专利名称：一种智能调控式复合场水处理器的制作方法
一种智能调控式复合场水处理器
技术领域：
本发明涉及一种水处理装置，特别是一种能够用于大流量、高硬度循环水系统防垢的智能调控式复合场水处理器。
背景技术：
自20世纪40年代比利时工程师弗米仑(Th. Vermeiren)发现磁致防垢现象以来，许多国家的科学工作者和工程技术人员对磁场、电场防垢除垢的效果及机理进行了广泛的研究和探索。实践证明，磁场和电场都有一定的防垢除垢作用，但只能使被处理的水暂时失去在受热面上结硬垢的能力，而且只有磁场和电场的强度达到一定程度时才有显著的防垢效果。比利时爱盘罗公司、美国的水动力公司、英国水垢控制系统公司、加拿大的约克能 量守恒公司及国内知名企业先后推出过一些颇具影响的永磁防垢产品、工频电磁防垢产品、高频电磁防垢产品和高压静电防垢产品。近年来，国内又出现了将高频电磁和高压静电复合在一起的名为“列变水处理器”的防垢产品。现有的列变水处理器的电极设置有两种形式一是将高频电磁场电极和高压静电场电极沿轴向平行设置在同一管道的轴线上。详情如图I所示。二是在同一管道中沿轴向设置高频电磁场电极、沿径向设置高压静电场电极，两电极相互垂直呈L状。详情如图2所示。高频电磁场中电场能和磁场能相互依存，且电场平面与磁场平面相互垂直。将高频电磁场电极和高压静电场电极平行设置，不能使高频电磁场中的交变电场与高压静电场形成有益关联。将高频电磁场电极和高压静电场电极垂直设置在同一段管道中，又会产生场强分布不均和场能利用不充分的问题。况且，“列变水处理器”这一名称不能揭示这种高频电磁场和高压静电场复合型水处理器的本质，容易引起歧异和误解。现有的高频电磁水处理器的输出频率、高压静电场水处理器的输出电压基本上都是固定的，不能根据不同的水质条件和运行条件自动调节输出频率和电压，时常出现防垢效果不稳定和能源浪费现象。虽然CN201020010368. 3公开了一种变频智能水处理器，但仍然需要借助PLC电控单元通过人机对话调节磁场强度，不仅制造成本较高而且需要人工照料。除了上述技术层面问题之外，国内还有一种不顾客观实际蓄意渲染磁电防垢产品的思想倾向。例如，CN200610077527. X发明专利的审定受权说明书和CN200420042216. 6实用新型说明书中，把弗米仑吹捧成“诺贝尔奖金获得者，比利时科学家”，并称其“开创了以高频电磁场处理水的新技术领域”；一些厂家居然鼓吹其高频电子水处理器能使被处理的水产生一系列物理化学变化，甚至不经软化就可以直接作为锅炉用水；还有部分厂家给列变水处理集结了诸如“差转屏蔽效应”、“多点阵列组合”、“钦激重叠发生模块”、“高压电晕效应场”等一系列高新科技术语，让人难以认识其真正面目。
发明内容
(一 )要解决的技术问题针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种能够自动调节输出频率和电压的高频电磁场与高压静电场复合式水处理器，即，一种智能调控式复合场水处理器。( 二)所采用的技术方案I、本发明命名的科学缘由
关于磁场防垢的机理目前有两种显论一是磁致防垢现象的发现者弗米仑、爱盘罗公司的工程师安德烈昂森、美国的麦克林博士等主张的溶质离子价健变化说，认为水中的溶质离子流经磁场后，其价电子或离子键会因能级改变、电子激发等原因而发生变化，进而影响析出结晶的特性。二是业内人士普遍认同的水分子极化说，认为水分子经强磁场处理后能引起电子云分布的改变，从而导致分子内的键角和分子间的氢键的变化，原来由十几个水分子缔合成的大分子团，断裂成五六个分子的小分子团和单个水分子。水中溶解的正负离子(垢分子)被单个水分子包围，使水中的钙、镁等结垢物的针状结晶改变为粒状结晶体，相互粘附与聚积特性受到了破坏，从而在受热面或管理壁上不结硬垢。同时由于水分子偶极距增大，使其与盐类正负离子吸引力增大，还能够使受热炉壁、管壁上原有的旧垢逐淅开裂、疏松、自行脱落。