СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОЧИСТКИ ТЕПЛОАГРЕГАТОВ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B06B1/08 

Изобретение относится к области ультразвукового приборостроения, может быть использовано для очистки от отложений внутренних и наружных теплопередающих поверхностей и каналов теплоагрегатов в теплоэнергетике, на судах речного и морского флотов и т.п.

Известен способ ультразвуковой очистки теплоагрегатов от отложений, реализованный в устройствах по авторским свидетельствам СССР N 1075508, кл. В 06 1/08, 1980 и N 1205383, кл. В 06 1/08, 1984.

Способ заключается в том, что с помощью однополупериодного выпрямителя в положительные полупериоды напряжения питающей сети производится заряд накопительного конденсатора, через определенное число периодов в отрицательный полупериод с помощью пары коммутирующих элементов формируется пачка токовых силовых импульсов через обмотки возбуждения группы магнитострикционных преобразователей, сравнивают сигнал управления одним коммутирующим элементом с падением напряжения на управляющем входе второго коммутирующего элемента и при совпадении их во времени формируется сигнал запрета на подачу управляющих импульсов на коммутирующие элементы.

Данный способ реализован в указанных авторских свидетельствах устройством, содержащим блок питания, выход которого подсоединен к последовательной цепочке из первого коммутирующего элемента, обмотки возбуждения магнитострикционного преобразователя с выведенной средней точкой и второго коммутирующего элемента пары коммутирующих элементов, где параллельно второй половине обмотки возбуждения и второму коммутирующему элементу подсоединен коммутирующий конденсатор, первый и второй блоки частоты следования импульсов, блок управления, в котором реализованы функции формирования импульсов управления коммутирующими элементами и функции защиты от аварийного режима одновременного протекания тока через оба коммутирующих элемента.

Вследствие ограниченной энергии накопительного конденсатора и коммутирующей способности коммутирующих элементов по данному способу в одном устройстве может быть задействовано недостаточное в некоторых случаях количество магнитострикционных преобразователей. Кроме того, в этом устройстве защита от аварийного режима одновременного протекания тока через оба коммутирующих элемента оказывается весьма ненадежной по причине использования для этой цели такого параметра, как падение напряжения на управляющем переходе тиристора, которое составляет порядка 0.2 вольта, в то время как сигнал управления, поступающий на управляющий переход от блока управления составляет 5 -7 вольт.

Наиболее близкими аналогами заявляемых способа и устройства для ультразвуковой очистки теплоагрегата от отложений и принятыми за прототип является "Устройство ультразвуковое "Акустик" (см. паспорт 2.791.001 ПС, завод-изготовитель ЧОЭЗ "Энергозапчасть" г. Чебоксары, ул. Калинина 111, выпуск производится с 1987 г.), в котором заложен способ, взятый за прототип.

Этот способ заключается в применении для ультразвуковой очистки теплоагрегата двух групп магнитострикционных преобразователей, в обмотках возбуждения которых формируют пачки силовых токовых импульсов с помощью двух пар коммутирующих элементов, используя при формировании пачек токовых силовых импульсов для каждой группы магнитострикционных преобразователей свой однополупериодный выпрямитель и накопительный конденсатор, выявлении аварийного режима одновременного открытого состояния обоих коммутирующих элементов каждой пары и формирование сигнала запрета на поступление сигналов управления на управляющие входы коммутирующих элементов пары по совпадению во времени сигнала управления одним коммутирующим элементом с падением напряжения на управляющем входе второго коммутирующего элемента.

Основным недостатком этого способа ультразвуковой очистки теплоагрегатов от отложений является низкая эффективность использования таких дорогостоящих элементов, как однополупериодный выпрямитель и накопительный конденсатор, так как для каждой группы магнитострикционных преобразователей формируют пачки силовых токовых импульсов, используя свои отдельные однополупериодный выпрямитель и накопительный конденсатор, при этом длительность пачки силовых токовых импульсов составляет долю полупериода, а повторяемость - один раз в течение нескольких единиц или даже десятков периодов питающей сети переменного тока, кроме того, защита, основанная на использовании падения напряжения на управляющем входе коммутирующего элемента недостаточно надежна.

