双频超声清洗除垢系统的研究与设计

为解决驻波对清洗除垢效果的影响,研究了一种双频超声清洗除垢系统。利用单片机交替产生28k H z和4 0k H z的超声频信号经放大后,驱动逆变电路开关管的通、断,再经阻抗匹配和电抗动态匹配作用到换能器上,以增强单一频率下驻波波节置的清洁度。当鉴相测量到换能器电压、电流间存在相位差时,反馈回单片机用于调整输出频率,保障系统工作在最佳谐振状态。电抗的动态匹配以互感变压器为基础,通过控制其二次侧流控流源的电流增益,调节一次侧对外电路的等效电抗值。利用仿真手段分别对原理的正确性和电路的可行性进行了验证,结果表明该系统易控制、输出精准,实现预期目标,具有较高的理论及应用价值。     

仪表电路的噪声及其防止措施

一、绪言系统中任何不希望的干扰信号或杂散信号称为噪声。噪声有:来自交流回路电磁感应的低频噪声、由继电器和开关产生的脉冲噪声、由无线电产生的天线频率噪声等。这些燥声多半以电源线和仪表的输入、输出为路径,由导线间所产生的电磁感应、静电感应、电阻耦合等进入控制仪表。电子仪表的内部电路以低电压低电流进行工作,侵入一点噪声就可能发生误动作。     

超声波频率对除垢范围及除垢效率的影响

当前许多行业存在结垢问题,而利用超声波技术进行除垢得到了广泛应用,其除垢效果却受多种因素影响。为研究超声波频率对除垢性能的影响,本文采用20kHz、28kHz、40kHz 3种不同频率超声波对结垢试件进行了除垢实验,并通过MATLAB编程模拟作了对比分析。结果表明:不同频率超声波,除垢效果不同,并且同一频率下,除垢效率均是换能器中心垂直方向处最高,随着角度向两边发散,除垢效率逐渐降低,且换能器中心垂直方向处的除垢效率随频率的增高而增高,频率为40kHz时,此处的除垢效率最高,达91.11%;随着频率的增高,有效除垢范围逐渐缩小,并向换能器中心垂直方向集中,其中发生器频率为20kHz时,除垢范围最大。这也为在实际工程中合理选取超声波频率进行除垢提供了一定的参考依据。     

基于正交试验的交变磁场除垢影响因素作用规律

为优化磁化除垢条件,进而提高磁化除垢效果,采用正交试验方法对饱和碳酸钙溶液进行磁化试验,并对磁化除垢效果进行表征。结果表明:初始钙离子浓度和电流频率为影响磁化效果的显著因素,磁化时间、线圈匝数和波形为不显著因素。磁化除垢的最优条件:初始钙离子为1 000 mg/L,频率为0.9 kHz,磁化时间为0.5 h,线圈匝数为150圈,波形为方波。     

井下3He中子探测器模拟前端电路的研究

为提升3He中子探测器在井下应用时电信号提取的质量,降低各种噪声对3He中子探测器输出信号的污染,提高中子能谱测量和中子通量分布测量的精准度,提出了一种适用于井下应用的3He中子探测器模拟前端电路的设计。通过对3He中子探测器输出电信号模型进行分析,结合石油测井应用对中子探测信息提取要求,采用电荷灵敏放大器配合极零相消电路与比例放大电路构成探测器信号提取前置电路,后级配接积分整形放大电路,实现中子脉冲信号信息提取前0V~3.5V范围内精密准高斯脉冲信号成形。经实验测定,脉冲信号成形后信号幅度非线性小于1%,脉冲展宽约4.7μs左右,可有效提升井下中子脉冲分析的可靠性、精确性。     

脉冲电场电化学软化水协同特性分析

为了探究脉冲电场下电化学水软化特性，选取溶液质量浓度、高频脉冲电源的频率与占空比3个重要因素，基于Box-Behnken响应面法进行分析，研究各因素及其组合效果对水软化效率的影响程度，并进行优化，得到最佳参数。实验结果表明：溶液质量浓度对水软化效率影响最为显著，3因素的影响效果依次为溶液质量浓度>占空比>频率。在电压为36 V下，初始质量浓度在300～400 mg·L^-1时，电解反应和沉积反应达到最佳协同状态，软化性能达到最佳。脉冲电源占空比的改变对碳酸钙晶体的相组成没有影响，但对碳酸钙晶体的成核以及晶体的生长有较大影响。     

PMWP强磁水处理器的阻垢试验

本文对PMWP强磁水处理器的CaCO2垢的阻垢效果进行了试验,并与电磁除垢器、高频电场除垢器进行比较,证明了PMWP水处理器有较佳的除垢能力,是一种帝用、节能、环保型水处理器。     

