CN203727626U - 海船水冷循环防生物吸附装置 - Google Patents
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Abstract
海船水冷循环防生物吸附装置，其包括，若干超声换能器，通过固定支架分别设置于海船各部位；主功率电源，其包括一将外部提供的交流电源整流滤波成直流电的整流滤波电路；逆变电路，连接所述的主功率电源输出端；一电压电流检测电路，其输入端连接逆变电路输出端，其输出端连接超声换能器；单片机，所述逆变电路和电压电流检测电路连接该单片机，单片机控制逆变电路逆变成高频脉冲电信号，电压电流检测电路检测高频脉冲电信号中的电压电流相位差，通过单片机调整逆变频率，进而控制超声换能器输出功率大小；产生高频脉冲电信号给超声换能器。本实用新型实现低成本地消除吸附性海洋生物对海船水循环系统的侵害。
Description
技术领域
本实用新型涉及海船运输技术，特别涉及海船水冷循环防生物吸附装置。
背景技术
作业于海洋的海船在运行过程中需要大量海水来进行动力系统的冷却，而海水中的海生物（如海蛎子、触嘴藤壶等）会吸附在海底门以及海水进水管道中，它们的繁殖力非常强大，会在很短的时间内繁衍成片，造成海船吸水的海底门堵塞、海水进水管道内径变小等后果，引起海船发动机温度快速升高，严重影响海船主副发动机的动力，使得海船的维护保养周期大大地缩短。特别是我国近海有机物丰富，更迎来大量的漂浮性海蛎子、触嘴藤壶等海生物快速生长；所以克服类似海生物对海船的侵蚀是世界各国长期以来的研究课题。
现有技术常采用涂刷有毒涂料法，但这种方法对环境有极大危害，而且有效时间短，因为涂料的真正有效期只有几个月。如以宝钢海船拖轮的3年检修维护周期为例，其后果都导致了海船的进水海底门和冷却水管道吸附着大量海生物，特别是冷却水管道内壁及海底门上全部被海生物履盖，严重地危害着机组的寿命和海船拖轮的正常使用。
中国专利申请号200610016914.2公开了一种海洋船舶除生物污染的电化学方法，该种电化学方法技术实施过于复杂，适合于造新船，很难适应众多的现有海船机组改进和优化。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种海船水冷循环防生物吸附装置，低成本地消除吸附性海洋生物对海船水循环系统的侵害。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：
根据众多海洋生物，特别是常见危害性大的（如海蛎子、触嘴藤壶等）吸附性强的海洋生物对“超声波”敏感的特征，来进行驱赶消除。将超声频段转换为物理振动力，通过海船的钢板以及循环冷却水管道的声能传递，使得常见吸附性很强的海生物不能吸附生长，并使其造成不能生存的环境；本实用新型还针对不同种类吸附性海洋生物，对不同频段超声波敏感各异的特征，采用超声波频段的周期变频技术，使周期内的频率变化从17KHz-30KHz之间，不断变化，周而复始驱赶各类吸附性海洋生物。
具体的，本实用新型的海船水冷循环防生物吸附装置，其包括，若干超声换能器，通过固定支架分别设置于海船各部位；主功率电源，其包括一将外部提供的交流电源整流滤波成直流电的整流滤波电路；逆变电路，连接所述的主功率电源输出端；一电压电流检测电路，其输入端连接逆变电路输出端，其输出端连接超声换能器；单片机，所述逆变电路和电压电流检测电路连接该单片机，单片机控制逆变电路逆变成高频脉冲电信号，电压电流检测电路检测高频脉冲电信号中的电压电流相位差，通过单片机调整逆变频率，进而控制超声换能器输出功率大小；产生高频脉冲电信号给超声换能器。
进一步，本实用新型还包括辅助电源，该辅助电源采用普通电源变压器T1，其输出端连接三个分绕组，三个分绕组分别连接整流滤波电路的整流桥D2、D3、D4并通过稳压管V1、V2、V3、V4稳压后供各个电路使用。
所述的整流滤波电路包括依次连接的EMI滤波电路、软启动电路、整流滤波电路和继电器驱动电路；所述EMI滤波电路由X电容C1、共模电感L1和Y电容C2、C3组成的一个共模抑制电路和由差模电感L2、L3和X电容C4组成的一个差模抑制电路连接组成；软启动电路由电阻R1和继电器开关S1并联组成，继电器驱动电路由电阻R0和三极管Q1串联而连接于继电器线圈。
