臭氧處理系統(tǒng)論文

　　系統(tǒng)設(shè)計認為設(shè)計是科學(xué)知識一產(chǎn)品，即應(yīng)用科學(xué)知識，綜合考慮材料、技術(shù)條件、社會需求、經(jīng)濟環(huán)境等因素進行產(chǎn)品設(shè)計。

　　第一篇

　　1魚類養(yǎng)殖水體臭氧處理系統(tǒng)

　　1.1系統(tǒng)組成與原理圖1是臭氧水處理系統(tǒng)布局。

　　系統(tǒng)主要由三部分組成:一部分是由8個規(guī)格相同的養(yǎng)殖池(直徑2m，高1m)、回水槽、水泵、過濾機、臭氧混合設(shè)備和進排水管道組成的水循環(huán)系統(tǒng);另一部分是由氣源泵、臭氧發(fā)生器、流量計、臭氧混合設(shè)備、尾氣處理器組成;第三部分是基于PLC的控制系統(tǒng)，由溫度和臭氧傳感器、PLC組件、調(diào)節(jié)步進電機和數(shù)據(jù)輸出微機組成。

　　圖1試驗設(shè)備布局Fig.1Layoutofthetestequipments系統(tǒng)工作時，養(yǎng)殖池的水靠水壓力進入回水槽，由水泵壓入過濾器，經(jīng)過濾后的水進入臭氧混合設(shè)備與來自臭氧發(fā)生器的臭氧氣體進行混合、溶解，溶解后臭氧水進入養(yǎng)殖池，對養(yǎng)殖水體進行臭氧處理，并反復(fù)循環(huán)進行，直到池水臭氧溶解濃度達到所要求的濃度為止。

　　未溶解的臭氧通過尾氣處理器進行無害化處理。

　　1.2臭氧的產(chǎn)生設(shè)計了空氣和氧氣作為氣源產(chǎn)生臭氧的兩種方法。

　　空氣是常用的臭氧產(chǎn)生方法，氧氣的使用是為了提高臭氧的產(chǎn)生效率而采用的方法。

　　氧氣由制氧機從空氣中制備，純度達95%。

　　臭氧發(fā)生器采用XY-19型的臭氧發(fā)生器，額定氣體流量為8m3/h，額定臭氧產(chǎn)量為100g/h。

　　1.3臭氧濃度控制系統(tǒng)臭氧濃度控制系統(tǒng)如圖2所示。

　　系統(tǒng)通過設(shè)置在魚池水中的傳感器進行溫度和臭氧濃度監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給PLC并通過PLC的數(shù)據(jù)線自動記錄在電腦中。

　　根據(jù)預(yù)先設(shè)定的臭氧濃度，PLC對當前臭氧濃度進行分析后將控制信號傳輸給步進電機，步進電機依照PLC的指令控制臭氧發(fā)生器的電壓變化，以增加或者減少臭氧的產(chǎn)量，從而達到控制臭氧濃度的目的。

　　1.3.1臭氧濃度監(jiān)測監(jiān)測傳感器采用哈希9185sc在線臭氧分析儀檢測探頭。

　　檢測儀采用選擇性膜電極;不受樣品中pH、氯、溴、二氧化氯或過氧化氫的干擾，測量范圍:0～20mg/L，測量精度±5μg/L。

　　同時設(shè)計了溫度補償系統(tǒng)，以消除溫度波動的干擾。

　　1.3.2監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)由上位機、下位機、模擬量輸入模塊構(gòu)成。

　　模擬量輸入模塊采用哈希公司SC100控制器，控制器采集9185sc傳感器信號并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送給下位機。

　　下位機采用西門子公司生產(chǎn)的s7-200型PLC進行數(shù)據(jù)采集，通過通信電纜傳輸給上位機，上位機中安裝組態(tài)王監(jiān)控軟件。

　　組態(tài)王監(jiān)控軟件能夠?qū)崟r采集PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，自動畫出變化趨勢圖表，通過軟件的報表功能可以查詢記錄歷史數(shù)據(jù)并導(dǎo)人Excel便于以后的處理。