磁化除垢影响因素作用规律及其数学模型研究

在交变磁场作用下对碳酸钙进行除垢的影响因素较多，为研究磁场条件下不同工艺因素对碳酸钙结垢的影响规律，研究采用正交方法对饱和碳酸钙溶液进行了磁化试验处理，结果表明：磁化时间和初始钙离子浓度为影响磁化除垢的最显著因素，当磁化时间为0.5 h、电流频率为0.6 kHz、线圈匝数为100圈、c₀（Ca²⁺）为1 000 mg/L、波形为方波时，该条件下磁化溶液的电导率平均值为1.474 mS/cm，与未磁化碳酸钙溶液相比，其电导率增加了0.147 mS/cm，电导率可增加11.45个百分点，除垢效果良好。研究通过回归分析方法建立的磁化除垢作用规律数学模型，可为提高管路的磁化除垢效率提供一定的理论依据，也对工业冷却水系统的除垢问题有重要的参考意义。     

动态实验研究超声波对碳酸钙结垢影响规律

超声波已经在一些领域发挥了重要的作用。超声波除垢相对于化学除垢是一项新兴的除垢技术,优点是经济、环保。其主要原理是通过空化效应,粉碎溶液中较大的结垢粒子,使其悬浮在溶液中。影响超声波除垢效果不仅有其自身的频率、强度等因素,还与溶液的种类、温度、浓度、pH等有关,为了达到更好的超声波除垢效果,还需根据具体情况,确定超声波的参数。     

缠绕式变频电磁水处理器电磁频率对抑垢效果的影响

针对缠绕式变频电磁水处理系统,利用ANSYS仿真软件对处理腔内水溶液的磁感应强度和感生电流进行分析,探究水体内磁感应强度以及感生电流做功与激励信号频率的内在关系,并利用电磁抑垢效果在线评价实验台,通过改变缠绕式处理腔中电磁场的频率大小分析其对特定硬水循环换热实验管道抑垢效果的影响规律,进而寻求理想的抑垢频率。实验结果表明,电磁频率在分界频率附近时水处理系统能到达较长的污垢诱导期以及较好的抑垢率,抑垢效果最佳。     

变频式直流脉冲电磁水处理技术

热交换系统受(传)热面的结垢会降低传热效率,甚至造成运行事故.传统的除垢、防垢技术耗用大量化学药剂,而且污染环境.变频式直流脉冲电磁水处理技术是将变频技术应用于水处理过程,通过微电脑实现了变频、移频、扫频控制;建立了利用直流脉冲或交变磁场进行水处理的新技术,具有优异的水处理效能和灵活方便的应用特点.既可应用于密闭式水处理系统,也可用于开放式水处理系统.     

直流脉冲电磁技术的抑垢效应

将直流脉冲与扫频技术相结合，利用新型的扫频直流脉冲电磁水处理器进行循环水抑垢效应的研究。采用挂片法对不同磁处理参数条件下脉冲磁场的抑垢率进行测定。实验表明：扫频脉冲磁场对碳酸钙型水垢具有良好的抑垢作用，最佳抑垢率达90％以上。除磁场强度、处理时间外，磁场方向、磁程、过水管材及流速也是影响抑垢效果的关键因素。采用垂直异向的磁场方向、导体性质的过水管材及适中的水流速度会充分加强磁场的抑垢效应。磁处理的抑垢率随磁场强度、处理时间及磁程的增大而提高。此外，电镜分析说明磁场直接影响了水垢晶体的结晶过程，改变了晶体的结构形态。     

电磁场频率对CaC03型污垢结晶的影响

基于自制的变频电磁水处理装置,研究不同频率的电磁场对碳酸钙结晶过程的影响。针对溶液电导率与加磁时间的关系特性,采用最小二乘法拟合出不同频率下其斜率与频率之间的多极值关系曲线;采用静态滴定法获得了钙离子浓度和碱度与频率之间的多极值关系曲线。为CaCO3污垢形成机理与电磁抑垢方法的完善提供了实验依据。     

Investigation on the Electromagnetic Anti‐Fouling Technology for Scale Prevention

An electromagnetic anti‐fouling (EAF) device was built for treating scale containing water. In order to validate the effect and identify the mechanisms of EAF technology, a series of experiments were carried out, both with and without, an EAF device. The fouling thermal resistance was measured as a function of time. Scanning electron microscope (SEM) images of the fouling layers were obtained and the particle size distribution in solution was analyzed by dynamic light scattering (DLS) technology. The main results were as follows: (1) With EAF treatment, the crystal phase of calcium carbonate was changed to calcite from the aragonite type which exists without EAF treatment; (2) A rapid particle growth was observed under EAF treatment conditions. This rapid growth was due to that the EAF treatment results in an induced electric field inside the bulk flow, and can effectively increase collision frequency of the ions and crystals along with the effectiveness of collision. This implies that the particle growth was promoted mainly by a coagulation process, and not by nucleation growth; (3) The EAF treatment greatly reduced the fouling resistance within the time period tested.     