所述的逆变电路采用半桥谐振电路，包括MOS管驱动器U6、全桥驱动电路、阻容滤波电路、驱动变压器T2、两个连接超声换能器的功率管K1、K2以及两个TVS管TVS1和TVS2；
单片机控制信号输出端通过下拉电阻R10、R11连接与MOS管驱动器U6的输入端；4个MOS管N1～N4组成一个全桥驱动电路驱动驱动变压器T2，其中，上桥臂MOS管N1和N3是P型MOS管，下桥臂MOS管N2、N4是N型MOS管；MOS管驱动器U6的输出端一个引脚通过电阻R7、R9与MOS管N1、N2相连，MOS管驱动器U6的输出端另一引脚通过电阻R6、R8与MOS管N3、N4相连；
所述阻容滤波电路由电阻R43与电容E10、C15组成，并连接辅助电源的输出端，从辅助电源接入直流电源12V给全桥驱动电路供电；
驱动变压器T2是功率管K1、K2的驱动变压器，它将单路全桥驱动信号转换成两路，一路通过电阻R2、R3、二极管D5给功率管K1提供驱动信号，另一路通过电阻R4、R5、二极管D6给功率管K2提供驱动信号；其中电阻R2与二极管D5串联后与电阻R3并联，这种路结构是为了功率管K1能够缓慢打开，快速关断；电阻R4与二极管D6串联后与电阻R5并联也是为了使功率管K2缓慢打开快速关断；两个TVS管TVS1和TVS2分别与功率管K1、K2的驱动端相连，以保护功率管的驱动端；通过上述一系列的转换，单片机驱动功率管K1、K2轮流导通，最终将整流滤波电路送来的直流电转换成超声换能器所需的高频交流电。
再有，本实用新型所述的电压电流检测电路包括在逆变电路的功率接地部分串入一个电流互感器、连接电流互感器输出端并由二极管DK0、DK1、DK2、DK3组成的桥式整流电路、负载电阻RK2、由电阻RK1及电容CK1组成的阻容滤波电路；阻容滤波电路输出端连接单片机输入端一引脚；逆变电路的功率接地部分串入一个电流互感器，它的输出经桥式整流电路整流后接负载电阻RK2；在逆变电路工作时，负载电阻RK2上会形成一个与逆变电路工作电流成正比的电压，这个电压信号经阻容滤波电路后接入单片机进行AD转换；单片机在控制逆变电路工作的同时，不断检测这个电压，使单片机送入MOS管驱动器U6的控制信号频率与超声换能器的谐振频率相同，以达到最佳工作状态。
另外，本实用新型所述的固定支架为倒U形结构，中部设一供超声换能器穿设的螺孔，超声换能器通过螺母固定于固定支架上。
本实用新型的有益效果：
1、海船使用防腐涂料来防止海生物的吸附的效果只能维持3个月，而该发明在现场运行1年来，效果良好。
2、安装简单，易操作，安装用户可以根据需求实施安装。
3、增强了防海生物附着的有效性，针对不同类型生物对超声波的敏感的频段不同，巧妙地使用变频技术，可以有效阻止不同类型生物对船体的附着，使得驱除生物的效果更加可靠、有效。
4、维修保养成本低。本实用新型装置不与海水介质发生接触，因此可以在现场实施点检检修，不用进船坞就可以实施检修，大大降低了检修成本，简化了检修条件。
附图说明
图1为本实用新型实施例的示意图。
图2为本实用新型实施例的电路原理图。
图3为本实用新型实施例中超声换能器的示意图。
图4为本实用新型使用状态示意图。
具体实施方式
参见图1～图4，本实用新型的海船水冷循环防生物吸附装置，其包括，若干超声换能器1，通过固定支架2分别设置于海船100各部位；主功率电源3，其包括一将外部提供的交流电源整流滤波成直流电的整流滤波电路；逆变电路4，连接所述的主功率电源3输出端；一电压电流检测电路5，其输入端连接逆变电路4输出端，其输出端连接超声换能器1；单片机6，所述逆变电路4和电压电流检测电路5连接该单片机6，单片机6控制逆变电路4逆变成高频脉冲电信号，电压电流检测电路5检测高频脉冲电信号中的电压电流相位差，通过单片机6调整逆变频率，进而控制超声换能器1输出功率大小；产生高频脉冲电信号给超声换能器1。
本实用新型还包括辅助电源7，该辅助电源7采用普通电源变压器T1，其输出端连接三个分绕组，三个分绕组分别连接整流滤波电路31的整流桥D2、D3、D4并通过稳压管V1、V2、V3、V4稳压后供各个电路使用。
