一种大功率智能化微波发生器

摘要

本发明涉及微波发生装置技术领域，且公开了一种大功率智能化微波发生器，包括微波发生器内部控制模块、供水检测与控制模块、用电监测与控制模块、负载监测功率匹配模块、入反射检测及保护模块、驻波自动调节模块、远程监控模块、无人值守模块、数台联机控制模块。该一种大功率智能化微波发生器，通过对现有微波发生器的劣势进行全方位补足，使其功能更加多样化，整体更具智能性，可以解决现有的微化波发生器无有效的供水检测，不能对运行条件进行检测，用电监测缺失无法限制供电和管控电量；负载与微波功率的匹配自动化差，无法有效的对入反射功率检测和保护以及缺少驻波自动调节和发生器远程监控的功能，无法实现无人值守的智能化工业要求问题。

说明书

技术领域

本发明涉及微波发生装置技术领域，具体为一种大功率智能化微波发生器。

背景技术

大功率微波发生器是产生达到几十至上百千瓦功率的微波发生装置。在工业上广泛应用于干燥、冶炼、膨化、环保等行业，解决此领域传统工艺方式无法完成的要求，具有电能转化效率高、能耗低、无污染的特点，市场对此装置需求广阔，对具智能化的发生器更是推崇备至。

目前，大功率微波发生器由电源柜和微波输出柜组成，在供电完备情况下，确保负载匹配，打开冷却水，开机得以产生微波进行工作，此开机过程包括检查和操作，均为人工手动完成，首先供电需拨动空开，利用万用表测量电压大小，若电压高于额定值，则因不符合运行条件不能开机，运行过程中电能质量需借助第三方进行测量，累计用电量只能通过远端电表做计量。其次给水包括设备冷却水和负载吸收水，需用温度计测量进水温度，检测水压及水量足够，方可打开给水阀门。再次微波作用处必须保证负载匹配，需人工检查，在确保满足条件的情况下开机运行。

因以上开机操作都是在人为干预的情况下进行的，在浪费大量人力的同时还不能避免偶尔出现的纰漏。就发生器的供水而言，不能自动检测水温、水流量和水压，造成无法判断合适的时机打开水流开关，使得开机受限而无法知其原因，另外当开机过程中发生漏水时，无法实时监测，在高压的场合下，易造成安全事故。现微波发生器采用工频体制，进线电压的高低影响微波的输出大小，电能质量和进线电流需要被监控和改善，对用户而言，累计用电量需要被统计，若发生器自身不具备以上供电的措施，则在设备运行和使用过程中，易出故障，操作也不便利。负载是微波发生器工作的前提条件，自动检测负载大小并匹配相应的微波功率尤为重要，取代传统利用阳流测算微波功率数值的方法，改善实际功率与测量值的误差，同样是发生器应具备的基本要素，另外，无法自动调整驻波，难以抑制反射带来的打火等问题，会损伤磁控管，缩短发生器寿命。

发明大功率智能微波发生器是解决上述问题的根本所在，在发生器内部设置针对不同输入变量的处理模块，在外部对供水供电配备多功能检测和控制模块，使其内外形成整体，有效适应现场应用要求，另外，自动检测负载的大小和介电常数，以确定吸收微波情况，通过入反射微波功率测量模块智能调节三螺钉，实现功率与驻波对负载的完美匹配，减少设备故障，发生器在本地操作外，设置远程操作模式，可实现远程报警、远程记录和远程操作的目的，针对多台级联的发生器可做的组合控制和无人值守操作。

通过此类补足可使微波发生器实现智能化，摆脱传统发生器自身的弊端，提升其稳定和可靠性的同时，更能方便用户使用，使发生器更好的融入工业自动化体系，满足设备智能化要求和市场需求。

