新型超聲波管道清洗機與模塊化電源的應用(04-100)

　　前言

　　在石油、化工、冶金或制藥領域，其生產現場中會有大量的熱交換器以及介質輸送管，而金屬管道內的除垢與防垢問題，一直是國內外眾多產業(yè)部門多年來未能解決的難題。目前普遍采用的是化學藥劑除垢、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陳舊，因而成效不明顯。近年來，雖然也出現了用超聲波清洗技術，但由于可靠性技術沒有解決，故此類設備或裝置不是故障維修率高就是壽命短實用性差，無法解決管道污垢的清洗問題。隨著半導體功率器件集成控制技術的發(fā)展，一種新型模塊化的高聲強度高可靠超聲波管道清洗機已經聞世，正在各個領域被應用。

　　超聲波管道清洗

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

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

　　其工作過程是這樣: 當液體圍繞換能器流過，超聲波發(fā)生器產生高頻(22-25KHz)高壓(100-120V)大功率1000W的電功率信號，經電纜傳輸到換能器，由換能器實現電、機、聲的轉換并發(fā)出超聲波。而超聲波管道清洗機除垢防垢的作用，主要是利用超聲波高聲強場“空化效應”處理介質而獲得，成垢物質在強聲場“空化效應”作用下，其物理和化學性能發(fā)生一系列變化，導致成垢物脫落，并在這一強大的壓力峰分散成細粉末狀，形成松散而不易板潔的沉積物, 懸浮于液體介質中。理論和實踐測算，對1cm3液體加以頻率為20KHz、功率為50W/cm2的超聲波時，可發(fā)生空化的氣泡數為5×104/S，其局部增壓峰值數百甚至上千大氣壓。