Устройство ультразвуковой очистки поверхности теплотехнического оборудования от накипи

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИК 4 в 2007.02.28УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТ НАКИПИобщество Объединенные технологии (ВУ)(72) Автор КостелеЦкиЙ Александр Павлович (ВУ)(73) Патентообладатель Закрытое акционерное общество Объединенные технологии (ВУ)1. УСТРОЙСТВО УЛЬТРЗЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ТСПЛОТСХНИЧССКОГО оборудования,включающее ССТСВОЙ фИЛЬТР, ВЫПРЯМИТСЛЬ, бЛОК ПИТаНИЯ И ИМПУЛЬСНЫЙ УЛЬТРЗЗВУКОВОЙ генератор, ОТЛИЧЗЮЩСЕСЯ ТСМ, ЧТО ДОПОЛНИТЕЛЬНО СОДСРЖИТ МОДУЛЯТОР И МаГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ИЛИ ПЬСЗОКСРЗМИЧССКИЙ Преобразователь С концентратором, ПРИЧСМ генератор,ПОДКЛЮЧСННЫЙ К ССТИ ПСРСМСННОГО тока ЧСРСЗ ССТСВОЙ фИЛЬТР И ВЫПРЯМИТСЛЬ, К бЛОКУ ПИтания И К МОДУЛЯТОРУ, СОСДИНСН С преобразователем И концентратором, КОТОРЫЙ закрепЛСН на ОЧИЩаСМОЙ ПОВЕРХНОСТИ.1. Патент РБ на изобретение 1894.2. Патент РБ на изобретение 7283.3. Патент РФ на изобретение 2131572. 4. Патент РФ на изобретение 2269735.Заявляемая ПОЛСЗНЗЯ МОДСЛЬ ОТНОСИТСЯ К УСТРОЙСТВУ УЛЬТРЗЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ПОВСРХНОСТИ ТСПЛОТСХНИЧССКОГО оборудования, КОТОРОС обеспечивает ПОДаВЛСНИС ПРОЦСССОВ накипеООРЗЗОВЗНИЯ В ТСПЛООбМСННЫХ аппаратах И МОЖСТ бЫТЬ ИСПОЛЬЗОВЗНО В ТСПЛОЭНСРГСТИКС.При работе теплотехнического оборудования (котлов, теплообменников, испарителей,охладителей, также примыкающих К ним труб из черных и цветных металлов) на поверхностях нагрева образуются плотные солевые отложения, из-за которых ухудшается теплопередача, т.к. коэффициент теплопроводности накипи в десятки раз ниже, чем у металла,повышается энергоемкость (так при слое накипи в 1 мм пережог топлива составляет 22,5 , а при 5 мм - до 8-10 ), сокращается срок службы труб вследствие перегрева металла и коррозии под слоем накипи. В результате снижается экономичность и производительность оборудования, происходят аварии (свищи, отдулины, разрывы), что затрудняет эксплуатацию оборудования и приводит в итоге к его поломке.Известны различные пути решения указанной проблемы, однако не существует универсального способа очистки поверхности теплотехнического оборудования от накипи, а также и соответствующего устройства.Для снижения жесткости используемой воды применяются, в частности, химические способы, которые, однако, требуют значительных затрат на проведение химводоподготовки. Умягчение воды с помощью ионообменных материалов или введение комплексонов в открытые системы теплоснабжения и водоснабжения, как правило, неэкономично и экологически вредно.Удаление накипи с поверхностей нагрева теплообменных аппаратов также возможно под воздействием импульсов постоянного магнитного поля. Так, известно устройство,описанное в 1, которое содержит источник питания, генератор импульсов, накопительный конденсатор, коммутирующий элемент и четыре индуктора, причем сердечники индукторов соединены магнитопроводом по два, а пары индукторов установлены диаметрально противоположно и прижимаются к трубе посредством шин с захватами и гайками. С помощью описанного устройства осуществляется способ 2 очистки внутренних поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов от накипи путем импульсного намагничивания экранной трубы постоянным магнитным полем с частотой 0,050,1 Гц парами установленных диаметрально противоположно индукторов, при этом сердечники индукторов прижимают к экранной трубе с усилием 100-1000 Н. При работе вышеуказанного устройства механическое соединение индукторов не обеспечивает постоянного жесткого контакта, использование только постоянного магнитного поля снижает эффективность процесса удаления накипи.Известна также установка для предотвращения образования накипи, описанная в 3. Указанное устройство содержит подключенный к генератору импульсов индуктор в виде соленоида и волновод, при этом волновод выполнен в виде металлической цилиндрической трубы и размещен внутри соленоида индуктора. Указанное устройство позволяет получить механические колебания широкого спектра частот и амплитуд. Однако для получения эффективных частот колебаний необходимо увеличивать силу тока, что влечет увеличение энергозатрат, нагрев оборудования и как следствие уменьшение эффективности. Кроме того, для изготовления волновода необходим специальный состав металла.Наиболее приемлемым способом удаления накипи является способ, который основан на использовании генератора слабых ультразвуковых колебаний. В этом случае противонакипной эффект создается за счет ультразвукового воздействия на процесс солевых отложений, за счет чего образуется множество постоянно смещающихся центров кристаллизации, затрудняющих рост и осаждение кристаллов накипи на поверхностях теплообменного оборудования.