现有技术存在以下缺陷与不足：

1、现有微波发生器无有效的供水检测，不能对运行条件进行检测；

2、现有微波发生器用电监测缺失无法限制供电和管控电量；

3、现有微波发生器负载与微波功率的匹配自动化差，无法有效的对入反射功率检测和保护；

4、现有微波发生器缺少驻波自动调节和发生器远程监控的功能，无法实现无人值守的智能化工业要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大功率智能化微波发生器，可以解决现有的微化波发生器无有效的供水检测，不能对运行条件进行检测，用电监测缺失无法限制供电和管控电量；负载与微波功率的匹配自动化差，无法有效的对入反射功率检测和保护以及缺少驻波自动调节和发生器远程监控的功能，无法实现无人值守的智能化工业要求问题。本发明对现有微波发生器的劣势进行全方位补足，使其功能更加多样化，整体更具智能性。

为实现上述的一种大功率智能化微波发生器功能更加多样化，整体更具智能性的目的，本发明提供如下技术方案：一种大功率智能化微波发生器，包括微波发生器内部控制模块、供水检测与控制模块、用电监测与控制模块、负载监测功率匹配模块、入反射检测及保护模块、驻波自动调节模块、远程监控模块、无人值守模块、数台联机控制模块。

所述微波发生器内部控制模块包括自检漏水单元、自检进线电压单元、自检水量水温单元、自检执行部件单元、自检入反射功率单元、自检安全防护单元、自检冷却初温单元、开机条件控制单元、开机运行控制单元、监控运行状态单元、监控内部状态单元、监控各部件温度单元、监控功率参数单元、监控运行时长单元、定期自检故障单元、故障运行指示单元、故障排除提示单元；

所述供水检测与控制模块包括水温检测单元、水流量检测单元、水流开关单元、水量累计单元、检测漏水点单元、补水降水温单元；

所述用电检测与控制模块包括进电开关单元、电压高低受限单元、累计用电单元、电能质量单元、运行电压电流单元、发生器工作参数单元、电能质量改善单元；

所述负载检测功率匹配模块包括负载检测单元、负载吸波情况单元、功率负载匹配单元；

所述入反射检测及保护模块包括入反射功率模块单元、负载与装置隔离单元、安全防护单元；

所述远程监控模块包括远程终端上位机单元、远程操作模式单元、远程报警单元、远程记录与备份单元；

所述无人值守模块包括设定定时开关机单元、故障自恢复单元、智能报警停机单元；

所述数台联机控制模块包括多台组态控制单元、自动调配反射单元、多台运行相互独立单元。

作为本发明的优选技术方案，所述供水检测与控制模块中水温检测单元、水流量检测单元、水流开关单元、水量累计单元、检测漏水点单元、补水降水温单元分别与所述发生器内部控制模块中自检水量水温单元、自检执行部件单元、监控运行状态单元、自检漏水单元、自检安全防护单元进行信号传递，用于实现控制供水及水质改善的开机运行条件要求。

作为本发明的优选技术方案，所述用电检测与控制模块中进电开关单元、电压高低受限单元、累计用电单元、电能质量单元、运行电压电流单元、发生器工作参数单元、电压质量改善单元分别与所述发生器内部控制模块中开机条件控制单元、自检进线电压单元、监控运行状态单元、监控各部件温度单元、监控功率参数模块单元进行信号控制，用于实现对供电、用电量、电能质量问题的监控。

作为本发明的优选技术方案，所述负载监测功率匹配模块中负载检测单元、负载吸波情况单元、功率负载匹配单元分别与所述发生器内部控制模块中监控功率参数单元、开机运行控制单元进行相互控制，用于实现功率与负载之间的正确匹配。

作为本发明的优选技术方案，所述入反射检测及保护模块中入反射功率模块单元、负载与装置隔离单元、安全防护单元分别与所述自检入反射功率单元、监控内部状态单元、安全防护单元对接控制，用于实现检测入反射功率、保护装置的功能。