Указанный способ реализован устройством типа "Акустик", структурная схема которого изображена на фиг. 1. Оно содержит силовой трансформатор 1 и два идентичных канала. В каждый канал входят диод 2(62), подключенный анодом к "первой" (второй) клемме вторичной обмотки силового трансформатора 1 и служащий однополупериодным выпрямителем, накопительный конденсатор 3(63), подключенный между катодом диода 2(62) и "второй" (первой) клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1, пара тиристоров 4(6) и 5(7), где анод тиристора 4(6) соединен с общей точкой диода 2(62) и накопительного конденсатора 3(63), катод тиристора 5(7) - со "второй" (первой) клеммой вторичной обмотки трансформатора 1, три магнитострикционных преобразователя, обмотки возбуждения 10(11) которых соединены параллельно между собой и включены последовательно с тиристорами 4(6) и 5(7), а средние точки этих обмоток возбуждения подключены ко "второй" (первой) клемме вторичной обмотки силового трансформатора 1 через коммутирующие конденсаторы 8(9), первый блок 16(43) частоты следования импульсов, блок 17(44) управления тиристорами, второй блок 42(45) частоты следования импульсов, причем блоки 16(43) и 42(45) выполнены в виде последовательно соединенных соответственно делителей частоты 18(54) и 46(57), дифференцирующих каскадов 19(55) и 47(58) и формирователей длительности импульсов 20(56) и 48(59). Блок 17(44) управления тиристорами содержит задающий генератор 22(51), триггер 23(52), трансформаторы 24(26) и 25(27), усилители мощности 28(30) и 29(31), выходы которых подключены к входным обмоткам соответственно первого 24(26) и второго 25(27) трансформаторов, первые выходные обмотки которых соединены соответственно со входами управления первого 4(6) и второго 5(7) тиристоров, формирователь длительности импульсов прерывания 32(33), элемента ИЛИ 49(60) и 50(53), элементы И 34(35), 36(37), 38(40), 39(41), причем объединенные первый, второй и третий входы элементов И 38(40) и 39(41) подключены соответственно к выходу элемента ИЛИ 49(60), выходу генератора 22(51) и выходу формирователя 32(33), четвертые входы элементов И 38(40) и 39(41) соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 23(52) и первыми входами элементов И 34(35) и 36(37), а выходы элементов И 38(40) и 39(41) подключены соответственно ко входам усилителей мощности 28(30) и 29(31). Вторые входы элементов И 34(35) и 36(37) соединены со вторыми обмотками трансформаторов 24(26) и 25(27), а выходы элементов И 34(35) и 36(37) через элемент ИЛИ 50(53) связаны со входом формирователя длительности импульсов прерывания 32(33), входы элемента ИЛИ 49(60) подключены к выходам формирователей длительности импульсов 20(56) и 48(59), при этом входы делителей частоты 18(54) и 46(57) соединены с катодом диода 2(62).

Оба канала полностью аналогичны друг другу и отличаются только подключением ко вторичной обмотке силового трансформатора 1, а именно, анод выпрямительного диода 2 "первого" соединен с "первой клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1, а анод выпрямительного диода 61 "второго" канала соединен со "второй" клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1, при этом общая точка коммутирующих конденсаторов, накопительного конденсатора первого канала и катода тиристора 5 соединена со "второй" клеммой, а общая точка коммутирующих конденсаторов, накопительного конденсатора второго канала и катода тиристора 7 - с "первой" клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1.

Работает устройство, принятое в качестве прототипа, следующим образом. Рассмотрим, например, работу первого канала. Коммутирующий тиристор 4 (5) открывается после прихода импульса на его вход управления с соответствующего выхода блока 17 управления тиристорами. При открытии первого тиристора 4 коммутирующие конденсаторы 8 заряжаются от накопительного конденсатора 3 через открытый тиристор 4 и первые части обмоток возбуждения 10 от тиристора 4 до средних точек. Вследствие колебательного процесса тиристор 4 запирается. При открывании тиристора 5 происходит разряд коммутирующих конденсаторов 8 через части обмоток возбуждения от их средних частей до тиристора 5. Поочередное прохождение импульсов тока через согласно включенные части обмоток возбуждения 10 вызывает генерирование магнитострикционными преобразователями, волноводы которых крепятся к теплоагрегату, ультразвуковых импульсов в теплоагрегате, посредством которых производится очистка рабочих поверхностей.

