На главную

Устройства ультразвуковой

очистки УУЗ-2мк2 (керамика)

Устройство ультразвуковой очистки УУЗ-2мк (микроконтроллер)

Ванна ультразвуковая 2,5кВт

Теория, принципы

работы

Экономическая эффективность

Резонанс,

эффект

Виллари

Способы и примеры

установки

Области возможного применения

 

  Сертификат

 

 

Контакты

 

 

 

Устройство ультразвуковой очистки теплообменного и технологического оборудования

с пьезокерамическими преобразователямиУУЗ-2,2мк2 (г. Луганск)

 

(устройство ультразвуковое 2-х канальное микроконтроллерное управление)

 

 

 

 

    Назначение прибора

Устройство предназначено для очистки теплоагрегатов и другого технологического оборудования ультразвуковым методом, который заключается в обработке теплоносителя и стенок теплоагрегата циклическими импульсами мощных механических колебаний ультразвуковой частоты. Это позволяет значительно замедлить или предотвратить рост накипи и даже удалить ранее образовавшуюся накипь на теплообменном оборудовании, что приводит к улучшению теплоотдачи и соответственно позволяет наряду с экономией энергоносителя значительно увеличить срок службы термонапряженных узлов теплоагрегатов. Приборы также эффективно применяются и в химической промышленности, на кристаллизаторах в процессе производства адипиновой, натриевой, калиевой кислоты и аммиачной селитры, эффективно устраняя отложения с внутренних поверхностей кристаллизаторов.

Слева показан график зависимости перерасхода топлива котла от величины накипи. Накипь приводит к значительному перерасходу топлива, и, соответственно, к снижению КПД котельных установок. Так, при наличии накипи толщиной всего 1мм котел перерасходует, в среднем, 2…3% топлива, 4…5 мм приводят к потерям топлива до 8…10% и т.д. С ростом потребления топлива увеличивается и количество вредных выбросов в атмосферу.

Следует иметь в виду, что в некоторых случаях применение устройств ультразвуковой очистки не избавляет от накипи навсегда, но скорость оседания накипи уменьшается в несколько раз. В тяжелых случаях, в воде с жесткостью более чем 10 мг-экв/литр, срок службы нагревателя между чисткой или заменой трубного пучка увеличивается не менее чем в три-четыре раза, при жёсткости воды менее 8 мг-экв/литр срок службы между чистками увеличивается в 5..8 раз. В котлах и теплообменниках, где за год образуется не более 3 мм отложений о проблемах с накипью можно забыть. Важнейшее следствие применения устройств ультразвуковой очистки  – это интенсификация теплообмена, что влечет за собой уменьшение расхода теплоносителя. А это – уменьшение тепловых и гидравлических потерь, экономия энергоносителя и электроэнергии. 

 

Аппарат состоит из  2х-канального ультразвукового генератора и 2-х ультразвуковых пьезокерамических преобразователей (излучателей). Генератор вырабатывает электрические импульсы частотой 16-22 кГц, которые передаются в излучатель, где преобразуются в импульсы механических колебаний ультразвуковой частоты, которые передаются в очищаемый агрегат. Конструктивно генератор выполнен в виде настенного блока, соединенного кабелями с преобразователями. Частота генератора определяется характеристикой излучателя, и может настраиваться как вручную, так и автоматически микроконтроллером.

 

 

Основные отличия от существующих аналогов с магнитострикционными преобразователями (в дальнейшем для краткости - излучателями):

Основное отличие заключается в том, что корпус пьезоэлектрического излучателя изготовлен из цветного сплава, и приварить его к обрабатываемой металлической поверхности невозможно, как магнитострикционный излучатель. Он устанавливается через металлический переходник, который приваривается в нужную точку, а излучатель прикручивается к переходнику с большим усилием. Этот способ крепления имеет значительное преимущество - он, в отличие от способа приварки, позволяет безболезненно демонтировать излучатель множество и переносить в любое другое необходимое место. Для этого надо только изготовить новый переходник, который прост в изготовлении. Также необходимо учитывать, что пьезокерамические материалы имеют в среднем в 2 раза бОльший КПД чем магнитострикционные, 80% против 40%, поэтому при равной потребляемой мощности пъезокерамика даст примерно в 2 раза бОльшую отдачу. В данном приборе применяются пьезокерамические излучатели импульсной мощностью 2,6кВт, что является одним из самых больших показателей по мощности на сегодня.