作为本发明的优选技术方案，所述远程监控模块中远程终端上位机单元、远程操作模式单元、远程报警单元、远程记录与备份单元分别与所述开机运行控制单元、监控运行状态单元、监控运行状态单元、监控功率参数模块单元相互控制，用于实现单机具备远程控制的能力。

作为本发明的优选技术方案，所述无人值守模块中设定定时开关机单元、故障自恢复单元、智能报错停机单元分别与所述发生器内部控制模块中开机运行控制单元、定期自检故障单元、故障运行提示单元、故障排除提示单元传递信号，用于使发生器具备无人状态下智能运行。

作为本发明的优选技术方案，所述数台联机控制模块中多台组态控制单元、自动调配反射单元、多台运行相互独立单元分别与所述发生器内部控制模块中开机运行控制单元、监控运行状态单元、监控内部状态单元进行联锁控制，用于实现发生器智能组态且可相互独立的调配反射的功能。

与现有技术相比，本发明提供了一种大功率智能化微波发生器，具备以下有益效果：

本发明所述一种大功率智能化微波发生器，通过增加给水的水量、水温、水压监测，与发生器联动控制供水开关；通过设置电量检测模块，对用电参数进行实时读取；通过添加功率入反射检测模块，辅助驻波自动调节系统，使负载与功率达到匹配；通过安装远程监控模块，编写无人值守程序，实现远程可控、定时开关、预约运行等功能。通过以上丰富外围接口的添加，旨在实现功能多样化智能性更高的微波发生器，具备自动检测和控制运行条件，自动匹配和调节运行参数，自行按要求开关机运行的功能，实现远程本地无差别切换，无人值守、可数台级联的智能化微波发生器。

本发明所述一种大功率智能化微波发生器涉及的技术体现在诸多方面，就供水检测与控制而言，利用水温检测模块测量冷却和负载水的的回路水温，将信号送至发生器自检水量与水温的处理接口，同时接收各回路水量大小的信号，编程对水温超出上限或水温不足做出停机响应，避免过热烧损或空载运行引发的故障，水流开关组件与自检执行部件相连，若受控条件不足，足由执行部件下发指令开启或关闭水流开关，水量累计指此次开机或累计开机锁消耗的水量大小；与用电监测中累计用电模块相似，统计运行终止时电能消耗量，二者被监控运行状态程序控制，分别在主机内存中存储历史水电量和总计量，另外，此程序对发生器运行时的电能质量和进线的电压、电流值进行记录，以计算视在功率和电网的实时情况。

