CN204074650U - 一种高效变频脉冲管道清洗机 - Google Patents
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Abstract
一种高效变频脉冲管道清洗机，实现脉冲清洗时，由CPU主控单元(17)控制气体高频电磁阀(2)和液体高频电磁阀(7)以不同的频率将气体和液体分段注入清洗管路(25)，在清洗管路(25)内产生液体—气体—液体—气体—，在高压气体的作用下，液体产生空爆效应，对管路内壁进行冲刷和震荡；当实现雾化冲洗时，CPU主控单元(17)控制制气体高频电磁阀(2)和液体高频电磁阀(7)同时打开，气体管路(23)和液体管路(24)段压力迅速增高，达到预设值时气体高频电磁阀(2)和液体高频电磁阀(7)迅速关闭—打开—关闭—打开—，产生不间断的喷射雾化的流，对清洗管路(25)进行雾化冲洗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种清洗机，尤其涉及高效变频脉冲管道清洗机。
背景技术
目前管道清洗技术主要有以下三种：
(1)机械刮管
机械刮管清洗法是利用钢丝绳等，用外力使其在给水管内来回拖动。此方法适用于清除具有坚硬积垢的给水管道，通常应用于管径小于450mm的管道，刮管长度可达100-250m。该方法的缺点是对管道内衬的损伤较大，管道内衬后期修复成本较高。此外，待修复的原水管桥管较多，采用刮管法施工分段过多，不仅刮管难度高且工程费用相对较大。
(2)水力清洗。
水力清洗法是用一定水压的高速水流对管道进行冲洗，适用于给水管道内壁仅有松软的积垢，尚未形成较坚硬的生长环，对较坚硬的生长环冲洗效果不佳。水力清洗法虽技术成本较低，但对贝类等较为坚硬的管道附着物冲洗效果不佳。且水力清洗法耗水量过大、冲洗时间过长。
(3)气-水脉冲清洗
气-水脉冲清洗法通过脉冲产生高频、高压水流，在管道内形成紊流，并在管壁附着物上发生水击、气蚀效应，将其从管壁上剥离排出。气-水脉冲清洗法冲洗时间短、耗水量低，且在冲洗过程中能较好的管道原有内防腐涂衬，冲洗及管道修复成本较低。桥管处无需单独分段，施工及开挖费用较低。但该技术使用成本较高，且冲洗过程中水量、加气量及加气时间须严格控制，方可在保证管道安全的同时达到最佳清洗效果。
实用新型内容
为解决现有管道清洗技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种高效变频脉冲管道清洗机。
本实用新型高效变频脉冲管道清洗机高效变频脉冲波是指间歇性的变频冲击波，根据实际工况发射不同变频频率和波长的物理气压脉冲，在高压气体的作用下，介质液体产生空爆效应，对管路内壁进行冲刷和震荡，使管路内部的锈垢和细菌脱离管壁，并经排污端排出系统。
具体是经无油空压机压缩的气体，经单向阀送到高频电磁阀，高频电磁阀受CPU控制，气压保持在设定气压范围内，气压经过节流阀进入输出管道，节流阀使气压与输出管道产生气压差。当气压高时通过节流阀到输出管道的气量气压也同时增加，反之减小。水经液体输入口到高压泵，高压泵将水增压后经单向阀输入到高频电磁阀。高压泵受CPU的控制自动控制泵的出口水压，自动使泵输出口压力保持在一定值范围内，高频电磁阀受CPU控制，使水压保持在设定的水压范围内。水压经过节流阀进入输出管道，节流阀使水压与输出管道产生压差。当水压高时通过节流阀到输出管道的水量水压也同时增加，反之减小。
本实用新型主要有气体单向阀(1)，气体高频电磁阀(2)，气体卫生级压力变送器(3)，气体节流阀(4)，液体高压泵(5)，液体单向阀(6)，液体高频电磁阀(7)，液体卫生级水压力送器(8)，液体节流阀(9)，清洗管卫生级压力变送器(10)，清洗管卫生级流量变送器(11)，压力信号输入(12)，压力信号输入(13)，多路开关(14)，信号放大电路(15)，A/D转换电路(16)，CPU主控单元(17)，显示单元(18)，通信电路(19)，报警机构(20)，气压执行机构(21)，水压执行机构(22)，气体管路(23)，液体管路(24)，清洗管路(25)组成；
清洗管路前分别有气体管路(23)和液体管路(24)，气体管路(23)前端接压缩气体，其后依次管道连接气体单向阀(1)，气体高频电磁阀(2)，气体卫生级压力变送器(3)，气体节流阀(4)；液体管路(24)前端向后依次管道连接液体高压泵(5)，液体单向阀(6)，液体高频电磁阀(7)，液体卫生级水压力送器(8)，液体节流阀(9)；清洗管依次管道连接清洗管卫生级压力变送器(10)，清洗管卫生级流量变送器(11)；气体高频电磁阀(2)与气压执行机构(21)相连接，液体高频电磁阀(7)与水压执行机构(22)相连接，气体卫生级压力变送器(3)与压力信号输入(12)相连接，液体卫生级水压力送器(8)与压力信号输入(13)相连接，清洗管卫生级压力变送器(10)、清洗管卫生级流量变送器(11)分别与CPU主控单元(17)相连接；压力信号输入(12)、压力信号输入(13)分别与多路开关(14)相连接，其多路开关(14)后依次连接信号放大电路(15)，A/D转换电路(16)，CPU主控单元(17)，CPU主控单元(17)分别与显示单元(18)、通信电路(19)、报警机构(20)、气压执行机构(21)、水压执行机构(22)相连接。