 

Технические характеристики

Прибор УУЗ-2.2мк2  имеет следующие технические данные:

 Устройство прибора

 

     Функционально устройство состоит из блока генераторов и 2-х пьезокерамических преобразователей (излучателей). Блок генераторов состоит из блока питания и 2-х одинаковых каналов генераторов, с выхода которых импульсы подаются на пьезокерамические преобразователи.

 

 

Органы управления: 1 - стрелочный индикатор уровня резонанса, 2 - тумблер питания, 3 - двухстрочный жидкокристаллический индикатор, 4 - светодиод индикации работы канала в автоматическом режиме настройки на резонансную частоту, 5 - светодиод индикации работы канала в ручном режиме настройки на резонансную частоту, 6 - переключатель режимов "ручной" - "автоматический", 7 - регулятор частоты генератора для настройки генератора в резонанс в ручном режиме, 8 - замок прибора, 9 - разъемы подключения излучателей, 10 - индикаторы срабатывания защиты от КЗ в цепи излучателей.

 

 

 

 

 

 

После включения в течении 4 сек. управляющие контроллеры проверяют состояние каналов генератора, при этом дисплеи выводится информационная заставка:

Далее в зависимости от положения переключателя 6 генераторы начинают работать либо в ручном, либо в автоматическом режиме. При этом в верхней строке выводится режим работы генератора, в нижней - текущая частота генератора.

 

 

1. индикация ручного режима         2. режим автопоиска резонанса           3. режим нормальной работы

 

Работа в ручном режиме: при переводе генератора в режим настройки резонанса вручную переводом тумблера 6 вниз, необходимо подстройкой частоты ручкой 7 добиться максимальных показаний стрелочных индикаторов 1. В этом режиме отображаются сообщения на фиг.1. При работе в этом режиме необходимо помнить, что с течением времени и условий работы (температура, давление к котле, процесс старения и т.д.)  изменяются резонансные свойства излучателей, поэтому необходимо постоянно следить за оптимальной настройкой генератора, проверяя ее раз в 3-4 дня или чаще в зависимости от величины и скорости изменения внешней среды. Без этого генераторы будут работать не на резонансной частоте, где отдача излучателей значительно меньше, и чем больше расстройка от частоты резонанса, тем больше падение эффективности работы всего прибора, например при расстройке в 1кгц падение эффективности может достигать несколько раз. Для исключения этого явления предназначен режим работы в автоматическом режиме.

 

    Работа в автоматическом режиме: при включении прибора в автоматическом режиме (или перевод его в этот режим во включенном состоянии тумблером 6) происходит следующее: контроллер начинает сканировать частоту от нижней 16 кГц до верхней 22 кГц, запоминая частоты максимальных резонансов, (их бывает несколько). Эта процедура занимает 1 мин, при этом отображается сообщение на фиг.2. После вычисляется частота самого максимального резонанса, и контроллер переходит в режим нормальной работы и отслеживания резонанса. Отслеживание резонанса происходит следующим образом - при переходе в режим "работа" контроллер незначительно, на 20 Гц изменяет частоту генератора, измеряя уровень резонансных колебаний, и как только уровень резонанса начинает уменьшаться, контроллер изменяет знак изменения частоты, и так до следующего уменьшения уровня резонанса. Таким образом, генератор работает на частоте резонанса, показания частоты при этом незначительно и постоянно меняются (девиация 20-40 Гц).  В этом режиме отображаются сообщения на фиг.3.

 

Дополнительные сообщения дисплея:

 

 - «нет резонанса» - если контроллер после 3-х проходов поиска резонанса его не обнаруживает. Это свидетельствует об обрыве кабеля подключения излучателя.

 

 - «КЗ излучателя» - если сработала система защиты от КЗ (короткого замыкания) в кабеле подключения излучателя. В этом случае надо отключить прибор и проверить кабель на наличие КЗ.

 

- «Ослабла затяжка излучателя» - если сработала защита от ослабления момента затяжки излучателя, при этом дополнительно звучит звуковой сигнал зуммера. Ослабление затяжки опасно разрушением резьбы в переходнике и излучателе, и самого излучателя при длительной работе. Излучатель следует затянуть и перезапустить генератор, путем 2-х кратного переключения тумблера 6 соответсвующего канала, или выключения и включения питания.