　　根據(jù)監(jiān)控工程的需要在軟件界面中制作3個功能窗口，每個窗口完成特定的功能。

　　1.3.3功能窗口選擇利用軟件的歷史趨勢曲線控件，可以將PLC采集到的數(shù)據(jù)記錄下來并自動連成趨勢曲線，橫坐標為采樣時間，縱坐標為溶解臭氧含量，所有數(shù)據(jù)存入歷史庫以備查詢。

　　該窗口有自動打印功能，可將形成的歷史趨勢曲線定時打印，利于日后查閱。

　　利用軟件中報表功能可以從組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)庫中查到之前記錄的所有數(shù)據(jù)，包括PLC采集的溶解臭氧含量和對應(yīng)的采樣時間，該報表可以自定義所要查詢的變量和時間間隔，并顯示在列表中，便于試驗中隨時掌握數(shù)據(jù)的變化情況。

　　1.3.4臭氧濃度的控制采用MA860H型兩相混合式電機驅(qū)動器驅(qū)動86BYG二相步進電機，步進電機驅(qū)動器采用交流伺服驅(qū)動器的電流環(huán)進行超細分控制，電機的轉(zhuǎn)矩波動小，低速運行平穩(wěn)，振動和噪音低。

　　高速時可輸出相對較高的力矩，定位精度高。

　　然后用PLC控制步進電機驅(qū)動器，內(nèi)置于S7-200PLC的PTO能使用一個脈沖串輸出用于步進電機的速度和位置控制。

　　基于檢測到的臭氧濃度，使用PLC編程自動控制步進電機的位移和方向來控制臭氧發(fā)生器的電壓大小，最終達到對臭氧濃度的PID控制。

　　2臭氧溶解、衰減與殺菌消毒試驗

　　2.1材料與方法試驗?zāi)康氖谴_定臭氧在處理魚類養(yǎng)殖水體時產(chǎn)生所需臭氧濃度的時間和衰減至安全濃度的時間，從而確定臭氧處理的安全方法。

　　試驗內(nèi)容為:1)在沒有養(yǎng)殖魚類，氣源分別為氧氣和空氣的條件下，試驗養(yǎng)殖水體臭氧溶解和衰減過程，以確定不同臭氧濃度的應(yīng)用技術(shù)和處理過程的控制方法。

　　2)以氧氣為氣源的條件下，分批次對魚類進行消毒處理，檢驗殺菌消毒水體臭氧濃度穩(wěn)定控制的準確性，確保處理過程可靠與魚類安全。

　　根據(jù)魚類對臭氧濃度耐受試驗[8-9]，設(shè)定臭氧溶解濃度測量范圍為0～0.5mg/L。

　　為了滿足過程中臭氧用量的不同需要，氧氣產(chǎn)量在設(shè)計能力60%～100%進行調(diào)節(jié)。

　　在魚類消毒試驗中，養(yǎng)殖魚類消毒殺菌的安全范圍為0.1～0.2mg/L，試驗中設(shè)定0.18mg/L為控制量的給定希望值，單次消毒時間為40min。

　　試驗選擇8個水池中的1個為試驗池，養(yǎng)殖池水2m3，分4次對系統(tǒng)養(yǎng)殖魚類進行消毒;用水量包括臭氧混合設(shè)備、回水槽和養(yǎng)殖池水量總計5m3。

　　試驗魚類為冷水性魚類虹鱒魚，平均體重160g，200尾，密度為32kg/m3;試驗水溫為10℃;循環(huán)水泵型號50JYWQ25-10，流量為25m3/h。

　　試驗初始，打開監(jiān)控軟件，啟動臭氧檢測儀半小時待其穩(wěn)定之后開啟臭氧發(fā)生裝置并打開自動控制軟件自動記錄采樣數(shù)據(jù)，采樣頻率為2次/s，待水池中臭氧濃度穩(wěn)定之后關(guān)閉臭氧發(fā)生裝置系統(tǒng)導(dǎo)出數(shù)據(jù)曲線并打印。

　　2.2結(jié)果與討論2.2.1臭氧溶解和衰減過程試驗結(jié)果表明:利用純氧制備臭氧和利用空氣制備臭氧進行養(yǎng)殖水體處理，其效果差別較大，見圖3、圖4。

