(电极棒)的正负极。

3.一种采用了权利要求1或2所述的直流电压电路的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置进一步还包括主机(1)、至少一个磁致换能器(2)，主机(1)输出的超声波电信号通过电缆(3)、插头(4)与磁致换能器(2)的插座(5)插接，主机(1)内装有顺序连接的超声波信号源、功率放大器以及所述直流电压电路。

4.如权利要求3的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，还包括：连接在结垢设备的进水管道与所述直流电压电路之间的所述管接头，所述管接头外壁焊接一个接主机输出的正电极的小接线柱61，管壁焊接一个不锈钢棒或管，所述棒或管通过管壁接电源正极；不锈钢棒或管位置应在管内轴线上与管壁平行；管道66焊接一个接主机输出负电极的小接线柱62，管道65、66与小法兰67的法兰固定螺栓孔为68，小法兰67与管道65、66之间是具有足够的厚度与绝缘强度的绝缘垫片64，固定螺丝与管道65、66以及法兰67绝缘。

5.如权利要求3或4的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述超声波信号源电路，包括集成电路IC，电阻R₁-R₄，电容C₁、C₂，电位器R_w；IC为集成电路556，IC的(7)脚接地，(3)脚经电容器C₂接地，IC的(4)脚、(10)脚、(14)脚接正极，电阻R₁的一端接正极，另一端接IC的(13)脚，IC的(13)脚连接R₂的一端，R₂另一端接IC的(12)脚和(8)脚，并经电容C₁接地；电位器R_w的调节与IC的(11)脚连接，其余两端分别连接电阻R₃和R₄，电阻R₃接正极，电阻R₄接地。IC的(2)脚和(9)脚连接为信号输出端；集成电路IC(556)内部的时基电路与R₁、R₂、C₁构成一个多频振荡器，集成电路IC还包含有一个比较器，IC内的比较器的基准电压通过电位器R_w及电阻R₃、R₄调整控制，调整电位器R_w及电阻R₃、R₄调整控制，调整电位器R_w的阻值，该电路发生的振荡频率可从35KHz至60KHz，针对水介质含油杂质的不同，彻底清除需要的超声波频率范围也不同，根据使用情况随时调整。

6.如权利要求3或4或5的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述功率放大器由功率管IGBT₁与其驱动电路组成的电路和功率管IGBT₂与其驱动电路组成的电路构成；IGBT₁的驱动电路包括电容C₇、电阻R₁₁、R₁₂、R₁₀、三极管T₃、T₄、二极管D₃、D₅、变压器B和线圈L₁；电容C₇一端接IC₇的(6)脚，一端接T₃的基极，并经R₁₀接地。C₇、C₁₀组成积分电路；T₃的发射极接T₄的基极；T₃和T₄的集电极接变压器B的初级线圈的一端，初级线圈的另一前接V_CC；T₃、T₄的集电极经二极管D₃接B初级线圈的另一端；变压器B的次级线圈一端接IGBT₁的发射极，另一端经R₁₁接IGBT₁的栅极；IGBT₁的发射极接线圈L₁，并经电容C6接变压器B₁的次级线圈的一端，线圈L₁缠绕在磁致换能器2的铁芯6的左柱体10上；功率管IGBT₂与其驱动电路和IGBT₁与其驱动电路在结构上相同，IGBT₂的驱动电路包括电容C₈、电阻R₁₃-R₁₅、三极管T₁、T₂、二极管D₆、D₄和变压器B₁，电容C₈一端接IC₇的(2)脚，一端接T₁的基极，并经R₁₃接地；C₈、R₁₃组成积分电路；T₁的发射极接T₂的基极；T₁和T₂的集电极接变压器B₁的初级线圈的一端，初级线圈的另一端接V_CC；T₁、T₂的集电极经二极管D₆接B₁初级线圈的另一端；变压器B1的次级线圈一端接IGBT₂的发射极，另一端经R₁₄接IGBT₂的栅极；IGBT₂的集电极接线圈L₂和电容C₆，其线圈L₂缠绕在铁芯6的右柱体11上；除线圈L₁、L₂外其余电器元件都在主机内。

7.如权利要求3或4或5或6的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述磁致换能器2包括保护套7、铁芯6、插座5、振动传动杆9；铁芯6装在保护套7内，插座5固设在保护套7的后端，振动传动杆9装设在保护套7的前端；在振动传动杆9上固设有多个环状散热片8。

8.如权利要求3或4或5或6或7的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述IC的(2)脚、(9)脚输出的超声波(方波)电信号经和上述电路组合，功率器件放大，经磁致换能器，由电能转化成机械能，输出频率从35KHz-60KHz的10波头间隔80MS的脉冲振动。

9.如权利要求3或4或5或6或7或8的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，铁芯采用银铜焊同传送杆连接，铁芯焊接面的宽度要增加2mm，换能器与主机相连接用的插座也可采用高温插头插座。

10.如权利要求3或4或5或6或7或8或9的注采系统高效多功能驱油解堵、除垢防腐、杀菌灭藻装置，其特征在于，所述IC的(2)脚、(9)脚输出的超声波(方波)电信号和相关电路组合，包括集成电路IC₁、二分频器IC₂、十分频器IC₃、集成电路IC₄、IC₅、IC₆，为触发器，与非门、或非门电路，还包括六反相器IC₇及集成芯片555可调间断脉冲电路；IC的(2)脚、(9)脚接IC₁的(13)脚，通过IC₁的(5)脚接IC₂的(11)脚；IC₁的(12)脚接IC₄的(3)脚，IC₂的(14)脚接IC₄的(6)脚、(2)脚，IC₂的(2)脚、(3)脚接IC₆的(2)脚、(13)脚和IC₅的(12)脚，IC₃的(14)脚接IC₆的(5)脚、IC₄的(9)脚、IC₃的(8)脚接IC₆的(4)脚、IC₇的(3)脚，IC₃的(2)脚、(3)脚接IC₇的(8)脚，IC₄的(8)脚接IC₆的(13)脚，IC₄的(11)脚接IC₅的(5)脚，IC₄的(6)脚接IC₅的(9)脚。IC₅的(1)脚接IC₆的(3)脚、IC₅的(2)脚接IC₆的(11)脚、IC₅的(6)脚接IC₇的(1)脚。IC₆的(6)脚接IC₇的(9)脚、IC₆的(1)脚接IC₇的(4)脚。IC₇的(13)脚接集成芯片555的(3)脚，集成芯片555的(1)脚接地，其(5)脚经抗干扰电容C₀接地，其(6)脚分别接二极管D₁的负极和二极管D2的正极，并经电容C₄接地，二极管D₂的负极经同轴电位器R₆与二极管D₁的正极连接，二极管D₁的正极经同轴电位器R₇分别与集成芯片555的(8)脚和(4)脚连接，集成芯片555的(3)脚的输出端与IC₇的(13)脚连接，输出周期从10MS到30MS可随意调整的方波信号。

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