Управляющие импульсы с целью исключения перегрузки силового трансформатора и выхода из строя диода 2 должны поступать на тиристоры 4 и 5 только в полупериоды напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора 1 с полярностью, когда диод 2 оказывается в непроводящем состоянии.

На управляющие входы тиристоров 4 и 5 пачки импульсов поступают с выхода блока 17. Частота поступления пачек кратна частоте напряжения сети fо, частота f1/2 и длительность периода Т1 в пачках между импульсами определяются задающим генератором 22. Длительность Т1 зависит от параметров тиристоров 4 и 5, а количество импульсов в пачке и интервал времени между пачками определяются энергетическими возможностями элементов устройства и характеристиками теплоагрегата. В рассматриваемом устройстве интервал времени между пачками импульсов может быть 4, 8 или 16 периодов частоты питающей сети.

Сигнал со вторичной обмотки силового трансформатора 1, проходя через делители частоты 18 и 46, дифференцирующие каскады 19 и 47 и формирователи длительности импульсов 20 и 48, преобразуются в две последовательности импульсов, частота следования и длительности которых соответственно равны fо/k, T2 и fо/k2, T3, где k1=1, k2= 4, 8, 16. Если на любом из входов элемента ИЛИ 49 имеется сигнал, то с выхода элемента ИЛИ 49 на первые входы элементов И 38 и 39 поступает разрешающий высокий потенциал, при этом на анод диода 2 поступает отрицательная полуволна сетевого напряжения и диод 2 закрыт (1/2fо>T2+T3).

Импульсы с выхода задающего генератора 22, частота следования которых равна f1, поступают на счетный вход триггера 23, срабатывающего по положительным фронтам этих импульсов, и поочередно проходят через элементы И 38 и 39, усилители мощности 28 и 29 на первичные обмотки трансформаторов 24 и 25. При этом на первых выходных обмотках трансформаторов 24 и 25 формируются соответственно импульсы управления.

В нормальном режиме работы устройства первый (второй) тиристор открывается после начала импульса на его управляющем входе и закрывается до прихода импульса на другой тиристор.

Для срабатывания защиты в аварийном режиме (если открыты оба тиристора) используется потенциал на управляющем переходе открытого тиристора, по которому проходит прямой ток. Если, например, используется тиристор ТЧ-40, то, согласно справочным данным, после прохождения импульса управления, пока через тиристор течет ток в прямом направлении, уровень сигнала на управляющем входе тиристора составляет около 200 мВ. Срабатывание защиты происходит, если на обоих входах любого из элементов И 34 или 36 появляются высокие потенциалы. Формирователь длительности импульсов прерывания 32 срабатывает от положительного импульса с выхода ИЛИ 50, и выходной импульс низкого уровня длительностью 327 с формирователя 32 закрывает по третьему входу элементы 38 и 39. Высокий уровень сигнала на выходе элемента ИЛИ 50 формируется при наличии сигналов на двух входах элемента И 34 или на двух входах элемента И 36.

В нормальном режиме работы устройства на выходе ИЛИ 50 сигнал низкого уровня, т. к. на одном из входов каждого элемента И 34, 36 присутствует низкий (запрещающий) сигнал.

Недостатками рассматриваемого устройства являются неэффективное использование элементов устройства, а именно однополупериодного выпрямителя и накопительного конденсатора, а также низкая надежность работы блока управления в аварийном режиме одновременного срабатывания коммутирующих тиристоров.

Действительно, как следует из описания работы прототипа, энергия накопительного конденсатора каждого канала используется с большой скважностью, а именно максимальная частота следования пачек силовых импульсов составляет 12.5 Гц, т.е. пачки силовых импульсов формируются только один раз за каждые четыре периода напряжения сети. Так как заряд накопительного конденсатора происходит в положительный для выпрямительного диода полупериод, а пачка силовых импульсов может быть сформирована в следующий же отрицательный полупериод, то оказывается, что накопительный конденсатор в течение трех последующих периодов не используется. Очевидно, что при более низкой частоте следования пачек силовых импульсов использование накопительного конденсатора становится еще более неэффективным. Аналогичное происходит и во втором канале.

