１０４科技创新导报ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ２００９ＮＯ．１３ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ工程技术科技创新导报多数油田都采用注水开采，在油田开采后期综合水含率可达９０％以上［１］，油井产物内的水量远大于油量。这些水在气液分离、原油净化过程中与原油分离，成为含油污水。油田污水污染作为一种常见的污染，对环境保护和生态平衡危害极大。当今含油污水处理技术较多，常用的方法大体可分为三类，即物理法、化学法和生物法［２］。以微波辐射作用为基础的水处理方法是近几年才发展起来的一项新型水处理技术，由于其具有一般污水处理方法所不可比拟的优点，如加热迅速、油水分离快、无附带新污染物和高效节能等，所以它是一项极具发展前景的技术［３］。微波加热器就是利用微波辐射在含油污水处理方面的特点而设计制造的工业设备。目前，在国内将该项设备应用于油田现场尚属首例。而在微波加热器的各构件中，除微波的穿透性及泄漏安全问题外，其控制电路影响到设备的操作控制和防爆安全等要素，也极其重要。因此，对控制电路的设计具有相当重要的意义。１微波加热器的工作原理如图１所示，设备运行时，由微波发生器产生微波，经微波激励腔传输到加热器中，物料送至微波加热容器中，此时预加热器中物料中的极性分子在微波能高频振荡的作用下升温［４］。
图１加热器工作原理流程图２微波加热器的结构微波加热器的主要设备由微波加热罐、微波发生器、控制系统、液体传送系统、手动开启控制管流机构、机架等组成，设备无盲角。本系统使用的微波加热器在微波泄露和电气安全方面均符合国家标准［５，６］（微波泄漏：ＧＢ１０４３６８９标准；电气安全：ＧＢ５２２６标准）。图２是它的结构示意图。图２微波加热器结构示意图（１－８磁控管）微波压力加热罐为不锈钢制造，共有１２个微波输入馈口，先进的设计使馈口之间的相互干挠极小，加热均匀。一目了然，微波发生器是由一个和多个磁控管的独立供电电路组成，可以根据实际需求分别工微波加热器控制电路设计薛庆齐（北京化工大学北京１０００２９）摘要：与常规处理含油污水方法相比，微波辐射处理技术具有加热迅速、油水分离快、无附带新污染物和高效节能等优点，是一项极具发展前景的技术。微波加热器就是根据这些特点而被设计应用于含油污水处理。而在微波加热器的各构件中，除微波的穿透性及泄漏安全问题外，其控制电路影响到设备的操作控制和防爆安全等要素，也极其重要。因此，对控制电路的设计具有相当重要的意义。本文主要针对微波加热设备的控制要求，设计了两种控制电路系统方案，并进行了各方案特点论证，确定出最终控制电路系统。
关键词：微波加热控制电路设计中图分类号：ＴＧ１５６．９７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２００９）０５（ａ）－０１０４－０３图３方案一功率电路原理图１０５科技创新导报ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ工程技术２００９ＮＯ．１３ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ科技创新导报图５方案二电路原理图图４方案一开关电路原理图Ｍ１２４风机，ＳＢ１９开关按钮，ＳＢ０急停开关图５方案二电路原理图ＤＺ１１４断路器，ＫＭ１５交流接触器，ＨＬ指示灯，Ｍ１２４风机，ＳＢＳＡ防爆按钮，Ｔ１１２高压变压器，Ｖ１１２二极管，Ｃ１１２电容器，ＶＥ１１２磁控管，Ａ１４电流表作。整机由一个控制面板控制。供电系统为三相五线制，微波发生器前必须安装适当容量的空气开关６０Ａ。微波电路为单相半波整流倍压电路，即时监控每条电路的工作状况。３控制电路设计方案一３．１设计方案该方案中，控制电路与普通微波加热器［７］（即日常生活中的微波炉）的控制电路相仿，利用常规的触发电路对风机、变压器、二极管和磁控管等各电子元件进行简单有序的闭合／断开控制，以最终达到磁控管有效工作对加热腔内物料穿透性加热的效果。