Наиболее близким к заявляемому устройству является 4 устройство для предотвращения образования накипи, содержащее импульсный ультразвуковой генератор, волноводную колебательную систему с обмоткой возбуждения и соленоид с ферромагнитным сердечником внутри, последовательно включенный с обмоткой волноводной колебательной системы ультразвукового импульсного генератора. Однако данная конструкция имеет ряд существенных недостатков. Использование ферромагнитных сердечников не создаетнеобходимой мощности для реализации процесса разрушения накипи, такие сердечники инерционнь 1, подвержены разрушению, что наносит механические повреждения конструкции.Для устранения указанных недостатков появилась потребность в разработке устройства, позволяющего эффективно, экономично, экологически безвредно и в то же время безопасно для оборудования и персонала как предотвращать оседание солей на стенках теплообменных аппаратов, так и разрушать уже имеющиеся отложения.Задачей настоящей полезной модели является создание простого в изготовлении и использовании устройства очистки поверхности теплотехнического оборудования, обеспечивающего предотвращение (подавление) образования накипных солей и разрушения образовавшихся солевых отложений в системах теплотехнического оборудования, что позволит улучшить физико-механические и экономические показатели эксплуатации котлов,теплообменников, испарителей, охладителей и другого оборудования.Поставленная задача решается заявляемым устройством ультразвуковой очистки поверхности теплотехнического оборудования, состоящим из сетевого фильтра, вь 1 прямителя, генератора, блока питания, модулятора и магнитострикционного или пьезокерамического преобразователя с концентратором, причем генератор, подключенный к сети переменного тока через сетевой фильтр и выпрямитель, к блоку питания и к модулятору, соединен с преобразователем и концентратором, который закрепляется на очищаемой поверхности.На фигуре представлена блок-схема заявляемого устройства, на которой 1 - сетевой фильтр, 2 - выпрямитель, 3 - генератор, 4 - блок питания, 5 - модулятор, 6 - преобразователь с концентратором.Сетевой фильтр (1) предназначен для подавления помех на частотах 20-50 кГц, собран по схеме телевизионного фильтра.Выпрямитель (2) предназначен для выпрямления и фильтрации сетевого напряжения.Генератор (3) вырабатывает импульсы напряжения, которые подаются на преобразователь.Блок питания (4) служит для подачи напряжения на генератор и модулятор.Модулятор (5) вырабатывает прерывистый низкочастотный сигнал и служит для модуляции предварительного усилителя генератора.Преобразователь с концентратором (6) преобразует импульсы магнитного поля в ультразвуковые импульсы и передает их на теплообменную поверхность. Преобразователь может быть как пьезокерамическим, изготовленным в частности из титаната бария, так и магнитострикционным, основанным на принципе изменения механических параметров ферромагнетиков под воздействием электромагнитного поля.Заявленное устройство работает следующим образом. Питание генератора (3) осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, 50 Гц путем его прохождения через сетевой фильтр (1), выпрямитель (2) и блок питания (4). Защита питающей сети от высокочастотных колебаний осуществляется с помощью сетевого фильтра (1). Модулятор(5), подключенный к блоку питания (4), вырабатывает прерывистый низкочастотный сигнал и передает его генератору (3). Генератор (3) вырабатывает импульсы напряжения, которые подаются на преобразователь (6). Последний под воздействием импульсов магнитного поля вырабатывает затухающий ультразвуковой импульс, передаваемый через концентратор на поверхность теплообменного оборудования. Ультразвуковые импульсы возбуждают колебания теплообменной поверхности. Ультразвуковой преобразователь при помощи сварки крепится к стенке теплообменного оборудования.При воздействии на техническую воду (воду, используемую в теплотехнических устройствах и содержащую растворенные соли) слабых ультразвуковых колебаний образуется множество постоянно смещающихся центров кристаллизации, что затрудняет рост и осаждение кристаллов накипи на теплообменных поверхностях оборудования. В уже об ВУ 340711 200741248разовавшемся до начала применения ультразвукового оборудования слое накипи под воздействием ультразвуковых колебаний образуются микротрещинь 1, которые, накапливаясь,приводят к разрушению имевшихся отложений и очистке оборудования. Шлам удаляется с током воды или продувкой.В зависимости от концентрации и состава солей, содержащихся в теплоносителе (технической воде), температуры теплоносителя и конструкции теплообменника образуется слой накипи различного состава и толщины. При использовании заявляемого устройства независимо от состава теплоносителя и толщины слоя накипи реализуются следующие технологические эффектыпредотвращается накипеобразование на теплообменной поверхностипроисходит непрерывный процесс периодического разрушения накипеобразований после некоторой ее критической толщинынакипь разрыхляется и легко удаляется механическим способом. Применение устройства ультразвуковой очистки позволяет достичь значительной экономии топлива (до 515 ) и снизить расходы на очистку оборудования.Оптимальное количество используемых одновременно устройств определяется специалистом в каждом конкретном случае в зависимости от конструкции и мощности котельного (теплообменного) оборудования.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.