Малая надежность работы блока управления в аварийном режиме одновременного открытого состояния обоих коммутирующих тиристоров обусловлена тем, что сигнал, снимаемый с управляющего перехода тиристора для выявления аварийного состояния (около 0.2 В), весьма мал по сравнению с напряжением, поступающим на управляющий вход тиристора, вследствие чего узел выявления аварийного режима обладает низкой помехоустойчивостью и имеет значительную трудоемкость при его настройке.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. повышение эффективности использования накопительного конденсатора, повышение надежности работы блока управления в аварийном режиме одновременного срабатывания коммутирующих тиристоров и снижение массогабаритных показателей.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе ультразвуковой очистки теплоагрегатов от отложений, включающем применение двух или более групп магнитострикционных преобразователей, в обмотках возбуждения которых формируют пачки силовых токовых импульсов с помощью пар коммутирующих элементов по числу групп магнитострикционных преобразователей, выявление аварийного режима одновременного открытого состояния обоих коммутирующих элементов каждой пары и формирование сигнала запрета на поступление сигналов управления на управляющие входы коммутирующих элементов пары, формируют пачки силовых токовых импульсов в обмотках возбуждения, используя общий однополупериодный выпрямитель и накопительный конденсатор поочередно в разные для каждой группы магнитострикционных преобразователей периоды питающей сети переменного тока, фиксируют наличие аварийного режима по совпадению во времени положительного знака производной токов через коммутирующие элементы пары.

Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в формировании пачек силовых токовых импульсов в обмотках возбуждения с использованием общего однополупериодного выпрямителя и накопительного конденсатора поочередно в разные для каждой группы магнитострикционных преобразователей периоды питающей сети переменного тока, фиксировании наличия аварийного режима по совпадению во времени положительного знака производной токов через коммутирующие элементы пары.

Для достижения названного технического результата в устройство, содержащее силовой трансформатор, две группы магнитострикционных преобразователей, каждый из которых имеет обмотку возбуждения с выведенной средней точкой, выпрямительный диод, анод которого подключен к первой клемме вторичной обмотки силового трансформатора, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с катодом выпрямительного диода, а второй вывод - со второй клеммой вторичной обмотки силового трансформатора, коммутирующие конденсаторы, подсоединенные соответственно одной обкладкой к среднему выводу обмотки возбуждения магнитострикционного преобразователя, а второй обкладкой - ко второй клемме вторичной обмотки силового трансформатора, две пары коммутирующих тиристоров, блок управления коммутирующими тиристорами, выполненный в виде задающего генератора, триггера, четырех усилителей мощности, четырех трансформаторов, восьми схем И и двух формирователей длительности импульсов прерывания, блок частоты следования импульсов на основе делителя частоты, вход которого соединен с первой клеммой вторичной обмотки силового трансформатора, формирователя длительности импульсов и дифференцирующего каскада, вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход соединен со входом формирователя длительности импульсов, причем выход задающего генератора подключен ко входу триггера и первым входам первой, второй, третьей и четвертой схем И, вторые входы первой и третьей схемы И подключены к прямому выходу триггера, вторые входы второй и четвертой схем И - к инверсному выходу триггера, четвертые входы первой, второй, третьей и четвертой схем И - к выходу формирователя длительности импульсов, а выходы первой, второй, третьей и четвертой схемы И через усилители мощности и трансформаторы - к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, дополнительно введены четыре датчика производной тока и второй триггер, где аноды первых тиристоров пар подключены к катоду диода, катоды вторых тиристоров пар соединены со второй клеммой вторичной обмотки силового трансформатора, катоды первых тиристоров и аноды вторых тиристоров пар соединены соответственно с началами и концами обмоток возбуждения магнитострикционных преобразователей через датчики производной тока, выходы датчиков производной тока в цепи первой пары тиристоров соединены со входами пятой схемы И, выходы датчиков производной тока в цепи второй пары тиристоров - со входами шестой схемы И, выход пятой схемы И подключен через первый формирователь длительности импульсов прерывания к первому входу седьмой схемы И, выход шестой схемы И - через второй формирователь длительности импульсов прерывания к первому входу восьмой схемы И, ко вторым входам седьмой и восьмой схем И подсоединены соответственно прямой и инвертирующий выходы второго триггера, входом подсоединенного к выходу дифференцирующего каскада, выход седьмой схемы И подключен к третьим входам первой и второй схемы И, выход восьмой схемы И - к третьим входам третьей и четвертой схем И, а в качестве датчика производной тока использован трансформатор с магнитопроводом, не насыщающимся в процессе измерения тока.