多路开关(14)为模拟多路开关CD4051，信号放大电路(15)为反馈式程控增益放大器，A/D转换电路(16)为双积分型的A/D转换器ICL7135，CPU主控单元(17)为51系列单片机AT89C52，显示单元(18)为74HCl64的8位串行移位寄存器，报警机构(20)为集成电路NE555，气压执行机构(21)和水压执行机构(22)为可控硅电路。
附图说明
图1为本实用新型高效变频脉冲管道清洗机基本原理图；
图2为本实用新型信号测量功能模块
图3为本实用新型信号放大电路模块
图4为本实用新型A/D转化电路模块
图5为本实用新型执行机构电路模块
图6为本实用新型报警电路模块
附图标记说明：气体单向阀(1)，气体高频电磁阀(2)，气体卫生级压力变送器(3)，气体节流阀(4)，液体高压泵(5)，液体单向阀(6)，液体高频电磁阀(7)，液体卫生级水压力送器(8)，液体节流阀(9)，清洗管卫生级压力变送器(10)，清洗管卫生级流量变送器(11)，压力信号输入(12)，压力信号输入(13)，多路开关(14)，信号放大电路(15)，A/D转换电路(16)，CPU主控单元(17)，显示单元(18)，通信电路(19)，报警机构(20)，气压执行机构(21)，水压执行机构(22)，气体管路(23)，液体管路(24)，清洗管路(25)
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
CPU主控单元(17)为51系列单片机AT89C52，作为控制中枢，为保持数据断电后不丢失，上电后能够恢复系统的状态，选用了24系列串行EEPROM实现断电后数据保护。
多路开关(14)为模拟多路开关CD4051，CPU主控单元(17)通过控制模拟多路开关CD4051来选择两路由压力信号输入(12)和压力信号输入(13)送来的信号。当P24P1.6P1.1＝110时，压力信号输入(12)被选通，此时气压测控系统工作；当P2.4P1.6P1.1＝100时，压力信号输入(13)被选通，此时水压测控系统工作，设定选择两路的时间间隔在500ms内，认为能够实现同时测量。
信号放大电路(15)为反馈式程控增益放大器，用来改变放大器的增益，当P37P20＝11时，第4个I/O口接通，此时放大器增益为A1＝1；当P37P20＝10时，第3个I/O口接通，A2＝(R13+R14+R15+R16)/(R14+R15+R16)；当P3.7P2.0＝01时，第2个I/O口接通，此时放大器增益为A3＝(R13+R14+R15+R16)/(R15+R16)；当P37P20＝00时，第1个I/O口接通，此时A4＝(R13+R14+R15+R16)/R16。为避免多路开关(14)转换到不同档级时引起失调电流，造成放大器的零漂，采用了两个模拟多路开关同步改变的方式。
A/D转换电路(16)为双积分型的A/D转换器ICL7135，采用串行接法，通过计数脉冲数的方法来获得测量转换结果。定时器T0所使用的频率FTIME和ICL7135所需的输入频率FCLK与单片机系统的频率FOSC的关系为：FTlME＝FOSC/12；FCLK＝FOSC/6为了使T0的计数脉冲与ICL7135工作所需的脉冲同步，将ICL7135的BUSY信号接至AT89C52的P32口，此时定时器T0是否工作由BUSY控制，当BUSY信号跳高时，T0才开始工作。
气压执行机构(21)和水压执行机构(22)为可控硅电路，在给定的周期内，CPU主控单元(17)通过改变可控硅管的接通时间来可改变压力，可控硅管的接通时间通过可控硅控制极上的触发脉冲来控制。采用MOC3061光耦过零触发驱动器实现对可控硅管的过零触发。第一个回路的触发脉冲由CPU主控单元(17)在P1.0引脚上产生；第二个回路的触发脉冲由CPU主控单元(17)在P1.2上产生。触发脉冲送到可控硅的控制极上，CPU主控单元(17)根据采样的压力数值对其进行相应规则的计算，处理判断后，得出控制结果，自动控制水，气压力。