所述的主功率电源3整流滤波电路包括依次连接的EMI滤波电路、软启动电路、整流滤波电路和继电器驱动电路；所述EMI滤波电路由X电容C1、共模电感L1和Y电容C2、C3组成的一个共模抑制电路和由差模电感L2、L3和X电容C4组成的一个差模抑制电路连接组成；软启动电路由电阻R1和继电器开关S1并联组成，继电器驱动电路由电阻R0和三极管Q1串联而连接于继电器线圈。
所述的逆变电路4采用半桥谐振电路，包括MOS管驱动器U6、全桥驱动电路、阻容滤波电路、驱动变压器T2、两个连接超声换能器的功率管K1、K2以及两个TVS管TVS1和TVS2；
单片机6控制信号输出端通过下拉电阻R10、R11连接与MOS管驱动器U6的输入端；4个MOS管N1～N4组成一个全桥驱动电路驱动驱动变压器T2，其中，上桥臂MOS管N1和N3是P型MOS管，下桥臂MOS管N2、N4是N型MOS管；MOS管驱动器U6的输出端一个引脚通过电阻R7、R9与MOS管N1、N2相连，MOS管驱动器U6的输出端另一引脚通过电阻R6、R8与MOS管N3、N4相连；所述阻容滤波电路由电阻R43与电容E10、C15组成，并连接辅助电源的输出端，从辅助电源接入直流电源12V给全桥驱动电路供电；驱动变压器T2是功率管K1、K2的驱动变压器，它将单路全桥驱动信号转换成两路，一路通过电阻R2、R3、二极管D5给功率管K1提供驱动信号，另一路通过电阻R4、R5、二极管D6给功率管K2提供驱动信号；其中电阻R2与二极管D5串联后与电阻R3并联，这种路结构是为了功率管K1能够缓慢打开，快速关断；电阻R4与二极管D6串联后与电阻R5并联也是为了使功率管K2缓慢打开快速关断；两个TVS管TVS1和TVS2分别与功率管K1、K2的驱动端相连，以保护功率管的驱动端；通过上述一系列的转换，单片机驱动功率管K1、K2轮流导通，最终将整流滤波电路送来的直流电转换成超声换能器所需的高频交流电。
再有，本实用新型所述的电压电流检测电路5包括在逆变电路4的功率接地部分串入一个电流互感器、连接电流互感器输出端并由二极管DK0、DK1、DK2、DK3组成的桥式整流电路、负载电阻RK2、由电阻RK1及电容CK1组成的阻容滤波电路；阻容滤波电路输出端连接单片机输入端一引脚；逆变电路的功率接地部分串入一个电流互感器，它的输出经桥式整流电路整流后接负载电阻RK2；在逆变电路工作时，负载电阻RK2上会形成一个与逆变电路4工作电流成正比的电压，这个电压信号经阻容滤波电路后接入单片机6进行AD转换；单片机在控制逆变电路4工作的同时，不断检测这个电压，使单片机送入MOS管驱动器U6的控制信号频率与超声换能器的谐振频率相同，以达到最佳工作状态。
本实用新型还设有隔离通讯模块8，由高速隔离光耦U3、U4和485芯片或CAN芯片组成，单片机通过高速隔离光耦U3给芯片485或CAN发送信号，通过高速隔离光耦U4接收485芯片或CAN收到的信号，485芯片或CAN由辅助电源单独供电，它主要起主控机和本机单片机之间的通讯桥架作用。
进一步，所述的固定支架2为倒U形结构，其中部设一供超声换能器1穿设的螺孔21，超声换能器1通过螺母22固定于固定支架2上。
将若干超声换能器1设置于海船100发动机或者其他水冷却循环系统循环水过滤器的水冷管道200、海船海底进水仓300仓壁、海底进水阀管道400上。
首先由主功率电源将外部提供的普通AC220V50HZ电源整流滤波成直流电，再由单片机控制的逆变电路逆变成高频脉冲电信号送给超声换能器，高频脉冲电信号送至超声换能器前经过一个电压电流检测电路，该电路主要检测高频脉冲电信号的电压和电流相位，并通过单片机进行计算，然后控制逆变电路调整逆变频率，使超声换能器功率最大化，效率最大化。
超声换能器接受高频脉冲电信号，产生高频机械振动，这种振动一是产生空化效应，杀海生物的幼体，二是在管道壁和水箱壁中传播，使海生物无法吸附，达到阻碍海生物生长的目的。
Claims (6)
1.海船水冷循环防生物吸附装置，其特征在于，包括，
若干超声换能器，通过固定支架分别设置于海船各部位；
主功率电源，包括一将外部提供的交流电源整流滤波成直流电的整流滤波电路；
逆变电路，连接所述的主功率电源输出端；
一电压电流检测电路，其输入端连接逆变电路输出端，其输出端连接超声换能器；