Сущность предложения заключается в увеличении эффективности использования однополупериодного выпрямителя и накопительного конденсатора за счет использования их одних вместо двух однополупериодных выпрямителей и двух конденсаторов для двух пар коммутирующих элементов путем разнесения моментов этого использования в разные периоды напряжения питающей сети, достигнутого введением в блок управления коммутирующими тиристорами дополнительного триггера, оригинального соединения элементов блока управления тиристорами, элементов силовой части и в повышении надежности работы блока управления в аварийном режиме одновременного открытого состояния двух тиристоров с помощью включения в силовую часть устройства датчиков производной тока, построенных в виде трансформаторов с сердечниками, не насыщающимися в процессе измерения тока.

Структурная схема реализующего предлагаемый способ частного случая устройства с одним магнитострикционным преобразователем в каждой группе приведена на фиг. 2, где приняты следующие обозначения:
1 - силовой трансформатор;
2 - диод;
3 - накопительный конденсатор;
4, 5, 6, 7 - тиристоры;
8, 9 - коммутирующие конденсаторы;
10, 11 - обмотки возбуждения магнитострикционных преобразователей;
12, 13, 14, 15 - датчики производной тока;
16 - блок частоты следования импульсов;
17 - блок управления тиристорами;
18 - делитель частоты;
19 - дифференцирующий каскад;
20 -формирователь длительности импульсов;
21, 23 -триггер;
22 - задающий генератор;
24, 25, 26, 27 - трансформаторы;
28, 29, 30, 31 -усилители мощности;
32, 33 - формирователи длительности импульсов прерывания;
34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 - элементы <И>; (очевидно, при необходимости количество подключаемых магнитострикционных преобразователей легко может быть увеличено до необходимого количества).

Это устройство содержит силовой трансформатор 1, диод 2, подключенный анодом к "первой" клемме вторичной обмотки силового трансформатора 1 и служащий в качестве однополупериодного выпрямителя, накопительный конденсатор 3, обкладки которого подключены к катоду диода 2 и "второй" клемме вторичной обмотки силового трансформатора 1, первую 4, 5 и вторую 6, 7 пару тиристоров, где аноды тиристоров 4 и 6 соединены с общей точкой диода 2 и накопительного конденсатора 3, катоды тиристоров 5 и 7 - со "второй" клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1, коммутирующие конденсаторы 8 и 9, две группы магнитострикционных преобразователей, каждая из которых представлена соответственно обмотками возбуждения 10 и 11, средние точки которых через коммутирующие конденсаторы 8 и 9 соединены со "второй" клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1, датчики производной тока 12 и 13, через которые обмотка 10 подсоединена к катоду тиристора 4 и аноду тиристора 5, датчики производной тока 14 и 15, через которые обмотка 11 подсоединена к катоду 6 и аноду 7 через датчики тока 14 и 15, блок 16 частоты следования импульсов, блок 17 управления тиристорами, причем блок 16 выполнен в виде последовательно соединенных делителя частоты 18, дифференцирующего каскада 19 и формирователя длительности импульсов 20. Кроме того, к выходу дифференцирующего каскада 19 подключен вход триггера 21, а вход делителя частоты соединен с первой клеммой вторичной обмотки силового трансформатора 1.