事实上，磁场或电场对水分子的缔合状态和溶质的运动状态都有影响，以上两种解释都忽视了磁场、电场对运动电荷的动力学作用。按照经典电磁场理论水中的阴阳离子流经高频电磁时，既要受到磁场洛仑兹力的作用，又要受到电场库仑力的作用，彼此相遇、相撞的几率显著增加，容易复合成“溶解态的溶质分子”。这种“溶解态的溶质分子”进入升温环境后就在水中析出大量微小的结晶核，这种结晶核在析晶过程中不断长大，成逐步成长为颗粒状的水垢，并随着循环水流动，失去与器壁吸附的能力。当水垢颗粒的直径接近毫米级时，开始沉淀在设备的底部，通过定期排放污水即可清除水垢。当然，高压静电场、高频电磁场对水分子或水分子团也有动力学影响，因为水分子是极性分子，当其流经磁场、电场时，单个分子及分子团的极化状态必然要发生程度不同的改变。检测表明，经强磁场处理的水分子会呈现“磁致偏转”，其H-O-H键角暂时由105度减少到103度，原来由13个分子缔合而成的大分子团水变成了只有6个分子的小分子团水和单个水分子，这种“活化水”的浸润能力、溶解能力都会大大增加，能使颗粒状水垢转化为絮状水渣。综上所述，不论是永磁场的磁致防垢、高压静电场的电致防垢、还是高频电磁场的磁电双效防垢，归根结底都是“场致防垢”，或者说是一种“场效应”。水分子团及溶解于其中的成垢离子在高频电磁场和高压静电场复合型水处理器中，会受到洛仑兹力、库仑力、重力、流体动力等多重作用，其防垢除垢作用是磁场、电场、重力场的协同效应，将高频电磁场和高压静电场复合型水处理器简称为“复合场水处理器”，是一种科学的简化和理性的概括。应当说明的是，磁场、电场及其复合场对水体的作用效果是复杂的，不仅有防垢、除垢作用，而且有防锈、缓蚀、杀菌、灭藻等作用。2、本发明选定的技术方案一种智能调控制式复合场水处理器，包括主机和辅机，其特征在于所述的主机是由标准工控机箱和安装在其中的智能控制模块、高频电磁发生模块、高压静电发生模块组成的电控装置；所述的辅机是由水处理管腔及其内部设置的电导率感应电极、高频电磁场电极、高压静电场电极和进水口连接管、出水口大小头连接管、集污池、排污阀、补水阀、底座构成的水处理装置；主机与辅机通过同轴电缆经设置在辅机外壳的电气接线盒实现电连接。进一步，所述的水处理管腔呈L型，其长臂内沿轴线通过支承架经绝缘至少设有一支高频电磁场电极，短臂内沿轴线通过支承架经绝缘至少设有一支高压静电场电极，顶部经绝缘设有一支电导率感应电极。更进一步，所述的高频电磁场电极、高压静电场电极均为钛或钛合金，且外表面镀有钼层或钌层，其构造形式因电极数目而异，单电极独立设置时呈圆筒形，双电极并列设置时呈半圆形或新月形，四电极并列设置时呈四分之一圆形、新月形、角铁形或圆筒形。再进一步，所述的高频电磁场电极、高压静电场电极均与相应电气模块的正极连 接；辅机机壳与电气模块负极连接，并通过底座实现机壳接地。优选地，所述的高频电磁发生模块由压控振荡源、驱动级、功放输出级、稳压电源组成，其中，压控振荡源既能通过连续可调电阻器在设备安装时对RC常数实现手动粗调，又能通过变容二极管在运行过程中对RC常数实现自动微调；功放输出级可以是一路输出，也可以是两路输出，还可以是四路输出。优选地，所述的高压静电发生模块由初级电压调控电路、振荡升压电路和倍压整流电路组成，其中，初级电压调控电路既能通过连续可调变压器在设备安装时实现手动粗调，又能通过可控硅元件在运行过程中实现自动微调。一般地，所述的电导率感应电极能接收水中的离子浓度信息，并能通过传感回路将该信息反馈给智能控制模块。限定地，所述的智能分析控制模块的芯片中贮存着对应于各种水质特征的调控数据，能将传感系统反馈的电导率信号转化成适宜的调控电压，分别加载于高频电磁发生模块的振荡源和高压静电发生模块的初级电压调控电路的调控元件，从而自动调节高频电磁发生模块的输出频率和高压静电发生模块的输出电压。