Технология регенерации трубопроводов

Осмотр внутренней поверхности трубопроводов холодной и горячей воды при ремонте показал, что они покрыты толстым слоем шлака и окислов металлов, которые частично перекрыли просвет трубы. Пропускная способность трубопровода снизилась и для поддержания исходной производительности требуется повышенное давление в системе тепло-водоснабжения, что приводит к разрыву трубопровода и авариям.

На непредвиденный ремонт расходуются большие материальные затраты и время.В воду отопительных систем добавляют химические вещества замедляющие рост накипи, в питьевую воду добавляют хлор для уничтожения болезнетворных бактерий. Выполняя положительные функции, эти химические вещества ускоряют износ стенок трубопроводов.

Запуск трубопровода после ремонта всегда сопровождается выбросом большого количества шлака и окислов металлов, после слива ржавой воды количество примесей в ней снижается, но часть шлаков остаётся в местах стыков труб и на поверхности трубопроводов в виде налёта, который легко удаляется механическим воздействием. Наличие в системах водоснабжения фильтров позволяет собрать и удалить этот шлак, но они не везде установлены, неочищенная от примесей вода приводит к износу трубопроводов и запорной арматуры.

Ускоренный расход воды не в состоянии вымыть примеси из стыков трубопровода или перевести их в взвешенное состояние для облегчения ликвидации отложений. Нереально очищать трубы простукиванием, с целью срыва отложений с внутренней поверхности, хотя на дачных водопроводах это практикуется.

Поляризация солей и минералов, содержащихся в воде с помощью электромагнитных преобразователей позволяет очищать поступающую воду, препятствуя их осаждению на поверхность трубопроводов. Предложенная автором технология регенерации позволяет очистить трубопроводы от застарелых осадков, поляризация которых не даёт положительных результатов по их устранению.

Не все взвешенные в воде соли металлов поляризуются в электромагнитном поле или могут получить электрический потенциал, такие частицы подвержены к механическому налипанию на стенки трубопровода.

Принцип ультразвукового снятия загрязнения с поверхностей уже давно применяется в технике, медицине и других отраслях.
Щёткой очистить внутреннюю часть трубы невозможно, выход в ультразвуковой активации кристаллов с последующим их переносом в жидкость.

Механическая энергия раскачивает кристаллы окислов железа и сульфатов калия и магния, через небольшое время они отрываются и смываются проточной водой, поверхность трубы очищается. Ультразвуковое электронное устройство позволяет отделить соли и минералы от поверхности трубопровода и поддерживать их во взвешенном состоянии до осаждения в фильтрах, откуда они механически удаляются.

Работа регенератора очистки трубопроводов основана на преобразовании энергии ультразвукового излучения головки излучателя в механические колебания осаждённых на поверхности трубопроводов кристаллов с последующим их удалением.

Частота преобразователя выбрана из условий переносимости человеком и животными, так она должна превышать 20 килогерц, не вызывая беспокойства при ультразвуковом излучении прибора, возможно влияние на крыс и мышей при установке прибора в подвале помещения.

Генератор частоты выполнен на аналоговом интегральном таймере DA1. В функциональный состав микросхемы входят: два компаратора, RS –триггер, выходной усилитель и транзисторный ключ. Резисторы внутреннего делителя позволяют задать пороговое напряжение для верхнего компаратора 2/3 Uп, и нижнего 1/3 Uп. Управление выходным напряжением выполняется по двум входам (выводы 2 и 6 ). С целью снижения мощности на питание устройства регенерации трубопроводов импульс тока регенерации выбран коротким по времени и большим по амплитуде. Это стало возможным при использовании трансформатора на ферритовом сердечнике, который позволяет преобразовать мощный низковольтный импульс первичной обмотки в высоковольтный - вторичной обмотки, с подачей его на ультразвуковой излучатель. Время импульса не превышает нескольких микросекунд, а время пауза в десятки раз длиннее.

Кратковременная мощность в импульсе может достигать десятки ватт, при среднем потреблении от источника тока мощности в сотни раз меньше.
Большая пауза между импульсами позволяет снизить температуру радиоэлементов схемы до рабочего состояния при скважности в 10 -15%.

Значение времени заряда и разряда внешней цепи интегрального таймера, зависит от ёмкости конденсатора С1 и номинала резисторов R2, R3, R4. Время заряда равно Т1= 0,69 (R2+R3)C1, время разряда 0,69 R4 C1.
Общее время цикла равно Т= Т1+Т2 - сумме времени заряда и разряда, скважность D= T1/Т- отношение цикла заряда к общему времени цикла.
Для удобства установки режима регенерации в схему введены: регулятор R3- скважности импульсов и R6 - частоты регенерации.