根据图３和图４的控制电路，电路各部件工作程序如下：（１）首先，闭合所有的断路器ＤＺ１ＤＺ１４，设备与外部电源相通。（２）当按下急停开关ＳＢ０后，接触器ＷＫ１０工作，ＷＫ１０１闭合，所有风机Ｍ１—Ｍ２４开始工作；在此工作状态下，按下按钮开关ＳＢ１时，接触器ＷＫ１工作，同时指示灯ＺＬ１亮，ＷＫ１控制的磁控管开始工作。同理，按下按钮开关ＳＢ２ＳＢ９时，相应的磁控管开始工作。（３）当再次按下急停开关ＳＢ０后，接触器ＷＫ１０停止工作，所有风机停止工作，同时接触器ＷＫ１ＷＫ９停止工作，所有的磁控１０６科技创新导报ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ２００９ＮＯ．１３ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＨｅｒａｌｄ工程技术科技创新导报管也停止工作。ＤＺ１１４断路器，ＷＫ１１０交流接触器，Ｔ１１２高压变压器，Ｖ１１２二极管，Ｃ１１２电容器，ＶＥ１１２磁控管，Ａ１３电流表。３．２方案一特点（１）该方案的主要优点是：控制电路系统与普通微波加热器相仿，方案相对成熟，控制电路系统于设备中较为匹配，加工制造比较容易。（２）缺点也比较明显，如电路系统中，各部件的触发点较简单，在频繁接收闭合／断开命令后容易出现工作状态不稳定，有时会出现当机的故障，设备安全有潜在的问题。
（３）ＳＢ０９等１０个开关按钮分别对应外部控制面板上的１０个控制按钮，除ＳＢ０为急停开关外，其他控制开关分别控制加热腔周围不同部位的磁控管，控制的数量也不同，比较混乱，没有针对加热腔周围磁控管的特殊分布的优势设计，不容易达到准确控制单个或一组磁控管按照自下而上工作的目的，即未考虑加热腔内地层水温升高可以达到上下对流，加热效果最优化的实现情况。４控制电路设计方案二４．１设计方案相对方案一中控制电路的简单有序，该方案针对设备的特点做了特别的设计，对电路系统做了部分改造和完善，如引入了自锁回路［８］、根据磁控管在加热腔内的分布情况设计控制按钮等措施，进行了针对性的处理，详见图５控制电路原理图。各电路部件的工作程序如下：（１）首先，闭合所有断路器ＤＺ１ＤＺ１４，设备接通外部电源。当按下防爆按钮开关ＳＢ１后，接触器ＫＭ５开始工作，ＫＭ５３触点形成自锁回路，与ＫＭ５１触点相连的２４个风机开始工作。（２）为了保证磁控管正常工作，必须保证２４个风机正常工作，在接触器ＫＭ５正常工作的情况下，ＫＭ５２闭合；当按下防爆按钮ＳＢ２ＳＢ５时，接触器ＫＭ１ＫＭ４开始工作，并各自形成自锁回路，控制各自相应的磁控管工作；（３）再次按下ＳＢ１是，ＫＭ５停止工作，ＫＭ５２切断回路，ＫＭ１ＫＭ４停止工作，相应的磁控管也停止工作。
