專利名稱:一種智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于礦井降溫設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器。
背景技術(shù):
礦用空冷器是礦井降溫系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能好壞直接影響到降溫效果??绽淦髟诘V井高溫高濕環(huán)境下運(yùn)行外表面容易結(jié)露,而空氣中的煤塵和巖塵在空冷器外表面容易積塵結(jié)垢,形成附加熱阻,從而降低傳熱系數(shù)和換熱效率,使供冷能力下降,目前礦用空冷器的除垢問題一直沒有得到很好的解決。因此,礦用空冷器在高溫、高濕及高粉塵等惡劣環(huán)境條件下工作,受到礦井降溫末端設(shè)備的限制,在實(shí)際工作中仍存在一些問題(1)空冷器易積垢,堵塞,不易清洗,實(shí)際應(yīng)用中傳熱系數(shù)和換熱效率較低;(2)空冷器結(jié)構(gòu)不夠合 理,體積大,不利于在工作面內(nèi)布置;(3)空冷器的定期檢查塵垢厚度,且為人工清洗空冷器積垢,嚴(yán)重影響了空冷器換熱工作效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷,提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率得到提高的智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器。本實(shí)用新型是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的該智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器,它包括安裝于空冷器外殼內(nèi)的換熱光管,換熱光管的冷凍水進(jìn)口位于其下部,冷凍水出口位于其上部;在空冷器外殼的下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口,在空冷器外殼的上部設(shè)有風(fēng)機(jī)及出風(fēng)口 ;在空冷器外殼內(nèi)的上部安裝有除垢裝置,在空冷器外殼內(nèi)的上部及左右兩邊安裝有紅外線監(jiān)控裝置;紅外線監(jiān)控裝置與安裝于空冷器外殼上的單片機(jī)控制系統(tǒng)相連,單片機(jī)控制系統(tǒng)與除垢裝置相連。更具體地說,所述除垢裝置為一組噴淋管,噴淋管是雙層管道,一個(gè)外部電源通過單片機(jī)控制系統(tǒng)將普通電流變頻為脈沖電流后,再通過線圈纏繞在噴淋管內(nèi)管道的外管壁上。本實(shí)用新型的紅外線監(jiān)控裝置主要用于測(cè)量實(shí)際工作狀態(tài)下的空冷器換熱光管外表面的積垢厚度,并將數(shù)值信號(hào)傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng);單片機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定了污垢厚度與換熱效率關(guān)系公式和污垢厚度與除垢時(shí)間關(guān)系公式,并初步設(shè)定了相應(yīng)的污垢臨界值和除垢時(shí)間,單片機(jī)控制系統(tǒng)接收到紅外線監(jiān)控裝置傳輸?shù)臄?shù)值,自動(dòng)判斷污垢厚度是否符合要求,并且傳輸相應(yīng)的工作信號(hào)給除垢裝置;除垢裝置接收到單片機(jī)傳輸?shù)墓ぷ餍盘?hào)后,自動(dòng)對(duì)空冷器進(jìn)行相應(yīng)時(shí)間的除垢,這樣形成了一套完整的自動(dòng)監(jiān)控與除垢系統(tǒng)。相比其他礦用空冷器,本實(shí)用新型裝置具備智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的特點(diǎn),能有效提高空冷器的運(yùn)行效率。本實(shí)用新型裝置避免了礦用空冷器現(xiàn)有的弊端,使空冷器在礦井高溫、高濕及高粉塵的工作環(huán)境下具有高換熱效率和自潔性,能夠適用于大型礦井降溫的需求;提升了空冷器的換熱效果,改善了礦井內(nèi)高溫環(huán)境和安全面貌,從而提高了礦井的安全開采性和經(jīng)濟(jì)效益。
圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的噴淋管的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的換熱光管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的紅外線監(jiān)控裝置的工作原理圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的單片機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖I,本實(shí)施例中,空冷器外殼I內(nèi)安裝有換熱光管6,從圖中可見,換熱光管6的冷凍水進(jìn)口 7位于換熱光管6的下部,冷凍水出口 8位于換熱光管6的上部。在空冷器外殼I的下部設(shè)有數(shù)個(gè)進(jìn)風(fēng)口 9,在空冷器外殼I的上部設(shè)有兩個(gè)風(fēng)機(jī)及出風(fēng)口 3。在空冷器外殼I內(nèi)的上部安裝有三組除垢裝置2,三個(gè)紅外線監(jiān)控裝置4分別安裝于空冷器外殼I內(nèi)的上部及左右兩邊。紅外線監(jiān)控裝置4與安裝于空冷器外殼I上的單片機(jī)控制系統(tǒng)5相連,單片機(jī)控制系統(tǒng)5與除垢裝置2相連。參見圖2和圖3,除垢裝置2為一組噴淋管,噴淋管是雙層管道。外界提供一個(gè)電源,通過單片機(jī)控制系統(tǒng)把這個(gè)普通的電流變頻成為脈沖電流,傳送到纏繞在雙層噴淋管道的內(nèi)管道壁上的線圈10,線圈10感應(yīng)出振蕩磁場(chǎng)。磁場(chǎng)以預(yù)先設(shè)計(jì)的頻率掃過噴淋管內(nèi)的水流,使噴淋管內(nèi)的水分子產(chǎn)生共振,把氫鍵締合的水分子團(tuán)變成單個(gè)的極性水分子,提高了水的活化性,這些極微小的水分子可以滲透、包圍、溶解、去除光管外表面上的老垢,同時(shí)水中的Ca2+、Mg2+和C032_互相碰撞,形成松軟的文石晶體,由于這些晶體表面沒有電荷,不再吸附在管壁上或設(shè)備上,從而達(dá)到除垢、防垢的目的。本實(shí)施例的噴淋管道采用交叉排列使除垢液均勻散布到空冷器換熱光管上,防止出現(xiàn)噴淋死角,同時(shí)也應(yīng)避免過多重疊,否則相鄰噴頭的霧滴會(huì)重疊聚集在換熱管上,形成大水滴沿翅片管自由下落,這樣既不能噴透換熱管束,又造成噴淋水的浪費(fèi)。因此,本實(shí)施例的噴淋管道口采用三角形排列。同時(shí),為了滿足噴淋液有效覆蓋空冷器內(nèi)部,不能留有沖洗死角,而噴嘴的噴灑投影面的外圍沖洗力較弱,應(yīng)該考慮有一定程度的沖洗重疊,以確保良好的沖洗效果,因此選擇沖洗覆蓋率達(dá)到100% 200%,否則極易造成結(jié)垢現(xiàn)象。參見圖4,是本實(shí)用新型實(shí)施例的換熱光管的結(jié)構(gòu)示意圖。為了使空冷器內(nèi)的空氣與換熱光管充分接觸,本實(shí)施例中的換熱光管采用三角形式空間排列,有效地增大了空冷器換熱接觸面,提高了空冷器的換熱效率。同時(shí)換熱光管內(nèi)對(duì)冷凍水采用逆流原理,冷凍水下進(jìn)上出,有效增加了冷凍水在空冷器光管內(nèi)的時(shí)間,提高了冷凍水的利用率。本實(shí)用新型的工作過程是冷凍水從冷凍水進(jìn)口 7進(jìn)入裝置內(nèi)采用逆流原理在冷凍水出口 8出冷凍水,增加了冷凍水換熱時(shí)間,進(jìn)而提高了換熱效率。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)工作后,將礦井內(nèi)的高溫氣體從進(jìn)風(fēng)口 9吸入空冷器內(nèi)進(jìn)行熱交換。此時(shí)紅外線監(jiān)控裝置4開始測(cè)量光管外表面到紅外線接收裝置的距離,將距離數(shù)值傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)5,單片機(jī)控制系統(tǒng)5接收數(shù)值后自動(dòng)計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)從相關(guān)信號(hào)傳到除垢裝置2中,除垢裝置2接收信號(hào)后,啟動(dòng)除垢工作。參見圖5,是本實(shí)用新型實(shí)施例的紅外線監(jiān)控裝置的工作原理圖。紅外線監(jiān)控裝置4主要監(jiān)控空冷器換熱光管外表面積垢厚度,將積垢厚度數(shù)值傳輸給單片機(jī)控制系統(tǒng),保證換熱光管的換熱效率。其工作原理為紅外線發(fā)射器不斷發(fā)射出頻率為40kHz的紅外線,經(jīng)障礙物(污垢)反射,紅外線接收器接收到反射波信號(hào),并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。測(cè)出發(fā)射波與接收到反射波的時(shí)間差t,即可求出距離s 5 =-rf