本发明所述一种大功率智能化微波发生器，发生器内部工作包括高压环境，为保证冷却效果多处均采用水冷结构，所以若发生漏水问题可能会引发安全问题，设置漏水监测点，与自检漏水相关联，检测开机前后有漏水发生采取报故障措施供上一级控制逻辑取舍。如前述若发生水超温或水不足情况，除关机措施外还可与自检冷却初温模块联动，内部控制补水开关和冷却器，提高水量的同时加快降低冷却水温。就用电监控而言，电压高低受限指进线电压的大小是否适合发生器开机的最佳条件，超高或极低都将不能使发生器正常运行，其与自检进线电压模块联动，在开机之初就作为开机条件控制来判断现场环境下是否可以开机。此过程亦是自动执行，由自检执行部件下指令至进电开关器件，使发生器得电或断电。发生器工作参数可罗列为灯丝电流、磁场电流、阳极电压、阳极电流、微波功率每项参数都决定发生器的工作状态，具有不可或缺的作用，采集这些参数至监控功率参数模块，直观的使操作者观察和判断。此外，监控各部件温度模块从工作参数内获取发生器各空间和部件的实时温度。经系统判断决定合适的运行方案。前述电能质量可被监测，若发现未能符合标准，无法达到国家并网要求，则需在进线电流侧对电网质量进行改善。微波发生器内含APF组件，属选配功能，当需改善电能质量时投入APF，可实现改善电能质量的目的。负载指发生器产生的微波作用物料，若无负载而只开微波属空载运行，有打火等安全问题，是严禁如此操作的。负载检测通过视频对比等手段判断负载存在情况，汇总于开机条件控制和开机运行控制模块。由二者决定是否适合开机和如何设置功率。以上模块同时接收对负载的吸波情况和负载与功率匹配的信息。不同负载的吸收微波状况不同，由其物料介电常数决定，所以尽管侦测负载量大，但实际吸收微波不充分。若如此反射功率将会变大，通过入反射功率检测模块产生的功率信号上传到入反射功率计算模块。系统集中计算实时驻波和负载的吸波特征。驻波自动调节系统与装置隔离模块联动，受控于开机运行控制，通过驻波自动调节三螺钉动作，自动匹配驻波，降低反射量。同时对有反射的功率利用波导隔离组件进行吸收。若无法真正解决物料对微波的吸收，则再次通过功率负载匹配模块降低功率值。减小驻波与发射的难以一致的问题，根据微波壁电流的产生，采取安全防护措施连至系统的自检防护模块内。在硬件和软件同时作用减少安全隐患。通过驻波对腔体驻波的匹配调节，和入反射功率检测的判断，可有效抑制功率负载匹配和负载反射的问题，即使仍有少量发射，可利用负载与装置隔离技术加以阻隔。有效的保护磁控管的安全，使发生器整体运行不致外部因素的改变而发生故障，稳定性得以提高。远程监控是智能应用的基本体现，设置远程终端上位机接入互联网。发生器控制中心配网络模块，并接入网络，通过配置上位机联网参数，实现上位机对发生器控制的同质化操作。操作效果相同指读取监控的运行状态、内部状态和功率参数等。实现远程操作与本地操作具有无差别性。远程报警指示与发生器自带报警功能相同，包含着定期自检故障、故障运行提示、故障排除指示等。对于以上故障信息和运行参数及操作状态利用远程记录与备份进行保存，对摸索工艺路线具有重要作用。

本发明所述一种大功率智能化微波发生器，实现无人值守指运行自主化、去人工化。通过设定定时开关机功能，使其与系统中开机运行控制，监控运行状态与内部参数等部分相连，实现远程或本地预约设置开关机及攻略大小的配方设置，免除人工盯守。若发生故障造成停机，通过故障自恢复与报警信息和开机运行等模块配合，实现自恢复继续执行操作，若出现不可逆故障，智能报错停机，并在故障运行提示及远程故障记录中有所显示，同时给出可能故障原因及解决方案，以使操作人员排除故障。针对数台微波发生器联机控制，设置组态接口实现多台串联或并联，每台均可单独与控制中心就运行、状态监控、读取参数等操作。同时微波作用于物料负载时可自动整定功率参数，且对于每个发生器都是相互独，具备智能组态和自动调配反射的功能。

本发明所述一种大功率智能化微波发生器对现有微波发生器的劣势进行全方位补足，使其功能更加多样化，整体更具智能性，对发生器所用水在水温、水量、调整水质、控制水的通断等方面均实现自动化的自主操作；对供电条件限制、用电量统计、检测与改善电能质量、采集运行状态参数等方面做的智能运算和减少人工测量成本，增加发生器应用的可靠性；智能检测入反射微波功率，推算物料对微波相互作用的过程，根据其关系自动匹配功率大小，实时调整驻波，实现对物料作用效果优越的同时保护设备免受冲击减小损耗；同质化的远程与本地操作体验，可实时在线读取监控发生器工作状态，对工艺路线研究具有极其重要的意义；便捷智能的多台组态联机控制和无人值守的操作方式，让工业化市场应用成为可能，更易融入工业自动化控制体系。

附图说明

图1为本发明整体结构构成框图示意图；

图2为本发明整体关系结构框图示意图。

具体实施方式

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。

请参阅图1-2，一种大功率智能化微波发生器，包括微波发生器内部控制模块、供水检测与控制模块、用电监测与控制模块、负载监测功率匹配模块、入反射检测及保护模块、驻波自动调节模块、远程监控模块、无人值守模块、数台联机控制模块。