Блок 17 управления тиристорами содержит задающий генератор 22, триггер 23, трансформаторы 24, 25, 26 и 27, усилители мощности 28, 29, 30 и 31, выходы которых подключены к входным обмоткам соответственно первого 24, второго 25, третьего 26 и четвертого 27 трансформаторов, выходные обмотки которых соединены соответственно со входами управления тиристоров 4, 5, 6 и 7, формирователи длительности импульсов прерывания 32 и 33, элементы И 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 и 41. При этом выход задающего генератора 22 подключен ко входу триггера 23 и первым входам схем И 38, 39, 40 и 41, прямой выход триггера 23 - ко вторым входам элементов И 38 и 40, инверсный выход триггера 23 - ко вторым входам элементов И 39 и 41, третьи входы элементов И 38 и 39 подключены к выходу элемента И 36, входы которого подключены к прямому выходу триггера 21 и выходу первого формирователя длительности импульсов прерывания 32, третьи входы элементов И 40 и 41 подключены к выходу элемента И 37, входы которого подключены к инверсному выходу триггера 21 и выходу второго формирователя длительности импульсов прерывания 33, четвертые выходы элементов И 38, 39, 40 и 41 соединены с выходом формирователя 20.

Выходы датчиков производной тока 12 и 13 подключены ко входам элемента И 34, выходы датчиков производной тока 14 и 15 подключены ко входам элемента И 35, выход элемента И 34 связан со входом первого формирователя длительности импульсов прерывания 32, выход элемента 35 связан со входом второго формирователя длительности импульсов прерывания 33.

Работает устройство следующим образом. Заряд накопительного конденсатора 3 происходит в положительные полупериоды напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора 1. Блоком частоты следования импульсов 16 при поступлении сигнала со вторичной обмотки силового трансформатора 1 формируется сигнал длительности импульсов таким образом, чтобы он приходился на отрицательный полупериод напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора 1 во избежание перегрузки силового трансформатора 1 и диода 2.

Кроме того, с помощью триггера 21 обеспечивается поочередное управление той или иной парой коммутирующих тиристоров, т.е. разрешающий сигнал с триггера 21 поступает через элементы И 36 или 37 при наличии на вторых входах последних положительного потенциала с выходов первого 32 и (или) второго 33 формирователя длительности импульсов прерывания на элементы И 38, 39 или на элементы И 40,41.

Коммутирующий тиристор 4(5) или 6(7) открывается после прихода импульса на его вход управления с соответствующего выхода блока 17 управления коммутирующими тиристорами. При открытом первом 4 или 6 коммутирующем тиристоре происходит заряд коммутирующего конденсатора 8 или 9 через половину обмотки 10 или 11 возбуждения магнитострикционного преобразователя в виде части колебательного процесса до запирания коммутирующего тиристора под действием обратного напряжения с зарядившегося коммутирующего конденсатора 8 или 9. При открывании второго в паре коммутирующего тиристора 5 или 7 коммутирующий конденсатор 8 или 9 разряжается через вторую половину обмотки 10 или 11 возбуждения магнитострикционного преобразователя. Поочередное прохождение импульсов тока через части обмотки 10 или 11 возбуждения вызывает генерирование магнитострикционными преобразователями ультразвуковых импульсов в теплоагрегате, посредством которых производится очистка рабочих поверхностей.

В аварийном режиме работы устройства коммутирующие тиристоры 4 и 5 или 6 и 7 открыты одновременно, что вызывает перегрузку силовой цепи и может привести к выходу из строя элементов устройства. Частота поступления пачек импульсов на управляющие входы коммутирующих тиристоров 4, 5, 6 и 7 с выхода блока 17 кратна частоте напряжения сети fc, частота f1/2, длительность Т1 импульсов в пачке определяются задающим генератором 22.

Длительность Т1 зависит от параметров коммутирующих тиристоров 4, 5, 6 и 7, а количество импульсов в пачке и интервал времени между пачками определяются энергетическими возможностями элементов устройства и характеристиками теплоагрегата.

Сигнал со вторичной обмотки силового трансформатора 1, проходя через делитель частоты 18, дифференцирующий каскад 19 и формирователь длительности импульсов 20, преобразуется в последовательность импульсов, частота следования и длительность которых равны fо/k1; T2. Высокий потенциал на выходе формирователя длительности импульсов 20 является разрешающим для формирования импульсов управления на всех выходах блока 17. Высокий потенциал на прямом выходе триггера 21 разрешает формирование сигналов управления для тиристоров 4 и 5, а на инверсном выходе - для тиристоров 6 и 7. Высокий потенциал на прямом выходе триггера 23 разрешает формирование сигнала управления тиристорами 4 или 6, на инверсном выходе - тиристорами 5 или 7.

