Разработка магнитострикционных преобразователей типа МСП-2,5

Разработка нового поколения УЗ комплексов технологического назначения. Принципиальная схема и режимные параметры УЗ комплексов

ЛЕКЦИЯ 2: НАУЧНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ Ультразвуковых комплексов нового поколения

В рамках данной работы созданы основные блоки УЗ техники с использованием современной элементной базы, обеспечивающие в комплексе введение необходимой акустической мощности в нагрузку.

Разработка модульных ультразвуковых генераторов серии «MUG»

Для питания УЗ установок целевого назначения разработаны универсальные УЗ генераторы нового поколения MUG, имеющие следующие преимущества:

· повышенную надёжность, в том числе оснащение средствами быстрой защиты по току, предотвращающих короткое замыкание;

· унификацию функциональных блоков и узлов;

· увеличение верхней границы диапазона выходных частот до 30 кГц;

· улучшение формы выходных колебаний;

· увеличение верхней границы напряжений питания до 480 В;

· возможность плавной коррекции коэффициента мощности и снижение пусковых токов;

· новая система охлаждения, исключающая необходимость вентиляции внутренней полости;

· расширение области применения, за счёт создания взрывобезопасной модификации;

· ПК- совместимость, обеспечивающая возможность контроля и управления технологическими режимами с центрального пульта.

Интеграция в системы управления технологическими процессами предусматривается по двум основным направлениям:

· при контролировании связано с технологическими процессами, в которых контролируется небольшое количество параметров процесса.

· при использовании комплексных цифровых систем АСУ технологическими процессами, имеющих отдельный управляющий компьютер, для управления режимом работы и диагностики генератора.

Для первого случая генераторы оснащаются доступными пользователю входами измерения аналоговых величин и средствами программирования реакции на их изменения. В них предусмотрены датчики температуры, давления, расхода жидкости, уровня кавитации и автоматическая подстройка выходной частоты и мощности.

Для второго случая генераторы оснащаются аппаратным интерфейсом связи с управляющим компьютером. Для обеспечения интеграции в производственные комплексы предусмотрена возможность поддержки генераторов средствами программирования.

В состав разработанного семейства генераторов входят три основных типо-размера для различных технологических процессов:

· малогабаритные одноканальные лабораторные генераторы, с мощностью до 5кВт предназначенные для использования в стационарных условиях и обеспечивающие питание УЗ установок с одним преобразователем;

· двухканальные лабораторные генераторы, с мощностью до 5кВт на канал, предназначенные для использования в стационарных условиях производства и обеспечивающие питание установок с двумя независимыми ЭАП или с системой Рush-pull (двухтактный);

· одноканальные генераторы, с мощностью до 10кВт, рассчитанных на работу с выходным кабелем длиной до 3 км, предназначенные для эксплуатации на передвижных установках в полевых условиях.

Технические характеристики разработанных генераторов серии MUG приведены в табл. 1.1, а общий вид на рис. 2.2. Генераторы прошли государственную сертификацию.

Таблица 1.1

Технические характеристики генераторов серии MUG

Технические характеристики	Тип генератора
MUG 3/18-27	MUG 4/20-27	MUG 10/20-27
Выходная мощность, кВт	1 – 3	(1,2 – 4) х 2	до 10
Рабочая частота, кГц	18 – 27
КПД, %	не менее 85
Нагрузка	индуктивная
Длина кабеля нагрузки, м	до 30	до 10	500 – 3000
Электропитание, В / Гц	220/ 50	380-480/50,60	380-480/50,60
Охлаждение	воздушное

Рис. 1.2. Ультразвуковой генератор MUG 10/20-27.

Создание преобразователей типа МСП-2,5 обусловлено необходимостью широкого применения в современных УЗ технологиях добычи, транспортировки и переработки нефти, очистки нефтезагрязненных вод и грунтов промышленно освоенных энергосберегающих компактных образцов УЗ техники повышенной единичной мощности.

До недавнего времени для этих целей использовались морально устаревшие магнитострикционные преобразователи типа ПМС производства Московского радиотехнического завода, на смену которым в отдельных разработках пришли значительно более эффективные, к сожалению, не освоенные в производстве опытные образцы преобразователя типа MST [48].

Расчёт преобразователя МСП выполнен в соответствии с уточнённой методикой [61, 48] c учетом опыта создания и эксплуатации преобразователя типа MST.

При разработке преобразователей серии МСП, для изготовления пластин сердечника выбран сплав типа пермендюр, обладающий с повышенными значениями магнитных характеристик: индукцией насыщения (до 2,35 Тл), индукцией в средних полях, температурой Кюри (850–950^оС) и магнитострикцией (до 100·10^-6).

Производство преобразователя МСП с сердечником из пластин пермендюра после всесторонних испытаний освоено ООО «Виатех». В табл. 1.2 представлены сравнительные технические характеристики сопоставимых преобразователей типа МСП и MST.

Как видно из таблицы, преобразователи нового типа характеризуются повышенным не менее чем на 16,5 % значением электроакустического КПД и пониженной на 13 % металлоёмкостью.

Таблица 1.2

Технические характеристики преобразователей МСП- 2,5/22 и MST-3000/25

Наименование и единицы измерения	Номинальное значение параметров	Предельное отклонение
МСП	МSТ
Резонансная частота, кГц			± 1,65
Напряжение питания, В			± 20
Потребляемая номинальная мощность, кВт	2.5	3,5	± 0,2
Ток подмагничивания, А			± 2
Амплитуда колебаний торца трансформатора, мкм			± 0,5
Электроакустический КПД, %		30-40	-
Расход охлаждающей воды, л/мин			± 0,25
Габаритные размеры, мм	280хÆ106	400Æ200	-
Масса, кг	6,5	7,5	-

Дата добавления: 2014-12-24