必要地，所述的辅机的进水口连接管上设有补水阀；所述的辅机的底部设有集污池和排污阀。充分地，所述的辅机之间既可以通过并联方式增大处理流量，也可以通过串联方式增强处理效果。(三)能产生的有益效果与现有产品相比，这种智能调控式复合场水处理器，具有一些显著而可靠的有益效果第一，通过外置调控元件可以根据用户水质条件和使用环境在设备安装时设定输出频率与输出电压的基准水平，保证了防垢除垢的可靠性;第二，电导率感应电极及智能分析控制模块能准确地动态地调整不同运行状态下的有效振荡频率和输出电压，能确保防垢除垢的时效性。第三，将高频电磁场电极、高压静电场电极分别垂直地设置在L型管腔的长臂和短臂，能避免高频电磁场与高压静电场之间的相互干扰，更好地发挥二者的协同、互补作用。第四，在钛或钛合金电极朝外的一面镀上钼或钌，能确保电极的稳定耐用，不以牺牲阳极为代价；第五，环型或类环型的水流通道，既能保证被处理水充分地受到电磁场作用，又能保证循环水在流量、流速方面的均衡，避免湍流引起的负面效应。同时，通过加大水流通径减小因设置电极带来的水阻，能减轻水流对电极的冲击。第六，集污池和排污阀的设置，能及时排除沉降到处理器底部的絮状水渣；第七，通过补水阀门能及时补充因排污而流失的水分，维持循环水量的相对稳定。
图I为平行设置电极的列变水处理器结构示意图。图2为垂直设置电极的列变水处理器结构示意图。图3为本发明主机的电气模块框图。图4为本发明辅机的结构示意图。图5为实施例一的闻频电磁发生|旲块电路图。 图6为实施例一的高压静电发生模块电路图。图7为电导率传感及智能控制框图。图8为单独设置的圆筒状电极示意图。图9为并列设置的2支半圆形电极示意图。图10为并列设置的2支新月形电极示意图。图11为并列设置的4支角铁形电极示意图。图12为并列设置的4支四分之一圆形电极示意图。图13为并列设置的4支新月形电极示意图。图14为并列设置的4支圆筒形电极示意图。图中，Al、智能控制模块;A2、高频电磁发生模块;A3、高压静电发生模块；B1、水处理管腔；B2、出水口大小头连接管；B3、高压静电场电极；B4、横向绝缘子；B5、支承架；B6、纵向绝缘子；B7、高频电磁场电极；B8、集污池；B9、排污阀；B10、底座；B11、进水口连接管；B12、补水阀；B13、电导率感应电极；B14、电极电缆；B15、电气接线盒。
具体实施例接下来参照说明书附图对本发明作以下详细地说明。实施例一一种四通道的智能调控式复合场水处理器，包括主机和辅机，其特征在于所述的主机是由标准工控机箱和安装在其中的智能控制模块Al、高频电磁发生模块A2、高压静电发生模块A3组成的电控装置；所述的辅机是由水处理管腔BI及其内部设置的电导率感应电极B13、高频电磁场电极B7、高压静电场电极B3和进水口连接管BI I、出水口大小头连接管B2、集污池B8、排污阀B9、补水阀B12、底座BlO构成的水处理装置；主机与辅机通过同轴电缆经设置在辅机外壳的电气接线盒B15实现电连接。参见图3与图4。所述的水处理管腔BI呈L型，其长臂内沿轴线通过支承架B5经绝缘设有四支高频电磁场电极B7，短臂内沿轴线通过支承架经绝缘设有一支高压静电场电极B3，顶部经绝缘设有一支电导率感应电极B13。所述的高频电磁场电极B7、高压静电场电极B3均为钛合金，且外表面镀有钼层或钌层，其中，一支独设置的高压静电场电极B3为圆筒形，四支并列设置的高频电磁场电极B7可以是四分之一圆形，也可以是新月形，还可以是角铁形或圆筒形，若是四分之一圆形电极，则应镶嵌在非金属内芯之上。具体情形如图11-图14。所述的高频电磁场电极B7、高压静电场电极B3均与相应电气模块的正极连接；辅机机壳与电气模块负极连接，并通过底座BlO实现机壳接地。所述的高频电磁发生模块A2由压控振荡源、驱动级、功放输出级、稳压电源组成。