2式中,c為光速,一般取3X108m/s。紅外線監(jiān)控裝置4利用紅外線精準(zhǔn)測(cè)距原理,精確的測(cè)量空冷器在原始狀態(tài)下(空冷器沒有工作過)換熱光管外表面到紅外線監(jiān)控裝置4的距離1,再測(cè)量空冷器實(shí)際工作狀態(tài)下到紅外線監(jiān)控裝置4的距離S,兩者差值A(chǔ)cKAd = Ι-s)為空冷器換熱光管外表面塵垢厚度。此時(shí)紅外線監(jiān)控裝置4將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi),單片機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)已建立的塵垢與光管換熱效率曲線圖,將此時(shí)空冷器工作狀態(tài)下的換熱效率顯不出來。參見圖6,是本實(shí)用新型實(shí)施例的單片機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理流程圖。單片機(jī)控制系統(tǒng)5主要將對(duì)輸入的紅外線監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并將產(chǎn)生相應(yīng)的工作信號(hào)傳輸給除垢裝置。本裝置在空冷器開始工作狀態(tài)下預(yù)先設(shè)定換熱效率值臨界值。單片機(jī)控制系統(tǒng)5根據(jù)預(yù)先設(shè)定的換熱效率值以及紅外線監(jiān)控裝置傳輸?shù)木唧w距離數(shù)據(jù),以及塵垢與換熱光管的換熱效率關(guān)系曲線,自動(dòng)處理出換熱光管實(shí)際工作狀態(tài)下的換熱效率,計(jì)算出相應(yīng)的差值及結(jié)果。假若實(shí)際工作狀態(tài)下的計(jì)算結(jié)果同初始設(shè)定值存在較大的差值(實(shí)際換熱效率低于預(yù)先設(shè)定的換熱效率值),單片機(jī)控制系統(tǒng)5自動(dòng)處理輸入的數(shù)據(jù),產(chǎn)生相應(yīng)的除垢裝置工作啟動(dòng)信號(hào)和紅外線監(jiān)控裝置工作停止信號(hào),同時(shí)單片機(jī)控制系統(tǒng)5根據(jù)除垢時(shí)間與積垢厚度關(guān)系自動(dòng)計(jì)算出時(shí)間T,并將時(shí)間T傳輸給除垢裝置和紅外線監(jiān)控裝置,兩個(gè)裝置將處于相應(yīng)的工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器,其特征在于它包括安裝于空冷器外殼內(nèi)的換熱光管,換熱光管的冷凍水進(jìn)口位于其下部,冷凍水出口位于其上部;在空冷器外殼的下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口,在空冷器外殼的上部設(shè)有風(fēng)機(jī)及出風(fēng)口 ;在空冷器外殼內(nèi)的上部安裝有除垢裝置,在空冷器外殼內(nèi)的上部及左右兩邊安裝有紅外線監(jiān)控裝置;紅外線監(jiān)控裝置與安裝于空冷器外殼上的單片機(jī)控制系統(tǒng)相連,單片機(jī)控制系統(tǒng)與除垢裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器,其特征在于所述除垢裝置為一組噴淋管,噴淋管是雙層管道,一個(gè)外部電源通過單片機(jī)控制系統(tǒng)將普通電流變頻為脈沖電流后,再通過線圈纏繞在噴淋管內(nèi)管道的外管壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器,其特征在于所述噴淋管道口采用三角形排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器,其特征在于所述換熱光管采用三角形的空間排列方式。
專利摘要本實(shí)用新型屬于礦井降溫設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種智能監(jiān)控與自動(dòng)除垢的礦用空冷器。本實(shí)用新型包括安裝于空冷器外殼內(nèi)的換熱光管,換熱光管的冷凍水進(jìn)口位于其下部,冷凍水出口位于其上部;在空冷器外殼的下部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口,在空冷器外殼的上部設(shè)有風(fēng)機(jī)及出風(fēng)口;在空冷器外殼內(nèi)的上部安裝有除垢裝置,在空冷器外殼內(nèi)的上部及左右兩邊安裝有紅外線監(jiān)控裝置;紅外線監(jiān)控裝置與安裝于空冷器外殼上的單片機(jī)控制系統(tǒng)相連,單片機(jī)控制系統(tǒng)與除垢裝置相連。本實(shí)用新型使空冷器在礦井高溫、高濕及高粉塵的工作環(huán)境下具有高換熱效率和自潔性,提升了空冷器的換熱效果,改善了礦井內(nèi)高溫環(huán)境和安全面貌,從而提高了礦井的安全開采性和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E21F3/00GK202628161SQ201220302559
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者張登春, 李樂, 李圣杰, 鄒聲華, 肖國清 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)