 

Включение и настройка.

 

Включение прибора осуществляется нажатием тумблера 2 «сеть». При этом на дисплеи выводится начальная информация, излучатели начинают издавать характерный металлический щелкающий звук с частотой 5 Гц. Если канал генератора включен в режим автоматической настройки частоты, зажигается зеленый индикатор 4, и контроллер начинает автоматический поиск наиболее оптимальной резонансной частоты излучателя. При этом, при поиске частоты в течении 1 мин, характер звука излучателей незначительно меняется. После перехода в режим «работа» характер звука излучателей более не меняется. 

 

Для получения наиболее эффективной работы в режиме ручной настройки необходимо при помощи стрелочного индикатора произвести настройку частоты генератора в резонанс с собственной частотой механического резонанса излучателя. Переключение в ручной режим производится переключением тумблера 6 вниз, при этом зажигается синий индикатор 5. Для это­го производится подстройка частоты каждого генератора вращением ручки 7 «частота», с целью получения максимальной амплитуды колебаний излучателей. При этом индикация резонанса осуществляется стрелочными индикаторами, настройкой частоты необходимо их вывести на максимальные показания. Следует помнить, что настройку генераторов нужно периодически проверять, и при необходимости корректировать. Сверху стрелочных индикаторов  резонанса находятся светодиодные индикаторы короткого замыкания нагрузки и аварийного состояния канала. Если эти индикаторы зажглись, то вначале необходимо выключить прибор и проверить кабель, соединяющий выход соответствующего канала с излучателем, на предмет короткого замыкания или иных повреждений. Если при отключении разъема излучателя светодиод все равно зажигается, то возможно прибор требует ремонта.

 

!!! В течении всего времени работы прибора условия окружающей среды, параметры излучателей и самих генераторов меняются, что вызывает значительный уход от оптимальной резонансной частоты генератора. Поэтому, по возможности всегда нужно использовать режим автоматической настройки на резонансную частоту. Режим ручной настройки резонанса предусмотрен в качестве вспомогательного, если по каким-то причинам невозможно использовать режим автоматической настройки (например вышел из строя микроконтроллер, в этом случае можно продолжить работу в ручном режиме до замены или ремонта прибора).

 

 

Монтаж.

 

Монтаж на теплообменных установках заключается в приварке входящего в комплект переходника и прикручивании к переходнику излучателя. Эта операция ответственная, и должна быть выполнена максимально тщательно. Вначале производится монтаж генератора, в наиболее удобном и защищенном от внешних воздействий месте, подводится питание. Подводка напряжения питания (220+20 В, 50 Гц) проводится с обязательным заземлением земляной клеммы розетки «евро». Заземление генератора осуществляется как через трехжильный кабель питания и 3-х полюсную вилку сетевого кабеля, так и при помощи заземляющей шины. Для этого на корпусе прибора имеется заземляющий винт, к которому необходимо подключить заземляющую шину.

 

 

 

 

 

Затем, в определенных заранее местах теплоагрегата, привариваются монтажные переходники крепления излучателей. Переходники надо приваривать тщательно, заполняя металлом все пространство углового торца переходника и обеспечивая монолитное соединение переходника с теплообменным оборудованием. Переходники можно устанавливать в произвольном положении от 45 до 90° относительно устанавливаемой поверхности, следует лишь заранее убедиться, что после приварки переходника ничто не будет мешать установке излучателя на него.

 

 

 

 

 

 

Надо помнить, что на торце преобразователя действуют очень большие знакопеременные усилия ультразвуковой частоты, поэтому излучатель надо прикручивать к приваренному переходнику с усилием 15-20кг*м в два этапа:

1 -  навернуть излучатель к приваренному переходнику и затянуть ключом на 46 с усилием 12-15кг*м (т.е. усилие на конце рычага ключа длиной 0,5м, при помощи которого заворачивается излучатель, должно быть 24-30кг.)

2 - подключить излучатели к генератору, генератор к питающей сети, и включить его, используя режим «авто». После включения прибора в работу и настройки каналов прибора на резонансную частоту излучателей, т.е. после перехода в режим «работа», повторить затяжку излучателя с тем же усилием.

