[发明专利]一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法及装置，通过交变磁场发生器的输出端连接感应电流采集模块的输入端，感应电流采集模块实时采集交变磁场作用下水体中的感应电流，微型工控机根据处理结果将更新后的最佳交变磁场参数反馈至主控芯片使驱动模块输出对应频率和幅值的交变方波至交变磁场发生器的输入端，使交变磁场发生器产生更新后参数的交变磁场，根据水体的状态实时更新交变磁场参数，时刻保持最佳的阻垢效果，无需使用水质参数仪表，具有成本低、环保节能、抗干扰能力强和阻垢效果明显等显著优势，能够高效地去除管道中的水垢。

技术领域

本发明涉及交变磁场阻垢技术领域，特别涉及了一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法及装置。

背景技术

水体中存在可溶性的反溶解度无机盐，受热后容易形成水垢，水垢的附着会降低换热器的换热效率，减小流通面积而增加泵耗，并且水垢积聚常导致局部温度过高致使机器部件机械性能下降，严重时会造成爆管等事故，当然水垢也会增加补水、排污水以及清理换热设备的费用。所以水垢的产生不仅会引发安全隐患，还会带来经济损失，因此除垢、抑垢有着重要的意义。交变磁场阻垢方法通过改变水体中成垢物质的结晶状态以及水分子的结构来达到阻止水垢附着的目的，因其操作简便、阻垢效果显著而备受关注。

研究表明，水体中溶解的成垢阴阳离子会与其周围的若干个配位水分子形成水合离子，而配位水分子又会与其他水分子通过氢键结合成链状或环状的水分子团簇，所以交变磁场会同时作用于水合离子以及水分子团簇。在交变磁场的作用下，洛伦兹力使水合离子以及水分子团簇进行高速的圆周运动，水合离子中离中心离子较远的一层水分子氢键被扭断，离子不再处于水合状态，这将加大幅增加成垢阴阳离子的碰撞概率，进而在水体中形成大量的微晶。此后微晶长大成临界晶核就变为结晶中心，水体的成垢离子会吸附到这些结晶中心使其进一步长大并随着水流被冲走，而不是结晶在管壁上，从而实现交变磁场的阻垢效果。

目前研究得到的最佳交变磁场阻垢参数大多是在固定的实验工况下得到的，然而在实际的生产生活中，水体的状态时刻在发生变化，使得特定工况下得到的最佳交变磁场阻垢参数的应用存在很大的局限性。为了更好地反映不同时刻交变磁场对水体的阻垢效果，并得到最适合水体当前状态的交变磁场阻垢参数，本发明提出了一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢装置，包括：主控芯片、驱动模块、交变磁场发生器、感应电流采集模块和微型工控机。交变磁场发生器的输出端连接感应电流采集模块的输入端，感应电流采集模块实时采集交变磁场作用下水体中的感应电流，并将数据传输至微型工控机进行处理。微型工控机根据处理结果将更新后的最佳交变磁场参数反馈至主控芯片，主控芯片对驱动模块发出调节磁场频率和磁感应强度的控制信号，使驱动模块输出对应频率和幅值的交变方波至交变磁场发生器的输入端，使交变磁场发生器产生更新后所述参数的交变磁场，从而根据水体的状态实时更新交变磁场参数，时刻保持最佳的阻垢效果，高效地去除管道中的水垢。

驱动模块内部包含电压放大电路、可变电容器、直流电压源和IPM模块；电压放大电路将主控芯片调节磁场频率和磁感应强度的控制信号放大，一方面用以调节可变电容器，使交变磁场发生器进入谐振工作状态，即实现频率的选定，另一方面驱动直流电压源设定输出的电压值，随后两者的输出信号共同驱动IPM模块，使其输出对应频率和幅值的交变方波至交变磁场发生器的输入端，实现交变磁场频率和磁感应强度的调节。

交变磁场发生器包含缠绕于外管道上的激磁线圈绕组和放置于水体内部的感应线圈绕组，感应线圈绕组缠绕于水体中的内管道上，内管道的外侧和内侧均有水体流过，感应线圈的总长度应该略小于内管道的长度。激磁线圈绕组以若干匝多层的形式缠绕于外管道上，感应线圈绕组以若干匝单层的形式缠绕于内管道上。激磁线圈绕组和感应线圈绕组的长度应基本一致。激磁线圈绕组的输入端与驱动模块的输出端相连，用于产生作用于水体的交变磁场，感应线圈绕组的输出端与感应电流采集模块的输入端相连，用于产生实时反映水体状态的感应电流。