表面处理用多波形高压脉冲电源的研究

结合一种新型表面处理工艺的特点和要求，通过对现有的脉冲实现电路的分析、对比，给出一种可输出多种双向不对称脉冲波形的高压脉冲电源，实现了脉冲电源的脉冲幅度、脉冲频率、脉冲占空比在一定范围内的连续调节。因此，非常适合于工艺技术人员探索最佳工艺参数。由于通过脉冲实现电路的箝位作用，有效地降低了功率开关管所承受的电压，提高了脉冲电源的可靠性和使用寿命。     

溶液浓差能驱动的逆电渗析反应器制氢实验研究

低品位热能制氢技术首先是将热能转换为溶液浓差能，然后通过逆电渗析（RED）反应器将溶液浓差能转换成氢能。为了验证RED反应器能将溶液浓差能转换为氢能，探索关键运行参数变化对能量转换过程的影响。设计了一个由40个膜对所构成的RED反应器，以NaCl水溶液为工作溶液，NaOH水溶液为电极液的制氢系统。通过改变浓/稀溶液入口浓度，溶液过膜流速以及输出电流来考察对RED反应器产氢率、制氢效率和能量转换效率的影响。实验结果发现，浓/稀溶液入口浓度，过膜流速变化均会影响RED反应器的输出电流。在外电路短接条件下，输出电流越大，反应器产氢率和制氢效率越高，但能量转换效率越低。     

Dependence of the Error in the Optimal Solution of Perturbation‐Based Extremum Seeking Methods on the Excitation Frequency

In perturbation‐based extremum‐seeking methods, an excitation signal is added to the input, and the gradient, computed from the correlation between the input and output variations, is forced to zero. The main drawback of the method is that the speed of convergence, which is linked to the dither frequency, is slow due to the low value of dither frequency typically chosen. Increasing the excitation frequency may cause instability, but that could be corrected by phase compensation. In this paper, it is shown that an additional problem exists, i.e., the distance between the optimum and solution reached by the perturbation method is proportional to the square of the frequency of excitation and does not go to zero even when the amplitude of the excitation goes to zero. However, for Wiener/Hammerstein approximations, the error will indeed go to zero with the excitation amplitude. Simulation results on a distributed reaction system are used to illustrate the concepts presented in this work.     

高精度矢量控制在乙酸乙酯生产中的应用

在乙酸乙酯生产过程中,原料输送、配比等环节要求驱动机构具备高精度速度和转矩控制能力,特别在低频情况下仍可提供连续稳定的转矩输出,并能向集散控制系统(DCS)等生产控制系统提供电机的电流、力矩等参数以及变频器其他信号状态,目前通用V/F变频器难以满足要求。本文在构建了交流异步电机的数学模型基础上,通过分析其非线性、强耦合的特点,采用Park、Clarke变换实现了定、转子变量的解耦,研制高精度矢量控制算法,提出包含电流磁链位置转换的电流、转速双闭环控制方案,编制了基于数字信号处理器(DSP)的软件,完成了矢量控制变频器的研制。所设计的高精度电机变频调速装置已应用于乙酸乙酯原料配比等生产过程,实际应用结果表明,该算法控制精度高、动态性能好,能够在较宽的频率下保证电机可靠的运行,各项性能指标优于普通的V/F控制策略,有一定的推广价值。     

基于单片机的步进电机控制系统设计

采用单片机AT89C51对步进电机进行控制,通过I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,用5个按钮来对电机的状态进行控制,利用MAX232接入计算机串行通信接口芯片将软件设计程序输入到单片机里,单片机根据电机的状态信号将写入的程序通过CPU进行处理,发出脉冲控制信号,脉冲控制信号经过芯片ULN2003A驱动步进电机,步进电机将脉冲控制信号转换为电机的角位移,使电机的转子根据脉冲数来实现电机准确的转速控制。采用74LS164作为6位单个数码管的显示驱动,CPU根据发送过来的指令进行相应的动作,从而使数码管能够显示出相应的转速,同时步进电机也根据脉冲信号的频率和脉冲数开始旋转。通过实际调试,步进电机能够实现正转、反转、加速、减速等功能。