После настройки прибора на резонанс и переходе в режим «работа», стрелка стрелочного индикатора должна находиться примерно посередине зеленого сектора. Это нормальный режим работы. Первое время после установки и включения прибора в работу надо периодически проверять затяжку излучателей. Начало откручивания излучателя характеризуется 3-мя признаками:

1 - снижение рабочей частоты генератора более чем на 200 Гц.

2 - увеличение громкости работы излучателя.

3 -  увеличение показаний стрелочного индикатора, переход к концу зеленой или началу красной зоны, также свидетельствует о возможном ослабевании затяжки излучателя. В этих случаях надо проверить затяжку излучателя и при необходимости подтянуть, прибор для этого отключать не надо, наоборот, работа прибора при затяжке излучателя способствует более плотной затяжке. Если пропустить самопроизвольное ослабление затяжки излучателя, то после отворачивания излучателя более чем примерно на 10-15° сработает защита от откручивания, и соответствующий канал генератора отключится. При этом включится оповещающий звуковой сигнал зуммера, и на экран дисплея соответствующего канала будет выведена соответствующая мигающая надпись. В этом случае излучатель надо подтянуть, включить генератор двойным переключением тумблера 6 «авто-ручное» вниз-вверх, и после настройки генератора на резонанс (переход в режим «работа») повторить затяжку.

 

 

 

 

 

 

Оптимальное размещение преобразователей

Общие принципы размещения - место установки преобразователей выбирается наиболее приближенным к теплонапряженным точкам, где происходит самое интенсивное образование накипи, и воздействие на которые обеспечит оптимальное распределение ультразвуковой энергии по теплообменной поверхности, давая наибольший эффект. При этом, принцип выбора точек приварки преобразователей заключается в том что преобразователи должны монтироваться на элементах, объединяющих пучки и экраны труб - т.е. барабанах, коллекторах, трубных решетках и т, при этом максимально далеко от внешних и внутренних ребер жесткости, способных поглотить большую часть ультразвуковой энергии. 

 

                                             

mhtml:file://E:\%20Ультразвуковые%20приборы\УУЗ-2мк%20контроллер%20магнитострикционные%20излучатели\Паспорт\Примеры%20размещения%20преобразователей%20на%20теплообменном%20оборудовании.mht!http://gov.cap.ru/home/102/vnir/Goods/USP/0008/10.gif

 

неправильно             правильно

 

 

Примеры установки излучателей на теплообменниках бойлерного типа

 

 

бойлер

 

 

 

бойлер2

 

 

При многоходовом исполнении излучатели устанавливаются на крышках водяных камер.

 

Пример расположения излучателей на котлах типа ДКВР

 

 

монтаж на пар

 

 

Пример установки излучателей на котлах типа ТВГ, КВГ и т.п.

 

 

котел ДКВР

 

 

 

Пример установки излучателей на кристаллизаторах

 

кристаллизатор - чертеж установки

 

Излучатели могут устанавливаться либо 2шт, диаметрально противоположно согласно чертежу выше, либо 4 шт. крест-накрест, на той же высоте.

 

 

15-02-12_130015-02-12_1313

 

На фото показано установка 2-х генераторов в защитный шкаф, т.к. кристаллизатор находится в неотапливаемом помещении (слева), и кристаллизатор с 4-мя установленными излучателями (справа на фото часть кристаллизатора с 2-мя излучателями, 2 других на противоположной стороне).

 

Генератор устанавливается на горизонтальной или вертикальной поверхности в положении, удобным для обслуживания, с температурой окру­жающего воздуха от +5 до +40°С. Подключение излучателей к генератору осуществляется посредством разъемов типа «Speakon», расположенных снизу корпуса генератора, сверху которых имеются надписи «к излучателям». Для этого нужно вставить  до упора соответствующую часть разъёма в гнездо и провернуть на 1/5 оборота вправо до щелчка фиксатора. Для снятия нужно оттянуть пластину фиксатора на разъеме вниз, провернуть разъем влево на 1/5 оборота до упора и вынуть из гнезда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплект  ультразвуковой

очистки УУЗ-2,2мк-1:

 

генератор 2-х канальный,

2 пьезокерамических излучателя  с кабелем,

4 монтажных переходника.