４．２方案二特点（１）该方案中，因为控制电路的针对性较强，需要在原成熟系统上做一些改动，并且要对各部件的触发点做密封防爆处理，加工制造程序稍微复杂。（２）针对方案一中的问题，在所有的交流接触器ＫＭ１５的电路中，引入了自锁回路的设计，使各分支电路工作稳定，解决了潜在的安全问题。（３）原来控制面板上共１０个按钮，１个急停按钮控制所有风机工作，有９个按钮分别控制１２个磁控管工作，可控制微波加热罐在８５０Ｗ及８５０×ｎ（ｎ＝１，２，…，１２）Ｗ的功率下工作。根据室内实验分析得知，功率相差较小的情况下，在同一流量下，温升差别不大，故改换成５个按钮，１个按钮控制风机工作，有４个按钮控制１２个磁控管工作，针对磁控管在加热腔周围特殊分布的特点，每个按钮控制绕加热腔一周的３个磁控管工作，控制面板上从左到右的按钮依次控制绕加热腔从下到上的４组磁控管工作，即微波加热罐可以在２．５５ｋＷ，５．１ｋＷ，７．６５ｋＷ和１０ＫＷ等４个功率下工作，控制面板上的电流表也相应的改成４个，每个电流表可以从左到右显示相应的４组磁控管的工作电流。（４）根据油田现场环境要求，把控制电路中各电路部件及触发点加以三元乙丙橡胶为基材的半磁化绝缘自粘胶带密封缠绕，以防止通断电时出现电火花；并将外部控制面板上的控制按钮换成防爆型。
５结语为了使为波加热器能达到操作更简单、合理及安全的效果，通过以上论证，最终采用了方案二控制电路，并在完成加工制造和调试后投入实验运行，运行结果表明，方案二控制电路的设计运行效果良好，达到了预期的效果。参考文献［１］潘红磊．油气田采油气废水外排原因分析［Ｊ］．大庆石油地质与开发，１９９６（６）：６８７０．［２］李嘉光．采油污水处理研究现状与发展趋势［Ｊ］．油气田环境保护，２００７（９）．［３］王东莉，梁政．电磁油田污水处理［Ａ］．设计与研究，２００６．［４］王绍林．微波加热工艺及国外专利精选［Ｍ］．北京：专利文献出版社，１９９５．［５］中华人民共和国卫生部．作业场所微波辐射卫生标准，ＧＢ１０４３６８９［Ｓ］．１９８９．［６］全国工业机械电气系统标准化技术委员会．机械安全机械电气设备第１部分：通用技术条件，ＧＢ５２２６．１－２００２［Ｓ］．２００３．［７］罗文．微波炉电路工作原理，电子天府，２０００（５）．［８］汪建宇，罗祥远．微波加热自动控制系统，微计算机信息，２００３．红外探测器。耐低温、防风沙问题：这主要集中在北方寒冷地区，尤其是东北、西北的用户在选择产品的时候则要强调探测器的耐低温且透镜的防风沙性能。
由于电子元件的质量（主要指电解电容）使一些被动红外探测器在北方冬天零下十摄氏度就不能正常工作；且北方干燥的天气和风沙大的环境，又要求探测器具有防风沙设计，因为风沙尘土会覆盖住传感器表面导致探测器的探测距离缩短。关于自检功能：文博工程中被动红外探测器的使用量较大，如果任何一个探测器不能正常工作都可能为纪念馆带来重大的损失。具有自检功能的探测器可以在无法正常工作的时候提示系统需要更换，这样不仅大大降低了系统的维护成本，更减小了安全风险。４结论总的来说，一个好的纪念馆安全防范体系应该是一个综合系统，它包括一套行之有效的管理制度，一套稳定可靠的技术防范设备，一套切实可行的应急预案，一批克尽职守的保安队伍，缺一不可。一个好的纪念馆安全防范系统，首先要解决的是实体防范（包括围墙、通道、门、窗、展柜），技术防范是必不可少的辅助手段。实体防范的目的，是阻挡及迟延犯罪份子做案时间的有效手段，而防盗报警与音视频复合系统应该在犯罪份子实施盗窃前发现问题，并组织抓捕，这样才能保证国家财产的安全。参考文献［１］杨计增．博物馆安防系统纵深防护体系的设计．中国安防产品信息，２００６（２）．［２］黄智伟，李富英．文物系统博物馆安防工程设计．中国安防产品信息，２０００（２）．［３］杨延京．博物馆安防系统的基本构建．Ａ＆Ｓ：安防工程商，２００６，（１０）．［４］宋耀文．博物馆安防系统的设计．沿海企业与科技，２００７，（１２）．［５］薛亮．适用于智能化建筑和小区管理的安防系统研究与开发．天津科技，２００９，３６（１）．（上接１０３页）
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