一种智能节能变频电子除垢系统及控制方法与流程

1.本发明涉及电子除垢系统技术领域，特别涉及一种智能节能变频电子除垢系统及控制方法。


背景技术：

2.在工业和日常生活中，冷热水的转换都会产生水垢问题，采用除垢的方法就是电子除垢系统产生高频电磁场，电子除垢的优点是除垢、防垢、防锈及杀菌除藻等，其原理主要是电场对水中阴阳离子产生高速碰撞，生成晶体状颗粒，使其丧失聚合的条件，减少水垢的生成。电场的作用使得水中该镁离子往晶体方向转化，使得水中钙镁离子浓度减少，水中溶液离子本身是处于动态平衡过程，由于电场作用使该镁离子浓度降低，会促使结垢的块状物慢慢溶解形成该镁离子，溶解后使得垢层疏松经水流动脱落，达到除垢的目的。
3.现有的电子除垢用固定变频或固定频率，在一个范围内随机扫频，这种方案不管管道有没有水及流量大小和温度高低，始终固定在一个频率范围变动，这种方案严重浪费能源，无法实现智能节能。


技术实现要素：

4.本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种智能节能变频电子除垢系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.一种智能节能变频电子除垢系统，所述系统设置于管道，包括：
6.控制模块，用于根据预设程序输出低功率的方波信号；
7.信号放大模块，用于接收控制模块的方波信号，并转化输出高功率的方波信号
8.线圈模块，用于接收信号放大模块放大后的方波信号，产生高频电磁场作用于所述管道及管道内介质；
9.高导磁铁氧体模块,用于传导线圈模块产生的高频电磁场，并作用于管道介质；
10.信号采集模块，用于采集线圈模块输出的高频电磁场的强弱，并反馈至所述信号放大模块用于调节输出功率；
11.通信模块，用于判断管道是否有液体，以及读取管道液体流速和温度，并向控制模块反馈信号。
12.作为本发明的进一步的方案：所述控制模块采用stm32及stm8系列芯片。
13.作为本发明的进一步的方案：所述线圈模块产生高频电磁场作用于高导磁铁氧体模块在管道周向形成环状闭合的高频电磁场。
14.作为本发明的进一步的方案：所述信号放大模块采用光耦隔离及mos管，用于放大输出功率。
15.作为本发明的进一步的方案：所述通信模块采用的是rs485或mbus模块，用于读取管道介质相关数据。
16.一种包括如上任一项所述的一种智能节能变频电子除垢系统的控制方法，具体步
骤包括：
17.通过通信模块实时读取管道流速、温度及管道状态，实时调节变频周期速率；
18.根据获取实时的管道流速、温度及管道状态，控制模块根据获取参数判断是否输出控制信号；
19.根据管道流速及温度计算最大的变频周期，判断系统运行的最优运行频率范围。
20.作为本发明的进一步的方案：所述根据管道流速及温度获取最大的变频周期的具体步骤包括：
21.通过线圈模块产生电磁场信号作用于管道及管道内介质传播，获取电磁场传播距离；
22.根据管道状态，及频率变化周期公式确定变频最大周期t；
23.所述频率变化周期公式为：
24.t＝3.6π*d*s/v；
25.式中，d为管道直径，s为电磁场信号双向传播距离，v为管道流速。
26.作为本发明的进一步的方案：根据管道情况实时调整变化速率的具体步骤包括：
27.预设若干个频率作用于管道；
28.在一个频率变化周期t内，变频的速率与管道的流速、温度及管道状态建立对应函数关系；
29.通过控制单个频率变动时间，得到单个频率跳动最慢时间，将管道数据与控制模块结合反馈调节。
30.作为本发明的进一步的方案：控制模块通过通信模块实时读取管道流速v，温度t，管道状态s调整变频速率的具体步骤包括：
31.若流速v＝0，温度t及管道状态s为任意值，则控制模块不输出控制信号，系统处于休眠状态；
32.若流速v≠0，温度t及管道状态s为任意值，则控制模块不输出控制信号，系统处于休眠状态；
33.若流速v≠0，温度t大于等于预设临界值，管道状态s为空管状态，则控制模块不输出控制信号，系统处于休眠状态。
34.与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
35.通过采用上述的技术方案，利用设置在管道的通信模块采集管道内的流速、温度及管道状态，再通过运算后利用控制模块及信号放大模块释放信号，通过线圈模块与高导磁铁氧体模块的配合产生变频的电磁场作用于管道及管道内介质。同时根据信号采集模块反馈磁场强弱信号，进行电磁场的调节。从而实现了根据流速和水温来计算效率最高情况下的最大变频周期及智能调节频率，达到智能节能省电的目的。解决现有方案的固定频率导致的资源浪费。
附图说明
36.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
37.图1为本技术公开的一些实施例的智能节能变频电子除垢系统的结构示意图；