压控振荡源采用分立元件搭成的多谐振荡器，两只晶体管的集电极输出分别至两路驱动级的输入端，调整振荡源的RC常数，可改变输出频率，频率调整范围大于1MHz。具体调节方式是既能通过连续可调电阻器在设备安装时对RC常数实现手动粗调，又能通过变容二极管在运行过程中对RC常数实现自动微调。两路驱动级电路结构相同，均由两极互补的推挽电路构成，两路驱动级输出的方波信号极性相反，两对功率MOSFET管交替工作。功放输出级是由四对功率MOSFET管子构成的四联体结构相同的推挽放大电路，大功率高频信号通 过紧耦合的变换器输出。功率MOSFET管的G与S极间的过压保护电路是起相位作用的肖特二极管，输出级的另一耦合支路由L、R、C、D和LED构成的工作指示电路。电路概况如图5。所述的高压静电发生模块A3由初级电压调控电路、振荡升压电路和倍压整流电路组成。初级电压调控电路既能通过连续可调变压器在设备安装时实现手动粗调，又能通过可控硅元件在运行过程中实现自动微调。振荡升压电路由电阻R1-R3、电容C1-C3、晶闸管子VT1-VT3、二极管VD1-VD6和升压变压器T1-T3组成。倍压整流电路由二极管VD7-VD16和电容C4-C13组成。电路概况如图6。所述的电导率感应电极B13能接收水中的离子浓度信息，并能通过传感回路将该信息反馈给智能控制模块Al。传导原理如图7。所述的智能分析控制模块Al的芯片中贮存着对应于各种水质特征的调控数据，能将传感系统反馈的电导率信号转化成适宜的调控电压，分别加载于高频电磁发生模块A2的振荡源和高压静电发生模块A3的初级电压调控电路的调控元件，从而在线调节高频电磁发生模块A2的输出频率和闻压静电发生模块A3的输出电压。所述的辅机的进水口连接管Bll上设有补水阀B12 ;所述的辅机的底部设有集污池B8和排污阀B9。所述的辅机之间既可以通过并联方式增大处理流量，也可以通过串联方式增强处
理效果。此实施例适用于超大流量的高硬度循环水系统，特别适用于集中供热站的大型热交换器，以及火力发电厂复水器的循环冷却水系统。实施例二 一种双通道的智能调控式复合场水处理器，其技术方案与实施例一基本一致，所不同的是主机的高频电磁发生模块A3中只有一路驱动级和两路功放输出级；辅机中并列设置两个高频电磁场电极B7，其结构形式可以是半圆形的，也可以是新月形的，具体情况如图9、图10。本实施例适用于大流量高硬度循环水，可广泛应用于火电热电、集中供热、钢铁冶金、石油化工、轻工印染等热能动力领域。实施例三
—种单通道的智能调控式复合场水处理器,其技术方案与实施例一基本上相同，所不同的是主机的高频电磁发生模块A3中只有一路驱动级和一路功放输出级；辅机中只设有一个高频电磁场电极B7，其结构形式为圆形，具体情况如图8。本实施例适用于大中流量高硬度循环水，可广泛应用于火电热电、集中供热、钢铁冶金、石油化工、轻工印染、城市供水系统及污水处理系统。以上所述实施例，只是本发明优先选用的实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。·
权利要求
1.一种智能调控式复合场水处理器，包括主机和辅机，其特征在于所述的主机是由标准工控机箱和安装在其中的智能分析控制模块(Al)、高频电磁发生模块(A2)、高压静电发生模块(A3)组成的电控装置；所述的辅机是由水处理管腔(BI)及其内部设置的电导率感应电极(B13)、高频电磁场电极(B7)、高压静电场电极(B3)和进水口连接管(B11)、出水口大小头连接管(B2)、集污池(B8)排污阀(B9)、补水阀(B12)、底座(BlO)构成的水处理装置；主机与辅机通过同轴电缆经设置在辅机外壳的电气接线盒(B14)实现电连接。