微波发生器内部控制模块包括自检漏水单元、自检进线电压单元、自检水量水温单元、自检执行部件单元、自检入反射功率单元、自检安全防护单元、自检冷却初温单元、开机条件控制单元、开机运行控制单元、监控运行状态单元、监控内部状态单元、监控各部件温度单元、监控功率参数单元、监控运行时长单元、定期自检故障单元、故障运行指示单元、故障排除提示单元；

供水检测与控制模块包括水温检测单元、水流量检测单元、水流开关单元、水量累计单元、检测漏水点单元、补水降水温单元；

用电检测与控制模块包括进电开关单元、电压高低受限单元、累计用电单元、电能质量单元、运行电压电流单元、发生器工作参数单元、电能质量改善单元；

负载检测功率匹配模块包括负载检测单元、负载吸波情况单元、功率负载匹配单元；

入反射检测及保护模块包括入反射功率模块单元、负载与装置隔离单元、安全防护单元；

远程监控模块包括远程终端上位机单元、远程操作模式单元、远程报警单元、远程记录与备份单元；

无人值守模块包括设定定时开关机单元、故障自恢复单元、智能报警停机单元；

数台联机控制模块包括多台组态控制单元、自动调配反射单元、多台运行相互独立单元。

综上，在图1中，供水检测与控制模块100、用电监测与控制模块200、负载监测功率匹配模块300、入反射检测及保护模块400、驻波自动调节模块500、远程监控模块700、无人值守模块800、数台联机控制模块900均为智能发生器的分支子系统，相互相对独立，均将信号或受控于发生器内部控制模块600，供水与用电监控保证发生器工作条件，负载监测、入反射检测和驻波调节确保微波对无聊的作用效果和自身保护能力。远程监控、无人值守和多台级联是方便用户使用和融入工业自动化的接口，以上在发生器内部控制下协调动作，由内部控制中心综合处理后完成。

在图2中，微波发生器内部控制模块600包含17个用于提高发生器智能化的程序模块，分别与供水检测与控制模块100、用电监测与控制模块200、负载监测功率匹配模块300、入反射检测及保护模块400、驻波自动调节模块500、远程监控模块700、无人值守模块800和数台联机控制模块900相对形成功率多样、完全闭环的智能化系统。其中供水检测与控制模块100包括6个组件；用电监测与控制模块200包括7个组件；负载监测功率匹配模块300包括3个模块；入反射检测及保护模块400包括3个部分；远程监控模块700涵盖4个内容；无人值守模块800设计3项功能；数台联机控制模块900包含3项内容；通过以上子系统与内部控制中心的相互衔接，形成智能发生器的功能体系。

在图2中，水温检测单元110和水流量检测单元120所取得信号送入自检水量、水温单元613模块中，同时接收补水降水温单元160所量的水量与温度值，以实现判断控制水流的要求。自检漏水单元611与漏水监测点单元150对接，判断发生器工作时有无漏水点，以提示开关动作的依据。自检进线电压单元612与电压高低受限单元220建立关系，以明确规定进线电压对能否适合开机的影响。自检执行部件单元614指针对开机前首检时条件的具备情况，与水流开关单元130配合动作。自检冷却初温单元617与补水降温单元160和水温检测单元110形成降低水温的装置，以在开机之初将供水调整至符合要求的水质。开机条件控制单元618表示开机前应具备的条件是否完善，如不能满足应不准开机，设计水流开关单元130和电压高低受限单元220，自动判断能否适合开机，进线电压合适则打开进电开关单元210。开机运行控制单元621设定微波的产生，是微波发生器的基础部分，对进电开关单元210远程监控模块700子系统、无人值守模块800子系统、数台联机控制模块900子系统等均有联锁控制。监控运行状单元态631与开机运行控制同步，其对水量累计单元140所属的分时用水总量，累计用电单元230所属的总电能量，电能质量单元240所属的实时电网质量和运行电压电流单元250所属的进行电压和电流值进行监控和统计，以对运行控制提供参数支撑，为操作提供直观的显示。同时监控运行状态单元631将获取的上数值传递至远程记录与备份单元740组件，监控各部件温度单元633由发生器工作参数单元260提供具体所指发生器柜体空间温度、变压器温度、水冷风机温度、电磁铁温度等。监控功率参数单元634除设置显示功率外由发生器工作参数单元260提供灯丝、磁场电流、阳极高压、阳极电流、微波功率。