38.图2为本技术公开的一些实施例的智能节能变频电子除垢系统的控制方法示意
图。
39.图中：1、控制模块；2、信号放大模块；3、高导磁铁氧体模块；4、信号采集模块；5、通信模块；6、线圈模块。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.请参考图1，本发明实施例中，一种智能节能变频电子除垢系统，所述系统设置于管道，包括：
42.控制模块1，用于根据预设程序输出低功率的方波信号；
43.信号放大模块2，用于接收控制模块1的方波信号，并转化输出高功率的方波信号
44.线圈模块6，用于接收信号放大模块2放大后的方波信号，产生高频电磁场作用于所述管道及管道内介质；
45.高导磁铁氧体模块3,用于传导线圈模块6产生的高频电磁场，并作用于管道介质；
46.在一些具体的实施例中，所述线圈模块6设置有用于所述管道周向形成环状电磁场的高导磁铁氧体模块3。
47.信号采集模块4，用于采集线圈模块6输出的高频电磁场的强弱，并反馈至所述信号放大模块2用于调节输出功率；
48.通信模块5，用于判断管道是否有液体，以及读取管道液体流速和温度，并向控制模块1反馈信号。
49.具体的，智能节能变频电子除垢系统启动，首先控制模块1输出低功率的方波信号，方波信号经过信号放大模块2后，输出高功率的方波信号，线圈模块6接收方波信号后，产生高频电磁场，并配合高导磁铁氧体模块3形成闭合的环状的高频电磁场作用于管道及管道内介质。同时信号采集模块4采集高频电磁场的强弱反馈给信号放大模块2调节输出功率。而通过通信模块5采集管道液体流速、温度及判断管道是否有液体，反馈给控制模块1，从而调整变频的速率，以及判断是否需要输出控制信号。
50.具体实施方式中，所述控制模块1采用stm32及stm8系列芯片。
51.在一些具体实施例中，所述线圈模块6产生高频电磁场作用于高导磁铁氧体模块3在管道周向形成环状闭合的高频电磁场。
52.在一些具体的实施例中，所述信号放大模块2采用光耦隔离及mos管，用于放大输出功率。
53.在一些具体的实施例中，所述通信模块5采用的是rs485或mbus模块，用于读取管道介质相关数据。
54.如图2所示，一种包括如上任一项所述的一种智能节能变频电子除垢系统的控制方法，具体步骤包括：
55.通过通信模块5实时读取管道流速、温度及管道状态，实时调节变频周期速率；
56.根据获取实时的管道流速、温度及管道状态，控制模块1根据获取参数判断是否输
出控制信号；
57.根据管道流速及温度计算最大的变频周期，判断系统运行的最优运行频率范围。
58.在一些具体的实施例中，所述根据管道流速及温度获取最大的变频周期的具体步骤包括：
59.通过线圈模块6产生电磁场信号作用于管道及管道内介质传播，获取电磁场双向传播距离s；具体的，如果变频速度过慢，管道中介质部分并未被所有的电磁场频率范围内所作用，这样电子除垢的效率会降低。
60.根据管道状态，及频率变化周期公式确定变频最大周期t；
61.所述频率变化周期公式为：
62.t＝3.6π*d*s/v；
63.式中，d为管道直径，s为电磁场信号双向传播距离，v为管道流速。
64.对于确定的管道介质及管道材质，电磁场传播距离也固定时，可以确定变频的最大周期t。
65.在一些具体的实施例中，根据管道情况实时调整变化速率的具体步骤包括：
66.预设若干个频率作用于管道，如包括n个频率；
67.根据频率变化周期公式，及在一个频率变化周期t内，所有的频率都扫频一次周期不能大于t。如果大于t部分管道水可能没有作用，这样降低除垢仪的效果，变频的速率与管道的流速、温度及管道状态建立对应函数关系；
68.通过控制单个频率变动时间，得到单个频率跳动最慢时间，将管道数据与控制模块1结合反馈调节。
69.所述单个频率变动时间t0＝3.6π*d*s/(v*n)，具体的，通过程序控制延时函数时间为t0来实现单个频率跳动的最慢时间，实际这个是最慢的极限，正常情况下是要小于这个时间,通过这些参数实现管道数据与控制模块1相结合，反馈调整达到智能调节的目的。
70.在一些具体的实施例中，控制模块1通过通信模块5实时读取管道流速v，温度t，管道状态s调整变频速率的具体步骤包括：
71.管道特殊情况处理：
72.若流速v＝0，温度t及管道状态s为任意值，则控制模块1不输出控制信号，系统处于休眠状态；
73.若流速v≠0，温度t小于预设临界值及管道状态s为任意值，则控制模块1不输出控制信号，系统处于休眠状态；
74.若流速v≠0，温度t大于等于预设临界值，管道状态s为空管状态，则控制模块1不输出控制信号，系统处于休眠状态；
75.若流速v≠0，温度t大于等于预设临界值，管道状态s为介质流动状态，则控制模块1根据通信模块5获取的参数，计算最大变频周期，根据计算周期调整实际变频周期，输出控制信号，系统处于最优状态运行。
76.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。