显示单元(18)为74HCl64的8位串行移位寄存器，将CPU主控单元(17)送来的串行数据变成8位并行数据，经驱动器三极管送往显示器，作为显示器的位选信号，CPU主控单元(17)8个I/O口输出数据送往显示器，作段选信号。在调节压力时由4个按键输入所需要控制的压力参数设定并调节，前4个LED显示器显示第一路的压力(气)后4个LED显示器显示第2路的压力(水)。
报警机构(20)为集成电路NE555，将其接成振荡工作状态，同时将NE555的复位端与CPU主控单元(17)的P2.5引脚反向连接。当被测参数在正常范围内时，P2.5输出高电平，复位端为低电平，NE555为低电平，电路处于稳态，停止振荡，输出端为低电平，SP无声.NPN截止，报警灯不亮。当被测压力高于上限或低于下限时，AT89C52启动自身定时器，使P2.5输出连续脉冲，这样NE555根据复位端的信号变化，输出端产生频率输出.输出信号给继电器J动作信号，继电器常开开关闭合，启动SP工作，报警灯同步闪亮。
本实用新型可实现脉冲清洗和雾化冲洗两种功能，当实现脉冲清洗时，CPU主控单元(17)控制气体高频电磁阀(2)和液体高频电磁阀(7)以不同的频率将气体和液体分段注入清洗管路(25)，在清洗管路(25)内产生液体—气体—液体—气体—，形成喷射力很强的雾化，使管道内壁产生强大的冲击波和膨胀波，对管道进行剥离式的冲刷，不同的变频频率和波长的物理气压脉冲，在高压气体的作用下，介质水产生空爆效应，对管路内壁进行冲刷和震荡，使管路内部的锈垢和细菌脱离管壁，排出系统，CPU主控单元(17)通过清洗管卫生级压力变送器(10)和清洗管卫生级流量变送器(11)检测到的压力和流量通过运算自动调节液体—气体—液体—气体—的交替频率和相应的导通时间和截至时间比例；当实现雾化冲洗时，CPU主控单元(17)控制制气体高频电磁阀(2)和液体高频电磁阀(7)同时打开，气体和液体同时进入清洗管路(25)，气体管路(23)和液体管路(24)段压力迅速增高，达到预设值时气体高频电磁阀(2)和液体高频电磁阀(7)迅速关闭—打开—关闭—打开—，产生不间断的喷射雾化的流，对清洗管路(25)进行雾化冲洗。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (2)
1.一种高效变频脉冲管道清洗机，主要有气体单向阀(1)，气体高频电磁阀(2)，气体卫生级压力变送器(3)，气体节流阀(4)，液体高压泵(5)，液体单向阀(6)，液体高频电磁阀(7)，液体卫生级水压力送器(8)，液体节流阀(9)，清洗管卫生级压力变送器(10)，清洗管卫生级流量变送器(11)，压力信号输入(12)，压力信号输入(13)，多路开关(14)，信号放大电路(15)，A/D转换电路(16)，CPU主控单元(17)，显示单元(18)，通信电路(19)，报警机构(20)，气压执行机构(21)，水压执行机构(22)，气体管路(23)，液体管路(24)，清洗管路(25)组成，其特征在于：清洗管路前分别有气体管路(23)和液体管路(24)，气体管路(23)前端接压缩气体，其后依次管道连接气体单向阀(1)，气体高频电磁阀(2)，气体卫生级压力变送器(3)，气体节流阀(4)；液体管路(24)前端向后依次管道连接液体高压泵(5)，液体单向阀(6)，液体高频电磁阀(7)，液体卫生级水压力送器(8)，液体节流阀(9)；清洗管依次管道连接清洗管卫生级压力变送器(10)，清洗管卫生级流量变送器(11)；气体高频电磁阀(2)与气压执行机构(21)相连接，液体高频电磁阀(7)与水压执行机构(22)相连接，气体卫生级压力变送器(3)与压力信号输入(12)相连接，液体卫生级水压力送器(8)与压力信号输入(13)相连接，清洗管卫生级压力变送器(10)、清洗管卫生级流量变送器(11)分别与CPU主控单元(17)相连接；压力信号输入(12)、压力信号输入(13)分别与多路开关(14)相连接，其多路开关(14)后依次连接信号放大电路(15)，A/D转换电路(16)，CPU主控单元(17)，CPU主控单元(17)分别与显示单元(18)、通信电路(19)、报警机构(20)、气压执行机构(21)、水压执行机构(22)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效变频脉冲管道清洗机，其特征在于：多路开关(14)为模拟多路开关CD4051，信号放大电路(15)为反馈式程控增益放大器，A/D转换电路(16)为双积分型的A/D转换器ICL7135，CPU主控单元(17)为51系列单片机AT89C52，显示单元(18)为74HCl64的8位串行移位寄存器，报警机构(20)为集成电路NE555，气压执行机构(21)和水压执行机构(22)为可控硅电路。
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