　　由圖3可知:在氣源為純氧的條件下，養(yǎng)殖水體循環(huán)10min就可以達到試驗設(shè)定的最大臭氧溶解濃度0.5mg/L。

　　溶解過程中臭氧濃度快速上升，持續(xù)供氣可以保持該濃度;衰減過程中曲線緩慢下降，10℃水溫下，循環(huán)40min后才能衰減到魚類安全濃度0.06mg/L[8]。

　　在純氧為氣源的條件下，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生了高純度臭氧，溶解過程中沒有其他氣體分壓的影響，向液相轉(zhuǎn)移的動力遠高于臭氧與其他氣體混合的混合體，提高了臭氧向水體溶解速度。

　　這一結(jié)果表明，氧氣為氣源產(chǎn)生的臭氧在養(yǎng)殖水體處理中，可以采用高濃度短時間應(yīng)用于魚類和水體的消毒殺菌。

　　由于可以產(chǎn)生較高濃度的臭氧水，因此在對養(yǎng)殖水體和魚類處理時，要進行監(jiān)測與控制，以實現(xiàn)操作過程的安全可靠。

　　由圖4可知:在氣源為空氣的條件下，養(yǎng)殖水體循環(huán)1.5h，臭氧才能到消毒殺菌處理的最低濃度0.1mg/L。

　　臭氧溶解過程非常緩慢，且劇烈波動，不夠穩(wěn)定，最大臭氧濃度能達到0.14mg/L;其衰減過程也很緩慢，衰減到魚類安全濃度0.06mg/L需要1h。

　　由于空氣中氧氣含量約為21%，以空氣為氣源產(chǎn)生的臭氧不純，臭氧向液相轉(zhuǎn)移的過程中，受其他氣體分壓的影響，其溶解動力明顯降低，溶解過程緩慢;同時，由于溶解過程氣體混雜，干擾了臭氧檢測的精度，產(chǎn)生了波動不穩(wěn)定現(xiàn)象。

　　在衰減過程中，由于低溫及其他溶解氣體的影響，該過程也同樣很緩慢。

　　這一結(jié)果表明:利用空氣為氣源的臭氧水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用時，選擇低濃度長時間的處理方法，適應(yīng)于養(yǎng)殖水體的氨氮、懸浮物、有機物處理[16]。

　　由于其濃度低，難以形成穩(wěn)定的狀態(tài)，且臭氧濃度在消毒殺菌的范圍內(nèi)，不需對其過程進行自動控制，只要控制處理時間就可以達到安全可靠的要求。

　　2.2.2純氧為氣源產(chǎn)生臭氧對魚類消毒殺菌的影響試驗結(jié)果表明，在40min消毒過程中，試驗魚類游速加快、運動劇烈。

　　但是消毒后的各項體表形態(tài)并無損傷現(xiàn)象，進入養(yǎng)殖水體后可以進行正常的飼養(yǎng)，無不適反應(yīng)。

　　消毒過程中，系統(tǒng)工作正常，臭氧濃度穩(wěn)定在0.18mg/L。

　　圖5是臭氧消毒試驗過程中，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)下養(yǎng)殖水體臭氧濃度隨時間的變化情況。

　　由圖5可知:系統(tǒng)工作開始后，臭氧濃度迅速接近設(shè)定的閥值0.18mg/L，隨后在自控系統(tǒng)的控制下，溶解過程緩慢，其濃度在閥值0.18mg/L附近小幅波動，最終趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定時臭氧發(fā)生器的電壓為104kV。

　　純氧為氣源產(chǎn)生臭氧的產(chǎn)生效率是使用空氣的2倍～3倍[14]。

　　由于自控系統(tǒng)的作用，臭氧濃度穩(wěn)定保持在0.18mg/L附近，在操作過程中可以把整個工廠化養(yǎng)殖系統(tǒng)的魚類分批次放入進行消毒殺菌。

　　純氧產(chǎn)生臭氧的曲線比空氣產(chǎn)生臭氧曲線平滑穩(wěn)定，有利于控制系統(tǒng)進行準確控制。

　　建立可靠的臭氧濃度監(jiān)控系統(tǒng)，利用純氧為氣源產(chǎn)生臭氧利用其高純度、溶解過程快速的特性進行工廠化養(yǎng)殖魚類的消毒殺菌，高效安全可靠，是一種清潔、無殘留和無污染的有效方法，有利于工廠化養(yǎng)殖魚類的健康生長和產(chǎn)品安全。

