[发明专利]一种可自动跟踪频率的管道内壁超声清洗系统

说明书

本发明公开了一种可自动跟踪频率的管道内壁超声清洗系统，包括依次连接的整流滤波电路、高频逆变电路、阻抗匹配电路、换能器；高频逆变电路和阻抗匹配电路连接控制模块，通过控制模块控制高频逆变电路和阻抗匹配电路，通过换能器连有反馈电路，电压幅值符合要求的直流电压流向逆变电路，经过逆变后的电压变为中频大功率的超声信号，阻抗匹配电路调整负载功率，大功率的超声信号驱动超声换能器，频率跟踪模块检测到的管道内泥沙震动的频率输入到控制模块形成闭环，检测管道内泥沙共振频率并自动调整超声信号频率，通过换能器输出功率最大，通过频率共振实现管道内附着泥沙的清除，实现在不损坏供水管道的基础上，将管道内壁淤积的泥沙清理干净。

技术领域

本发明涉及超声清洗领域，具体涉及一种可自动跟踪频率的管道内壁超声清洗系统。

背景技术

超声波是一种频率高于20kHz的声波，广泛应用于超声清洗、超声治疗等方面。超声去污装置利用金属和泥沙之间的共振频率不同的原理和超声波的空化效应来将管道内壁淤积的泥沙振动开来，最后通过管道内的水流将泥沙冲走。在水电厂中，由于冷却水取自生产用水(沉沙池或达尾水)，冷却水管路泥沙淤积较重，大量的泥沙附着在管道内壁，造成管道淤积。目前采用的方法是使用反冲的方法将淤积的泥沙冲走。但这种方法仅仅是一种折中的办法，冷却水管道上的污垢仅仅能够被冲走很少一部分，而大部分的污垢依然附着在管道内壁。而管道内壁上污垢的长期堆积，导致管道内过水直径小，进一步降低冷却效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是管道内壁附着的泥沙通过反冲法无法进行有效清除，大部分的污垢依然附着在管道内壁，目的在于提供一种可自动跟踪频率的管道内壁超声清洗系统，通过高频逆变电路和阻抗匹配电路使换能器输出功率最大，同时能够检测管道内泥沙振动频率并调整超声信号频率，通过增大换能器输出功率和频率共振实现管道内附着泥沙的清除。

本发明通过下述技术方案实现：

一种可自动跟踪频率的管道内壁超声清洗系统，包括依次连接的整流滤波电路、高频逆变电路、阻抗匹配电路、换能器；

高频逆变电路和阻抗匹配电路连接控制模块，控制模块用于控制高频逆变电路和阻抗匹配电路；

高频逆变电路用于将输入的电压幅值符合要求的直流电压变为中频大功率的超声信号；

阻抗匹配电路用于调整负载功率与换能器进行阻抗匹配；

换能器用于进行电声转换，换能器连接反馈电路，反馈电路包括频率跟踪模块，频率跟踪模块用于检测管道内泥沙震动的频率，反馈电路另一端连接控制模块形成闭环。

本发明通过设置依次连接的整流滤波电路、高频逆变电路、阻抗匹配电路、换能器，高频逆变电路和阻抗匹配电路连接控制模块，通过控制模块控制高频逆变电路和阻抗匹配电路，通过换能器连有反馈电路，电压幅值符合要求的直流电压流向逆变电路，经过逆变后的电压变为中频大功率的超声信号，阻抗匹配电路调整负载功率，大功率的超声信号驱动超声换能器，频率跟踪模块检测到的管道内泥沙震动的频率输入到控制模块形成闭环，能够检测管道内泥沙共振频率并自动调整超声信号频率，通过高频逆变电路和阻抗匹配电路使换能器输出功率最大，通过频率共振实现管道内附着泥沙的清除，实现在不损坏供水管道的基础上，将管道内壁淤积的泥沙清理干净。

作为本发明的进一步限定，高频逆变电路为全桥逆变电路，全桥逆变电路采用IPM模块。IPM内部的IGBT导通压降低,开关速度快,故IPM功耗小，适用于高频大功率场合。

作为本发明的进一步限定，阻抗匹配电路使用串联匹配电路，阻抗匹配电路用于使超声负载产生串联谐振与换能器相匹配。压电换能器的静态电容C_s做得很大，因此换能器整体阻抗呈现巨大的容性，通过阻抗匹配使换能器功率达到最大。

作为本发明的进一步限定，控制模块包括DDS模块、PWM模块，DDS模块和PWM模块生成算法结合控制高频逆变电路。通过控制高频逆变电路得到中频大功率信号。