Импульсы с выхода задающего генератора 22, частота следования которых равна f1, поступают на счетный вход триггера 23, срабатывающего по положительным фронтам этих импульсов, и поочередно проходят соответственно через элементы И 38 и 39 или И 40 и 41, усилители мощности 28 и 29 или 30 и 31 на первичные обмотки трансформаторов 24 и 25 или 26 и 27. При этом на выходных обмотках трансформаторов 24 и 25 или 26 и 27 формируются соответственно импульсы. В нормальном режиме работы устройства первый (второй) тиристор открывается после начала импульса на его управляющем входе и закрывается до прихода импульса на другой тиристор одной и той же пары. При этом выходные сигналы датчиков производной тока, поступающие на вход элемента И 34 во время работы коммутирующих тиристоров 4 и 5 или на вход элемента И 35 во время работы тиристоров 6 и 7, разнесены во времени, поэтому на выходах элементов И 34 и 35 стоит потенциал низкого уровня, в результате с выходов первого 32 и второго 33 формирователя длительности импульсов прерывания на входы элементов И 36 и 37 поступает разрешающий потенциал высокого уровня. В аварийном режиме, если, например, одновременно в открытом состоянии оказываются тиристоры 4 и 5, то на оба входа элемента И 34 поступают с датчиков производной тока 12 и 13 потенциалы высокого уровня, свидетельствующие об открытом состоянии обоих тиристоров 4 и 5. В результате на выходе элемента И 34 появляется высокий потенциал, который поступает на первый вход формирователя длительности импульсов прерывания 32, что приводит к появлению на выходе последнего запрещающего сигнала низкого уровня, который поступает на элемент И 36, запрещая тем самым появление управляющих импульсов на входах управления тиристоров 4 и 5 на время, определяемое формирователем длительности импульсов прерывания 32. По истечении этого времени формирователь длительности импульсов прерывания 32 возвращается в исходное состояние, т.е. на его выходе снова восстанавливается потенциал высокого уровня, тем самым разрешая выдачу управляющих сигналов на входы управления тиристоров 4 и 5. Использование в качестве датчиков производной тока трансформатора с магнитопроводом, не насыщающимся в процессе измерения тока, позволяет иметь информацию о наличии тока в условиях, когда через датчик производной тока протекают практически однонаправленные импульсы тока, намагничивающие сердечник в одном направлении. В качестве материала для такого сердечника могут использоваться Мо-пермаллой или альсифер, обладающие в отличие от ферромагнетиков способностью не насыщаться в достаточно сильных магнитных полях (см. например, Е.С.Бландина, Р.Е.Левина "Выбор магнитного материала для дросселей ключевых стабилизаторов вторичных источников питания на частоту до 200 кГц", - Электронная техника. Сер. Радиодетали и радиокомпоненты, 1983, вып. 2(51), с. 30-33). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность работы однополупериодного выпрямителя и накопительного конденсатора за счет их использования для двух комплектов коммутирующих тиристоров и магнитострикционных преобразователей, в отличие от известного устройства, где для этой цели применяется вместо одного два однополупериодных выпрямителя и два накопительных конденсатора, применение же для построения защиты элементов устройства от аварийного режима (одновременного открывания двух тиристоров) датчиков производной тока в виде трансформатора с сердечником, не насыщающимся в процессе измерения тока, как показали проведенные исследования, резко повысило надежность работы этой защиты. Предложение предполагается реализовать в ультразвуковых генераторах типа USP-900 и USP-1000, серийное изготовление которых должно начаться в 1997 г.

