一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法及装置

技术特征：
1.一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢装置，其特征在于：包括主控芯片、驱动模块、交变磁场发生器、感应电流采集模块和微型工控机，所述交变磁场发生器的输出端连接所述感应电流采集模块的输入端，所述感应电流采集模块实时采集交变磁场作用下水体中的感应电流，并将数据传输至微型工控机进行处理，所述微型工控机处理结果将更新后的最佳交变磁场参数反馈至所述主控芯片，所述主控芯片对所述驱动模块发出调节磁场频率和磁感应强度的控制信号，使所述驱动模块输出对应频率和幅值的交变方波至所述交变磁场发生器的输入端，使所述交变磁场发生器产生更新后的交变磁场，根据水体的状态实时更新交变磁场参数。2.根据权利要求1所述的一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢装置，其特征在于：所述驱动模块包含电压放大电路、可变电容器、直流电压源和ipm模块，所述电压放大电路将主控芯片调节磁场频率和磁感应强度的控制信号放大，用以调节可变电容器，使交变磁场发生器进入谐振工作状态，实现频率的选定，驱动直流电压源设定输出的电压值，随后两者的输出信号共同驱动ipm模块，使其输出对应频率和幅值的交变方波至所述交变磁场发生器的输入端，实现交变磁场频率f和磁感应强度b的调节。3.根据权利要求1所述的一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢装置，其特征在于：所述交变磁场发生器包含缠绕于外管道上的激磁线圈绕组和放置于水体内部的感应线圈绕组，所述感应线圈绕组缠绕于水体中的内管道上，内管道的外侧和内侧均有水体流过，所述感应线圈绕组的总长度小于内管道的长度，所述激磁线圈绕组和所述感应线圈绕组均采用低阻抗金属导线缠绕而成，所述激磁线圈绕组以若干匝多层的形式缠绕于外管道上，所述感应线圈绕组以若干匝单层的形式缠绕于内管道上，所述激磁线圈绕组和感应线圈绕组的长度相同，所述激磁线圈绕组的输入端与所述驱动模块的输出端相连，用于产生作用于水体的交变磁场，所述感应线圈绕组的输出端与所述感应电流采集模块的输入端相连，用于产生实时反映水体状态的感应电流。4.根据权利要求1所述的一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢装置，其特征在于：所述交变磁场发生器时刻工作在谐振状态，通过在所述交变磁场发生器的回路中串或并入一个可变电容器，所述主控芯片根据所需的磁场频率调节可变电容器的电容值，使交变磁场发生器进入谐振工作状态，进而在改变交变磁场频率的同时保持磁感应强度不受影响。5.一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1建立全工况无水体状态下感应电流数据库；步骤2比较全工况有、无水体状态下感应电流值，得到最佳交变磁场参数；步骤3根据更新后的最佳交变磁场参数调节所述交变磁场发生器产生的交变磁场；步骤4根据当前水体的阻垢状态自适应更新最佳交变磁场参数；步骤5循环步骤2-步骤4，确保时刻以最佳交变磁场参数处理水体，得到最优的阻垢效果。6.根据权利要求5所述的基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法，其特征在于：所述步骤1具体为：在水体处理的准备阶段，在主控芯片内部设置初始交变磁场参数即初始的交变磁场频率f0和磁感应强度b0、交变磁场频率参数变化的上下限f
max
及f
min
、磁感应强度参数变化的上下限b
max
及b
min
、调磁场频率步长δf、调磁感应强度步长δb和最佳交变磁场参
数运行时间t，参数设置完成后，在无水体的状态下，由所述主控芯片发送控制信号，以f0和b0为初始参数，控制f和b按照δf和δb进行一次遍历下限到上限的全工况扫描过程，并且每一种交变磁场参数对应的工况要保持一段时间，各个交变磁场参数下得到的无水体感应电流值i
空白
通过所述感应电流信号采集模块上传至微型工控机进行存储，用以建立全工况无水体状态下感应电流数据库，用于后续的数据处理。7.根据权利要求5所述的基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法，其特征在于：所述步骤2具体为：在水体处理的初始阶段，重复步骤1进行一次全工况扫描过程，将各个交变磁场参数下得到的水体感应电流值i
实测
通过所述感应电流信号采集模块上传至微型工控机，在所述微型工控机内对数据进行处理，将各个交变磁场参数下对应的i
实测
与步骤1中得到的i
空白
作差，得到感应电流差值δi，选择最小δi
min
所对应的交变磁场参数作为该初始水体状态下的最佳交变磁场参数。8.根据权利要求5所述的基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法，其特征在于：所述步骤3具体为：微型工控机根据处理结果将步骤2中更新的最佳交变磁场参数反馈至主控芯片，所述主控芯片对驱动模块发出调节磁场频率和磁感应强度的控制信号，使所述驱动模块输出对应频率和幅值的交变方波至所述交变磁场发生器的输入端，使所述交变磁场发生器以更新后的磁场频率和磁感应强度的交变磁场对水体进行阻垢处理。9.根据权利要求5所述的基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法，其特征在于：所述步骤4具体为：所述交变磁场发生器使用步骤3中得到最佳交变磁场参数对水体的处理周期为t，在处理的过程中微型工控机实时检测δi的变化，若当前时刻的δi
t
小于或等于上一时刻的δi
t-1
，则认为该交变磁场参数在当前时刻仍然具有阻垢效果，继续以该交变磁场参数对水体进行处理，t时刻后主控芯片发出控制信号使所述交变磁场阻垢装置进入全工况扫描过程，为当前水体状态更新最佳交变磁场参数，重复步骤2和3，若当前时刻的δi
t
大于上一时的δi
t-1
，则说明当前的交变磁场参数不能满足当前水体状态的最佳阻垢要求，所述微型工控机将会反馈给主控芯片一个控制信号，中断当前交变磁场参数的处理进程，并进入全工况扫描过程，自动更新适合当前水体状态的最佳交变磁场参数，重复步骤2和3。10.根据权利要求5所述的基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法，其特征在于：所述步骤5具体为：循环步骤2至4，所述交变磁场阻垢装置自动稳定运行，并根据水体的实时状态，自适应的更新所述交变磁场发生器产生交变磁场的磁场频率和磁感应强度，确保时刻以最佳交变磁场参数处理水体，得到最优的阻垢效果。

技术总结
本发明提供了一种基于感应电流信号反馈的交变磁场阻垢方法及装置，通过交变磁场发生器的输出端连接感应电流采集模块的输入端，感应电流采集模块实时采集交变磁场作用下水体中的感应电流，微型工控机根据处理结果将更新后的最佳交变磁场参数反馈至主控芯片使驱动模块输出对应频率和幅值的交变方波至交变磁场发生器的输入端，使交变磁场发生器产生更新后参数的交变磁场，根据水体的状态实时更新交变磁场参数，时刻保持最佳的阻垢效果，无需使用水质参数仪表，具有成本低、环保节能、抗干扰能力强和阻垢效果明显等显著优势，能够高效地去除管道中的水垢。去除管道中的水垢。去除管道中的水垢。


技术研发人员：梁延东 王建国 徐雪霏 徐源 张树德 辛红伟 杨彦军 武英杰 王瀛洲 张秀宇
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：2022.02.24
技术公布日：2022/5/31