2.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的水处理管腔(BI)呈L型，其长臂内沿轴线通过支承架(B5)经绝缘至少设有一支高频电磁场电极(B7)，短臂内沿轴线通过支承架(B5)经绝缘至少设有一支高压静电场电极(B3)，顶部经绝缘设有一支电导率感应电极(B13)。
3.根据权利要求1、2所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的高频电磁场电极(B7)、高压静电场电极(B3)的均为钛或钛合金，且外表面镀有钼层或钌层，其构造形式因电极数目而异，单电极独立设置时呈圆筒形，双电极并列设置时呈半圆形或新月形，四电极并列设置时呈四分之一圆形、新月形、角铁形或圆筒形。
4.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的高频电磁场电极(B7)、高压静电场电极(B3)均与相应电气模块的正极连接；辅机机壳与电气模块负极连接，并通过底座(BlO)实现机壳接地。
5.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的高频电磁发生模块(A2)由压控振荡源、驱动级、功放输出级、稳压电源组成，其中，压控振荡源既能通过连续可调电阻器在设备安装时对RC常数实现手动粗调，又能通过变容二极管在运行过程中对RC常数实现自动微调；功放输出级可以是单通道的，也可以是双通道的，还可以是四通道的。
6.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的高压静电发生模块(A3)由初级电压调控电路、振荡升压电路和倍压整流电路组成，其中，初级电压调控电路既能通过连续可调变压器在设备安装时实现手动粗调，又能通过可控硅元件在运行过程中实现自动微调。
7.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的电导率感应电极(B13)能接收水中的离子浓度信息，并能通过传感回路将该信息反馈给智能控制模块(Al)。
8.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的智能分析控制模块(Al)的芯片中贮存着对应于各种水质特征的调控数据，能将传感系统反馈的电导率信号转化成适宜的调控电压，分别加载于高频电磁发生模块(A2)的振荡源和高压静电发生模块(A3)的初级电压调控电路的调控元件，从而在线调节高频电磁发生模块(A2)的输出频率和高压静电发生模块(A3)的输出电压。
9.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的辅机的进水口连接管(Bll)上设有补水阀(B12);所述的辅机的底部设有集污池(B8)和排污阀(B9)。
10.根据权利要求I所述的一种智能调控式复合场水处理器，其特征在于所述的辅机之间既可以通过并联方式增大处理流量，也可以通过串联方式增强处理效果。
全文摘要
本发明公开了一种智能调控式复合场水处理器，其主机包括智能控制模块、高频电磁发生模块和高压静电发生模块；其辅机的水处理管腔中设有电导率感应电极、高频电磁场电极、高压静电场电极；主机与辅机通过同轴电缆经电气接线盒实现电连接。所述的水处理管腔呈L型，其长臂内沿轴线设置高频电磁场电极，短臂内沿轴线设置高压静电场电极，顶部设置电导率感应电极。所述电极均为钛或钛合金，且外表面镀有铂层或钌层，其构造形式因电极数目而异。本发明巧妙解决了高频电磁场和高压静电场相互干扰及场能分布不均的问题，能根据用户水质条件和运行环境随时调整电气模块的输出频率和输出电压，能充分发挥高频电磁场和高压静电场的阻垢除垢作用。
文档编号C02F5/00GK102774968SQ20121028949
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者罗招全 申请人:罗招全