Изобретение относится к области ультразвукового приборостроения, может найти применение для очистки от отложений внутренних и наружных теплопередающих поверхностей и каналов теплоагрегатов в теплоэнергетике, на судах речного транспорта и т. д. В результате использования изобретения повышается эффективность использования накопительного конденсатора, повышается надежность блока управления коммутирующими тиристорами в аварийном режиме одновременного срабатывания коммутирующих тиристоров и снижаются массогабаритные показатели. Результат достигается за счет увеличения эффективности использования однополупериодного выпрямителя и накопительного конденсатора для двух пар коммутирующих элементов путем разнесения моментов этого использования в разные периоды напряжения питающей сети, путем введения в блок управления дополнительного триггера и соединения элементов блока управления тиристорами, элементов силовой части и с помощью включения в силовую часть устройства датчиков производной тока, построенных в виде трансформаторов с сердечниками, не насыщающимися в процессе измерения тока. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ ультразвуковой очистки теплоагрегатов от отложений, включающий применение двух или более групп магнитострикционных преобразователей, в обмотках возбуждения которых формируют пачки силовых токовых импульсов с помощью пар коммутирующих элементов по числу групп магнитострикционных преобразователей, выявление аварийного режима одновременного открытого состояния обоих коммутирующих элементов каждой пары и формирование сигнала запрета на поступление сигнала управления на управляющие входы коммутирующих элементов пары, отличающийся тем, что формируют пачки силовых токовых импульсов в обмотках возбуждения, используя общий однополупериодный выпрямитель и накопительный конденсатор поочередно в разные для каждой группы магнитострикционных преобразователей периоды питающей сети переменного тока, фиксируют наличие аварийного режима по совпадению во времени положительного знака производной токов через коммутирующие элементы пары. 2. Ультразвуковое устройство для очистки теплоагрегатов от отложений, содержащее силовой трансформатор, две группы магнитострикционных преобразователей, каждый из которых имеет обмотку возбуждения с выделенной средней точкой, выпрямительный диод, анод которого подключен к первой клемме вторичной обмотки силового трансформатора, накопительный конденсатор, один вывод которого соединен с катодом выпрямительного диода, а второй вывод - со второй клеммой вторичной обмотки силового трансформатора, коммутирующие конденсаторы, подсоединенные соответственно одной обкладкой к среднему выводу обмотки возбуждения магнитострикционного преобразователя, а второй обкладкой - ко второй клемме вторичной обмотки силового трансформатора, две пары коммутирующих тиристоров, блок управления коммутирующими тиристорами, выполненный в виде задающего генератора, триггера, четырех усилителей мощности, четырех трансформаторов, восьми схем И и двух формирователей длительности импульсов прерывания, блок частоты следования импульсов на основе делителя частоты, вход которого соединен с первой клеммой вторичной обмотки силового трансформатора, формирователя длительности импульсов и дифференцирующего каскада, вход которого соединен с выходом делителя частоты, а выход соединен со входом формирователя длительности импульсов, причем выход задающего генератора подключен ко входу триггера и первым входам первой, второй, третьей и четвертой схем И, вторые входы первой и третьей схем И подключены к прямому выходу триггера, вторые входы второй и четвертой схем И - к инверсному выходу триггера, четвертые входы первой, второй, третьей и четвертой схем И - к выходу формирователя длительности импульсов, а выходы первой, второй, третьей и четвертой схем И через усилители мощности и трансформаторы - к управляющим электродам коммутирующих тиристоров, отличающееся тем, что дополнительно введены четыре датчика производной тока и второй триггер, где аноды первых тиристоров пар подключены к катоду диода, катоды вторых тиристоров пар соединены со второй клеммой вторичной обмотки силового трансформатора, катоды первых тиристоров и аноды вторых тиристоров пар соединены соответственно с началами и концами обмоток возбуждения магнитострикционных преобразователей через датчики производной тока, выходы датчиков производной тока в цепи первой пары тиристоров соединены со входами пятой схемы И, выходы датчиков производной тока в цепи второй пары тиристоров - со входами шестой схемы И, выход пятой схемы И подключен через первый формирователь длительности импульсов прерывания к первому входу седьмой схемы И, выход шестой схемы И через второй формирователь длительности импульсов прерывания - к первому входу восьмой схемы И, ко вторым входам седьмой и восьмой схем И подсоединены соответственно прямой и инвертирующий выходы второго триггера, входом подсоединенного к выходу дифференцирующего каскада, выход седьмой схемы И подключен к третьим входам первой и второй схем И, выход восьмой схемы И - к третьим входам третьей и четвертой схем И. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в качестве датчика производной тока использован трансформатор с магнитопроводом, не насыщающийся в процессе измерения тока.