单片机，所述逆变电路和电压电流检测电路连接该单片机，单片机控制逆变电路逆变成高频脉冲电信号，电压电流检测电路检测高频脉冲电信号中的电压电流相位差，通过单片机调整逆变频率，进而控制超声换能器输出功率大小；产生高频脉冲电信号给超声换能器。
2.如权利要求1所述的海船水冷循环防生物吸附装置，其特征在于，还包括辅助电源，该辅助电源采用普通电源变压器T1，其输出端连接三个分绕组，三个分绕组分别连接整流滤波电路的整流桥D2、D3、D4并通过稳压管V1、V2、V3、V4稳压后供各个电路使用。
3.如权利要求1所述的海船水冷循环防生物吸附装置，其特征在于，所述的整流滤波电路包括依次连接的EMI滤波电路、软启动电路、整流滤波电路和继电器驱动电路；所述EMI滤波电路由X电容C1、共模电感L1和Y电容C2、C3组成的一个共模抑制电路和由差模电感L2、L3和X电容C4组成的一个差模抑制电路连接组成；软启动电路由电阻R1和继电器开关S1并联组成，继电器驱动电路由电阻R0和三极管Q1串联而连接于继电器线圈。
4.如权利要求1所述的海船水冷循环防生物吸附装置，其特征在于，所述的逆变电路采用半桥谐振电路，包括MOS管驱动器U6、全桥驱动电路、阻容滤波电路、驱动变压器T2、两个连接超声换能器的功率管K1、K2以及两个TVS管TVS1和TVS2；
单片机控制信号输出端通过下拉电阻R10、R11连接与MOS管驱动器U6的输入端；4个MOS管N1～N4组成一个全桥驱动电路驱动驱动变压器T2，其中，上桥臂MOS管N1和N3是P型MOS管，下桥臂MOS管N2、N4是N型MOS管；MOS管驱动器U6的输出端一个引脚通过电阻R7、R9与MOS管N1、N2相连，MOS管驱动器U6的输出端另一引脚通过电阻R6、R8与MOS管N3、N4相连；
所述阻容滤波电路由电阻R43与电容E10、C15组成，并连接辅助电源的输出端，从辅助电源接入直流电源12V给全桥驱动电路供电；
驱动变压器T2是功率管K1、K2的驱动变压器，它将单路全桥驱动信号转换成两路，一路通过电阻R2、R3、二极管D5给功率管K1提供驱动信号，另一路通过电阻R4、R5、二极管D6给功率管K2提供驱动信号；其中电阻R2与二极管D5串联后与电阻R3并联，这种路结构是为了功率管K1能够缓慢打开，快速关断；电阻R4与二极管D6串联后与电阻R5并联也是为了使功率管K2缓慢打开快速关断；两个TVS管TVS1和TVS2分别与功率管K1、K2的驱动端相连，以保护功率管的驱动端；通过上述一系列的转换，单片机驱动功率管K1、K2轮流导通，最终将整流滤波电路送来的直流电转换成超声换能器所需的高频交流电。
5.如权利要求1所述的海船水冷循环防生物吸附装置，其特征在于，所述的电压电流检测电路包括在逆变电路的功率接地部分串入一个电流互感器、连接电流互感器输出端并由二极管DK0、DK1、DK2、DK3组成的桥式整流电路、负载电阻RK2、由电阻RK1及电容CK1组成的阻容滤波电路；阻容滤波电路输出端连接单片机输入端一引脚；
逆变电路的功率接地部分串入一个电流互感器，它的输出经桥式整流电路整流后接负载电阻RK2；在逆变电路工作时，负载电阻RK2上会形成一个与逆变电路工作电流成正比的电压，这个电压信号经阻容滤波电路后接入单片机进行AD转换；单片机在控制逆变电路工作的同时，不断检测这个电压，使单片机送入MOS管驱动器U6的控制信号频率与超声换能器的谐振频率相同，以达到最佳工作状态。
6.如权利要求1所述的海船水冷循环防生物吸附装置，其特征在于，所述的固定支架为倒U形结构，中部设一供超声换能器穿设的螺孔，超声换能器通过螺母固定于固定支架上。
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| GB2597253A (en) * | 2020-07-16 | 2022-01-26 | Nrg Marine Ltd | A mounting device for an anti-fouling system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140723 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |