新型超聲波管道清洗機(jī)與模塊化電源的應(yīng)用(04-100)

　　前言

　　在石油、化工、冶金或制藥領(lǐng)域，其生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中會(huì)有大量的熱交換器以及介質(zhì)輸送管，而金屬管道內(nèi)的除垢與防垢問(wèn)題，一直是國(guó)內(nèi)外眾多產(chǎn)業(yè)部門多年來(lái)未能解決的難題。目前普遍采用的是化學(xué)藥劑除垢、離子交換樹脂防垢，高壓水槍清洗等方法，但由于該類方法技術(shù)陳舊，因而成效不明顯。近年來(lái)，雖然也出現(xiàn)了用超聲波清洗技術(shù)，但由于可靠性技術(shù)沒(méi)有解決，故此類設(shè)備或裝置不是故障維修率高就是壽命短實(shí)用性差，無(wú)法解決管道污垢的清洗問(wèn)題。隨著半導(dǎo)體功率器件集成控制技術(shù)的發(fā)展，一種新型模塊化的高聲強(qiáng)度高可靠超聲波管道清洗機(jī)已經(jīng)聞世，正在各個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用。

　　超聲波管道清洗

　　超聲波清洗機(jī)是通過(guò)超聲波發(fā)生器將高于頻率為20KHz的震蕩信號(hào)進(jìn)行電功率放大后經(jīng)超聲波換能器(震頭)的逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)能量通過(guò)清洗液體中的聲幅射，使清洗液體分子振動(dòng)并產(chǎn)生無(wú)數(shù)微小空穴和氣泡。并沿超聲波傳播方向在負(fù)壓區(qū)形成、生長(zhǎng)，并在正壓區(qū)迅速閉合而產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓的間瞬間高壓而爆破，形成無(wú)數(shù)微觀高壓沖擊波作用于管道璧的成垢雜質(zhì)并將此粉碎。此即稱之謂超聲波清洗中的“空化效應(yīng)”。超聲波管道清洗機(jī)就是基于“空化效應(yīng)” 技術(shù)而工作的。從“空化效應(yīng)” 可知空穴和氣泡是在液體中施加高頻(超聲頻率)、高強(qiáng)度的聲波而產(chǎn)生的。為此任何管道超聲波管道清洗機(jī)的組成都必須具備二個(gè)基本部件：高頻高壓大功率電信號(hào)的超聲波發(fā)生器、以及能將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(即壓電逆效能)并經(jīng)液體流通過(guò)的管道式高聲強(qiáng)換能器。

　　從圖1可以看出，高聲強(qiáng)度超聲波管道清洗機(jī)主要由高頻高壓大功率電信號(hào)的超聲波發(fā)生器(信號(hào)源)、傳輸電纜、管道式高聲強(qiáng)壓電換能器組成，其換能器放置于管道內(nèi)。

　　其工作過(guò)程是這樣: 當(dāng)液體圍繞換能器流過(guò)，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻(22-25KHz)高壓(100-120V)大功率1000W的電功率信號(hào)，經(jīng)電纜傳輸?shù)綋Q能器，由換能器實(shí)現(xiàn)電、機(jī)、聲的轉(zhuǎn)換并發(fā)出超聲波。而超聲波管道清洗機(jī)除垢防垢的作用，主要是利用超聲波高聲強(qiáng)場(chǎng)“空化效應(yīng)”處理介質(zhì)而獲得，成垢物質(zhì)在強(qiáng)聲場(chǎng)“空化效應(yīng)”作用下，其物理和化學(xué)性能發(fā)生一系列變化，導(dǎo)致成垢物脫落，并在這一強(qiáng)大的壓力峰分散成細(xì)粉末狀，形成松散而不易板潔的沉積物, 懸浮于液體介質(zhì)中。理論和實(shí)踐測(cè)算，對(duì)1cm3液體加以頻率為20KHz、功率為50W/cm2的超聲波時(shí)，可發(fā)生空化的氣泡數(shù)為5×104/S，其局部增壓峰值數(shù)百甚至上千大氣壓。