От значения этих величин зависят качественные показатели устройства. Выбором частоты и скважности импульса таймера можно достичь резонанса колебаний кристаллического налёта на трубах. При совпадении частоты генератора с колебаниями кристаллов осадков происходит резонанс, в результате которого очистка внутренних стенок трубы идёт более интенсивно. Уменьшением сопротивления резистора R3 - времени заряда, снижается скважность импульсов, а уменьшением сопротивления резистора R6 регулятора частоты, при уменьшении напряжения на выводе 5 таймера снизится длительность импульса, увеличивается частота на выходе 3 таймера, что приведёт к модификации схемы и снижению выходной мощности. Модификация схемы не влияет на паузу в цикле импульса.

Импульс тока прямоугольной формы снятый с выхода 3 таймера, усиливается двухтактным усилителем мощности на транзисторах разной проводимости VT1 и VT2 и поступает на первичную обмотку трансформатора Т1, где преобразуется во вторичной обмотке с повышением напряжения за счёт разницы в количестве витков. Резистор R5 ограничивает токи управления, защищая транзисторы от пробоя.

Импульсное напряжение прямоугольной формы со вторичной обмотки трансформатора Т1 поступает на пьезоэлектрический ультразвуковой излучатель BZ1. Амплитуда напряжения на вторичной обмотке импульсного трансформатора может превышать тысячу вольт без нагрузки, под нагрузкой напряжение составляет 36-48 вольт.

Диод VD2 в первичной цепи импульсного трансформатора Т1 защищает транзисторы от пробоя импульсом обратного тока. Трансформатор Т1 гальванически развязан от источника питания, путём включения в средние точки моста - соединение конденсаторов фильтра С3 и С4 и эмиттеров транзисторов VT1, VT2.

 Зарядная цепь и программируемый таймер питаются от стабилизированного источника тока на аналоговом стабилизаторе -микросхеме DA2.
Питание схемы регенератора трубопровода выполнено на сетевом трансформаторе Т2, и диодном мосте на импульсных диодах VD3-VD6. В первичной цепи установлены предохранитель защиты от коротких замыканий FU1 и выключатель сети SA1.

Наладка схемы устройства заключается в установке частоты и скважности импульсов генератора на таймере DA1, при которых идёт максимальное отслоение кристаллов сульфатов и окислов железа от внутренней поверхности трубопровода.

Интенсивность работы схемы устройства регенерации подбирается регулировкой резисторов R3 и R6. При установке прибора на трубопровод ультразвуковой излучатель BZ1 крепится скобой к трубе, электронный прибор устанавливается отдельно и соединяется с излучателем высоковольтным изолированным кабелем сечением 2*0,5 мм, длиной не более трёх - пяти метров. Количество излучателей подбирается опытным путём, но не менее двух, на отходящую линию – стояк, располагать излучатели можно на расстоянии до трёх метров от врезки холодной или горячей воды. Испытания и регулировку схемы прибора следует предварительно проводить в сухом помещении, с соблюдением техники безопасности. Частоту выше 12 килогерц человеческое ухо не воспринимает и проверить генерацию таймера при отсутствии частотомера или осциллографа можно временным понижением частоты генерации, при подпайке к конденсатору С1 дополнительной ёмкости в 0, 01 мкФ. Иногда ультразвуковая частота прослушивается на резонансе гармоник, которые содержатся в прямоугольном импульсе генератора. После проверки работоспособности всей схемы на пониженной частоте, временный конденсатор следует удалить. Излучатель перед эксплуатацией залить эпоксидной смолой в подходящем по размерам корпусе, внутреннюю часть временного корпуса перед заливкой необходимо протереть вазелиновым маслом для лёгкого отделения застывшей эпоксидной смолы.

При испытаниях не следует близко приближаться к включенному прибору, чтобы не нанести повреждение слуховому аппарату ультразвуковым давлением излучателя.

Все радиодетали в устройстве применены заводского исполнения : резисторы типа С2-29 и СП5. Конденсаторы К53 и КМ,КД. Диоды VD2-VD6 импульсные на ток более трёх ампер.

Таймер серии 555 является аналогом микросхемы КР1006ВИ1.

Транзисторы установлены на максимальный ток в три ампера, при усилении В более 200 и напряжение не менее ста вольт. Силовой трансформатор питания Т2 выбран на вторичное напряжение в 12 вольт и ток не менее 300 мА типа ТН- 2 или ТПП- 144. Излучатель взят от охранной сирены с головкой типа ЗП на звуковое давление в 120 дБ.

Импульсный трансформатор применён от высокочастотного блока питания мониторов типа РТ-68,730-002-797N, 730-122-H7SE. Низкоомная обмотка используется как первичная, с неё в мониторе снималось напряжение в 12-20 вольт, а высокоомная подключается к ультразвуковому излучателю как повышающая или намотать самостоятельно на кольце2000НН диаметром 24-36мм. 86 витков первичной обмотки диаметром 0.23 мм и 1200 витков вторичной обмотки диаметром 0.06 мм. Предварительно перед намоткой провода проложить прокладку и кольцо для удобства намотки разломить, по окончанию работы склеить.

Литература:
1) И.П.Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы.
2) А.Ильин. Измеритель частоты пульса.

Теги:

• 555
• Sprint-Layout