　　3結(jié)論

　　通過對魚類工廠化養(yǎng)殖水體臭氧溶解和衰減過程的監(jiān)測與控制，確定了空氣和純氧產(chǎn)生臭氧在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的不同應(yīng)用方式，為臭氧在工廠化養(yǎng)殖方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，并可以得出下述結(jié)論:1)利用純氧產(chǎn)生臭氧進行魚類和水體的消毒殺菌較為有利，臭氧產(chǎn)生的濃度大效率高，而利用空氣產(chǎn)生的臭氧進行氨氮、懸浮物和有機物處理比較有效和安全。

　　純氧產(chǎn)生的臭氧在應(yīng)用過程中須進行濃度的精準控制。

　　2)通過對純氧產(chǎn)生臭氧進行設(shè)定閥值控制試驗，驗證了使用純氧產(chǎn)生臭氧進行魚類消毒殺菌安全控制的可靠性，在自控設(shè)備的保障下臭氧濃度可穩(wěn)定保持在安全閥值內(nèi)。

　　3)在工廠化養(yǎng)殖中應(yīng)用臭氧處理系統(tǒng)，通過采取適當技術(shù)措施控制臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量，可以達到控制養(yǎng)殖水體臭氧濃度、消毒殺菌安全和可靠的目的。

　　作者：曹廣斌 戚翆戰(zhàn) 韓世成 周煊亦 蔣樹義 陳忠祥 單位：中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所 上海海洋大學(xué)工程學(xué)院

　　第二篇

　　1系統(tǒng)整體方案設(shè)計

　　在線式電能綜合質(zhì)量分析儀，能連續(xù)、實時、高分辨率地監(jiān)測外電網(wǎng)的電能質(zhì)量，并將高分辨率的錄波數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、故障波形、故障報警等信息，通過獨立CAN總線上傳給車站站機，由站機對數(shù)據(jù)進行顯示、存儲。

　　利用鐵路信號微機監(jiān)測的2M帶寬專網(wǎng)，將外電網(wǎng)數(shù)據(jù)實時傳送給遠程服務(wù)器，使得通過遠程終端可以查看各個車站外電網(wǎng)的實時高分辨率錄波數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)(電壓、電流、功率、功率因數(shù)等)、歷史數(shù)據(jù)、報警記錄、瞬間突變波形等信息，滿足了電務(wù)段對于供電結(jié)合部管理的實際需要。

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　在線式電能綜合質(zhì)量分析儀，包括信號采樣電路、核心CPU模塊、can總線接口電路。

　　2.1信號采樣設(shè)計電能綜合質(zhì)量分析儀采集兩路三相電的電壓、電流。

　　電流采樣采用開口的電流互感器CT53C104b-100A/50mA，將采樣線從電流互感器中間穿過，通過電磁感應(yīng)采集采樣線中通過的電流，并輸出最大50mA的電流，電流互感器輸出的電流信號先在隔離轉(zhuǎn)換板上轉(zhuǎn)換為低于1.5V的電壓信號，再輸出到CPU板。

　　電壓采樣是在采樣位置與信號隔離轉(zhuǎn)換板之間連接采樣線，在隔離轉(zhuǎn)換板上，先經(jīng)過保險管，再經(jīng)YXY300-1.06V進行隔離轉(zhuǎn)換，輸出到CPU板。

　　保險管是防止電壓采樣線在電能質(zhì)量分析儀內(nèi)短路，影響到外電網(wǎng)正常運行。

　　采集的電壓、電流信號經(jīng)過隔離防護后接入CPU模塊，不會因為在線電能質(zhì)量分析儀采集外電網(wǎng)信號，對外電網(wǎng)的正常運行造成影響。

　　2.2CPU板設(shè)計核心CPU模塊的中央處理器采用DSP芯片TMS320F2812[3]，外圍電路包括電源電路、晶振、外擴RAM，電源采用DSP專用電源芯片PS73HD301，為TMS320F2812提供所需工作電源;晶振采用30M有源晶振和中央處理器的時鐘端口連接，在TMS320F2812系統(tǒng)初始化時，將主頻倍頻為150M。

