УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ОЧИСТКИ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для безреагентной очистки теплообменного оборудования от накипи и/или солеотложений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из патента Великобритании №GB 2484968 (А) известно устройство, содержащее индуктивный элемент (обмотку), размещаемый вблизи от поверхности трубопровода, подлежащего очистке, и генератор импульсов электрического тока через упомянутый ИЭ, выполненный с возможностью пропускание сильных электрических импульсов через указанную обмотку. Под воздействием сильного переменного магнитного поля очищаемая поверхность намагничивается до индукции насыщения. При уменьшении величины переменного тока до остаточной индукции за счет разницы величин индукции насыщения и остаточной индукции, возникает магнитострикционный эффект, т.е. периодическое расширение и сжатие поверхности. В ферримагнитном материале возникают продольные колебания в пределах упругой деформации. Магнитострикционные колебания, воздействуя на поверхность нагрева, создают знакопеременные механические усилия в металлических стенках в пределах упругой деформации, под влиянием которых прочность связи внутри накипи, а также между накипью и металлом нарушается, и образуются трещины. Поскольку отложения на поверхности не обладают магнитными свойствами, то на очищаемой поверхности между ферримагнитным материалом и отложениями возникает деформация сдвига. Вода под действием капиллярных сил быстро проникает через трещины - капилляры к поверхности нагрева, где она мгновенно испаряется, вызывая вспучивание накипи. Содержащиеся в воде газовые пузырьки, также попадают в трещины между накипью и металлом и начинают колебаться с высокой частотой, ослабляя сцепление накипи с металлом.
Преимущества вышеописанного устройства для бесконтактной и безреагентной очистки поверхности теплообменного оборудования от накипи не отчасти нивелируются имеющимися недостатками, обусловленными мощными высокочастотными знакопеременными механическими напряжениями в толще металла, которые вызывают ускоренный износ и разрушение элементов оборудования, особенно в местах концентрации напряжений (вблизи сварных швов), поэтому применение известной установки не допускается при износе трубопровода более 50%.
При этом, известная установка отслаивает крупные чешуйки накипи (величина отслаиваемых частиц может достигать нескольких сантиметров), которые могут закупоривать трубопроводы в изгибах, либо труднопроходимых местах (перепады, задвижки).
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей настоящей полезной модели является очистка внутренней поверхности теплообменного оборудования от отложений, накипи, налета, осадков, ржавчины и других нежелательных покрытий.
Технический результат настоящей полезной модели состоит в решении указанной задачи посредством электромагнитного возбуждения акустической кавитации в текучей среде, заполняющей теплообменное оборудование, и не вызывающего ускоренного износа и разрушения теплообменного оборудования, которое характерно для электромагнитного возбуждения магнитострикции в материале теплообменника.
За счет акустической кавитации уменьшается размер отслаиваемых частиц 0,96 микрона, что практически исключает закупоривание элементов оборудования. Стало возможно уменьшить интенсивность механических деформаций без ущерба для эффективности, что позволяет практически исключить разрушение сварных швов оборудования. Увеличивается скорость и уменьшена энергоемкость процесса очистки.
Поставленная задача решена благодаря тому, что устройство для бесконтактной очистки внутренней поверхности теплообменного оборудования содержит, по меньшей мере, два индуктивных элемента (ИЭ), предназначенных для установки в зоне очистки, и генератор импульсов электрического тока (ГИ) в упомянутых ИЭ, выполненный с возможностью формирования таких импульсов электрического тока, чтобы обеспечить возбуждение акустической кавитации в текучей среде, контактирующей с упомянутой внутренней поверхностью, при интерференции упругих волн, возникающих под действием магнитострикции материала теплообменного оборудования.