在图2中，自检入反射功率单元615接受入反射功率单元410测量微波大小的信号，用以辨别当前二者的值和比例关系，以推算驻波和负载吸收情况。自检安全防护单元616支配安全防护单元430，对因反射产生的打火故障或波导壁电流等问题进行处理，以实现安全故障。开机运行控制单元621获取自检执行部件单元614给出的实时入反射功率值和驻波值，与负载吸波情况单元320反馈的实时值比对，若不同，获取负载检测单元310信号，验证负载物料实际情况，对负载功率匹配单元330模块作出响应，根据实际的功率匹配值设置功率，若相同起动驻波自动调节模块500模块，利用三螺钉自动调配器，依照系统要求的给定驻波值自动调节驻波大小，使其不改变功率的前提下使负载吸收微波效果达到最佳，在此过程中，即使有反射功率通过波导馈入微波输出柜，也会被接入的负载与装置隔离单元430组件吸收消耗掉，同时开机运行控制单元621依据监控运行状态单元631提供的电能质量单元240的问题可选择性的投入电能质量改善单元270，设置远程终端上位机单元710接入互联网，配置开机运行控制单元621远程可控模块，使其二者在显示与操作界面上达成一致，利用上位机使操作模式单元720实时在远程端设置发生器与本地无差别化。

定期自检故障单元641用以检测整机存在的故障点或故障临界点，发生故障时执行故障运行指示单元642，同时对操作者给出故障排除提示单元643，以便维护人员定位故障并给予排除。定期自检故障单元641与故障运行提示单元642，连接至故障自恢复单元820，智能报错停机单元830和远程报警单元730，远程报警单元730与开机运行控制单元621同步接收故障信号，执行故障自恢复单元820步骤，设定次数内回复失败的，表示非软件故障须认为参与，启动智能报错停机单元830，并在远程记录与备份单元740中给予登记。故障排除提示单元643指导维修人员解决故障点，将此信息推送至远程操作模式单元720和开机运行控制单元621中，监控运行时长单元635受控于开机运行控制单元621，用以计算单一磁控管的所用时长和微波发生器应用时长。同样将信息存于远程记录与备份单元740中，监控功率参数单元634对设定开关机单元810管理。可计划设定不通话时间内需要的微波功率。开机运行控制单元621形成单一的控制模式或使多台级联运行相互独立单元930，依据每台的反射驻波情况，自动调配单元920，可实现功率与负载相匹配。

本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种大功率智能化微波发生器在使用时，对现有微波发生器的劣势进行全方位补足，使其功能更加多样化，整体更具智能性，对发生器所用水在水温、水量、调整水质、控制水的通断等方面均实现自动化的自主操作；对供电条件限制、用电量统计、检测与改善电能质量、采集运行状态参数等方面做的智能运算和减少人工测量成本，增加发生器应用的可靠性；智能检测入反射微波功率，推算物料对微波相互作用的过程，根据其关系自动匹配功率大小，实时调整驻波，实现对物料作用效果优越的同时保护设备免受冲击减小损耗；同质化的远程与本地操作体验，可实时在线读取监控发生器工作状态，对工艺路线研究具有极其重要的意义；便捷智能的多台组态联机控制和无人值守的操作方式，让工业化市场应用成为可能，更易融入工业自动化控制体系。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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。