　　外擴RAM選用CY7C1041V33芯片，作為高分辨率數(shù)據(jù)的暫存空間。

　　2.3Can總線接口設(shè)計Can總線接口設(shè)計采用TMS320F2812自帶的Can接口，在外圍增加高速光耦6N137、Can收發(fā)器82C250以及Can防護電路。

　　Can收發(fā)器82C250和核心CPU模塊的中央處理器自帶的Can接口通訊連接，在Can收發(fā)器82C250的串行輸入和輸出端口設(shè)有光耦隔離電路及Can防護電路;從所述Can收發(fā)器82C250引出與外部Can總線連接的Can總線接口。

　　Can通訊線需采用雙絞屏蔽線，且屏蔽層接地。

　　因在線式電能綜合質(zhì)量分析儀具有高分辨率數(shù)據(jù)采樣，且具有較高的實時性，所以在TMS320F2812滿足高分辨率數(shù)據(jù)采樣的前提下，必須具有足夠高帶寬的通訊總線將數(shù)據(jù)及時地傳送出去，且具有足夠長的通訊距離。

　　Can總線具有1M帶寬，且在速率500k時，通訊最大距離可達130m，可以滿足高分辨率數(shù)據(jù)的傳輸帶寬以及現(xiàn)場通訊距離的實際需求。

　　3軟件設(shè)計

　　在線式電能綜合質(zhì)量分析儀，實時監(jiān)測鐵路信號機械室兩路三相電的相電壓(基波、諧波)、線電壓、電流(基波、諧波)、頻率、相位角、功率、功率因數(shù)等信息，并將實時采集的高分辨率實時電壓/電流波形、瞬間波形突變等信息通過CAN總線上送給站機;同時，對采集的原始數(shù)據(jù)進行運算，計算出每相電壓電流的有效值(基波、諧波)，定時上送給站機。

　　根據(jù)計算出的有效值，作為判斷外電網(wǎng)斷電/瞬間斷電的依據(jù)。

　　并根據(jù)采集的高分辨率原始數(shù)據(jù)，判斷是否有瞬間突變(突變時間≥2ms)，如果有瞬間突變波形，則截取突變前后幾個周期的高分辨率數(shù)據(jù)進行存儲，并記錄突變時間、置位突變開關(guān)量，將突變時間、突變開關(guān)量、突變波形，依次上送給站機。

　　站機軟件對每秒定時上送的數(shù)據(jù)進行顯示、存儲，并形成日報表、日曲線、月曲線、年曲線，對突變波形進行存儲，可通過菜單查看，并根據(jù)突變開關(guān)量和突變時間，在報警窗口中提示用戶本次的報警信息，用戶可根據(jù)報警的時間和類型，到相應(yīng)的菜單下查看本次報警的突變曲線。

　　站機通過具有2M帶寬的專網(wǎng)，與遠程服務(wù)器進行連接，可以設(shè)置多個終端與服務(wù)器相連，通過終端程序，遠程查看各個車站外電網(wǎng)的實時高分辨率錄波數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)(電壓、電流、功率、功率因數(shù)等)、歷史數(shù)據(jù)、報警記錄、瞬間突變波形等信息。

　　4結(jié)束語

　　文章設(shè)計的在線式電能綜合質(zhì)量分析儀，設(shè)計科學(xué)，電路結(jié)構(gòu)簡單，實用性強。

　　采用DSP芯片的高速采樣、高速處理數(shù)據(jù)功能，利用Can總線強大的數(shù)據(jù)傳輸能力，實現(xiàn)了高分辨率、高實時性的外電網(wǎng)突變波形監(jiān)測。

　　作者：解豪杰 劉霞麗 單位：河南輝煌科技股份有限公司 鄭州眾智科技股份有限公司

【臭氧處理系統(tǒng)論文】相關(guān)文章：

計算機應(yīng)用處理系統(tǒng)自動控制研究論文10-08

作文素材保護臭氧層10-08

臭氧在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用10-08

圖片處理系統(tǒng)維護簡歷模板10-02

關(guān)于化學(xué)水處理系統(tǒng)方案的比較研究10-08

臭氧在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究10-26

消耗臭氧層物質(zhì)管理條例06-07

招生數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)解決方案10-05

消耗臭氧層物質(zhì)管理條例全文06-05