Частота упомянутых импульсов может быть различной, например от 1 до 21 Гц. В одной из форм выполнения устройства частота упомянутых импульсов составляет 1÷4 Гц, предпочтительно, 7÷9 Гц, особенно предпочтительно, 16÷21 Гц. Упомянутые импульсы могут иметь разную форму, в частности прямоугольную или трапециевидную форму. Параметры тока в разных ИЭ могут периодически меняться по предварительно заданной программе, например, частоты импульсов в ИЭ могут плавно увеличиваться и уменьшаться друг относительно друга с периодом, по меньшей мере, 10 с.Также возможно, когда в одной из форм выполнения устройства, мощности упомянутых импульсов в ИЭ плавно увеличиваются и уменьшаются друг относительно друга с периодом, по меньшей мере, 10 с.
В одной из форм выполнения устройства, ГЭИ дополнительно снабжен регуляторами частоты и/или мощности импульсов, подаваемых на каждый из ИЭ в отдельности.
В еще одной форме выполнения устройства, ГЭИ дополнительно снабжен детектором акустической кавитации (ДК).
Наличие регуляторов частоты и мощности вкупе с детектором кавитации позволяет пользователю подбирать режимы обработки теплообменного оборудования, в которых обеспечивается наибольшая эффективность процесса.
В одной из предпочтительных форм выполнения ГЭИ снабжен автоматическими регуляторами частоты и/или мощности импульсов (АР), подаваемых на каждый из ИЭ, детектором акустической кавитации (ДК) и контроллером, выполненным с возможностью регулирования частоты и/или мощности упомянутых импульсов таким образом, чтобы обеспечить предварительно заданную интенсивность сигнала ДК.
В наиболее предпочтительной форме выполнения устройства ГЭИ выполнен с возможностью формирования электрических импульсов, таким образом, чтобы обеспечить акустическую кавитацию и направленное акустическое течение в объеме текучей среды при интерференции деформационных волн, возникающих под действием магнитострикции материала теплообменного оборудования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показаны схемы отделения слоя накипи от стенок теплообменника, подготовленные на основе микрофотографий.
На фиг.2 показана оциллограмма работы прибора в режиме очистки.
На фиг.3 показана оциллограмма работы прибора в режиме поддержания.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Устройство для бесконтактной очистки внутренней поверхности стенок теплообменного оборудования, содержащее, по меньшей мере, два индуктивных элемента (ИЭ), предназначенных для установки в зоне очистки, и генератор импульсов электрического тока (ГИ) в упомянутых ИЭ, выполненный с возможностью формирования таких импульсов электрического тока, чтобы обеспечить возбуждение акустической кавитации в текучей среде, контактирующей с упомянутой внутренней поверхностью, при интерференции упругих волн, возникающих под действием магнитострикции материала стенок.
Генератор импульсов может быть реализован на базе генератора прямоугольных импульсов, генератора линейно изменяющегося напряжения, компаратора и электронного ключа. Одна из возможных схем генератора импульсов показана на фиг.2.
Устройство работает следующим образом. Индуктивные элементы устанавливают на наружной поверхности работающего теплообменника в зоне очистки. Посредством ГИ в ИЭ формируют прямоугольные импульсы (форма импульсов показана на фиг.2-3) амплитудой примерно 10 В. Частота импульсов и их амплитуда подбираются эмпирически таким образом, чтобы обеспечить режим акустической кавитации и акустического перемешивания текучей среды внутри теплообменника. Удаление из теплообменника выделяющегося шлама осуществляется периодическими продувками в дренаж, а при остановке теплообменника для профилактического осмотра - промывкой струей воды при давлении 0,7÷0,8 МПа. Период очистки, как правило, составляет 40 суток (примерно в 5÷6 раз быстрее, по сравнению с выбранным аналогом), и требует меньших затрат электрической энергии, по сравнению с выбранным аналогом.
Интенсивность деформаций материала теплообменника, необходимая для возбуждения акустической кавитации в текучей среде, оказывается в несколько раз ниже, чем интенсивность деформаций, требуемая по прототипу, что позволяет использовать устройство в соответствии с полезной моделью для очистки сильно изношенного оборудования.