专利名称：柜式自动加氯机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柜式自动加氯机，特别涉及一种按需要而准确、线性地向液体中投加气体的柜式自动加氯机。
背景技术：
在人类社会的进程中，水总是人类赖以生存的自然资源，也是万物生命之源。但随着工、农业的现代迅速发展，不仅对水需求量日益增加，而且使生存环境受到破坏和污染，与此同时，人类的生活用水量也迅速增长，水质要求越来越高。因此，水资源的综合开发和合理利用几乎成为一个永恒的主题，水处理行业急需自动化、现代化以满足水行业的极大需求，其水处理设备和自动化设备已成为目前方兴未艾的一个产业，以满足人的生活需要。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种柜式自动加氯机，实现自动控制加氯设备具有准确线性的投加和在不增加气体投加量变换传感器的前提下，具有气体投加量实时采集、存贮、输出功能以及控制器具有中、英文人机见面，以适应国内，外市场需要。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种柜式自动加氯机，其特征在于，包括机柜；电动执行器，设置在所述机柜上，按相应控制程序作相应的运动；气体投加器，设置在所述机柜中，包括有阀杆，所述气体投加器一端连接到电动执行器，阀杆受电动执行器的推动，而改变阀口开口的大小；差压调节器，设置在所述机柜中，所述差压调节器一端连接到所述气体投加器；两块真空压力表，设置在所述机柜上，与所述差压调节器联通；
浮子气体流量计，设置在所述机柜上，所述浮子气体流量计一端连接到所述气体投加器，另一端与所述差压调节器联通；控制器，设置在所述机柜上，所述控制器连接到所述电动执行器，给所述电动执行器发出控制指令。
控制器内部设定的控制程序采用准确的线性投加控制，其包含的控制算法数学模型包括以下表达式X=f-1(FvX)FvX=N·R2·[α-arcsin[(R-h/L·X)·sin(α)/R]]-R·(R-h/L·X)·sin[α-arcsin[(R-h/L·X)·sin(α)/R]]]]>式中Fvx——距阀芯零位(全关闭处)X处的V型槽开口面积[mm2]h——v型槽最大(距零位L处)深度[mm]L——v型槽槽长[mm]α——v型槽沟顶角半角[rad]R——阀芯半径[mm]N——阀芯的槽数气体投加量的数学表达式为Q=ρ·∫t1t2vvFvXdt]]>或Q=ρ·vv∫t1t2FvXdt]]>式中Fvx——t瞬刻气体流经阀口处的面积；(mm2)vv——气体流经阀口处的速度；(mm/s)t——气体流经阀口处的瞬时时刻；(s)ρ——气体介质的密度；(g/mm3)V型槽开口面积Fvx是距阀芯零位(阀口全关闭)处距离X的函数，即由上述数学模型控制算法来确定；开口面积的增量dFv是阀芯位移增量dX的函数，而dX是时间增量的dt的函数，即dX＝KdtK＝n电机·u·π·m·Z/60式中n电机——电机转速；(r.p.m)；
u——电机至齿条齿轮的速比；m——齿条齿轮模数；(mm)z——齿条齿轮齿数。
所述机柜具有流线型体，由抗腐耐酸材质制成，包括前上盖板、前下盖板以及前上面板。所述控制器上设置有操作界面。所述控制器同时还与机柜外部的在线检测仪连接。所述在线检测仪包括余氯检测仪和流量计。所述电动执行器、两块真空压力表、浮子气体流量计以及控制器均设置在所述机柜的前上面板上。
图1A是体现本技术设备的外形轮廓及外形尺寸图一；图1B是体现本技术设备的外形轮廓及外形尺寸图二；图2是体现本技术设备控制器的前面板外形和按键布局及按键图；图3是描绘构成柜式自动氯机的部组件间关系结构简图。
具体实施方式
如图1A至图3所示，本实用新型提供一种柜式自动加氯机，包括机柜1，具有流线型体，由抗腐耐酸材质制成，包括前上盖板、前下盖板以及前上面板；电动执行器2，设置在所述机柜1的前上面板上，按相应控制程序作相应的运动(在下文中说明)；气体投加器3，设置在所述机柜1中，包括有阀杆，所述气体投加器3一端连接到电动执行器2，阀杆受电动执行器2的推动，而改变阀口开口的大小；差压调节器4，设置在所述机柜1中，所述差压调节器4一端连接到所述气体投加器3；两块真空压力表5，设置在所述机柜1的前上面板上，与所述差压调节器4联通；浮子气体流量计6，设置在所述机柜1的前上面板上，所述浮子气体流量计6一端连接到所述气体投加器3，另一端与所述差压调节器4联通；控制器7，设置在所述机柜1的前上面板上，所述控制器7连接到所述电动执行器2，用以给所述电动执行器2发出控制指令，所述控制器7同时还与机柜1外部的在线检测仪连接，在线检测仪包括余氯检测仪和流量计(图中未示)，控制器7上设置有操作界面。
所述控制器7有三路输入信号和两路输出信号，其中输入信号一路是来自被监控水质的在线余氯检测仪，4mA到20mA；一路是来自给水监控其流量的在线流量检测仪流量计，4mA到20mA；一路是来自描绘电动执行器2使气体投加器3阀口开口的面积，即气体投加量的反馈信号。
输出信号一路是由控制器根据上述三路输入信号和相应控制程序，向电动执行器发出使投加器阀口开口面积到要求的信号；一路为mA输出，为外接仪表提供4mA到20mA标准模拟信号。
柜式自动加氯机的控制器7其内部设定的控制程序采用准确的线性投加控制，其中，气体的投加量按气体投加器3的阀口开口面积大小进行控制，而不是按阀芯的位移来控制，控制器7的控制程序所包含的控制算法数学模型包括以下表达式X=f-1(FvX)FvX=N·R2·[α-arcsin[(R-h/L·X)·sin(α)/R]]-R·(R-h/L·X)·sin[α-arcsin[(R-h/L·X)·sin(α)/R]]]]>式中Fvx——距阀芯零位(全关闭处)X处的V型槽开口面积[mm2]h——v型槽最大(距零位L处)深度[mm]L——v型槽槽长[mm]α——v型槽沟顶角半角[rad]R——阀芯半径[mm]N——阀芯的槽数气体投加量的数学表达式为Q=ρ·∫t1t2vvFvXdt]]>其中，由于vv为常量，所以上述也可以写成Q=ρ·vv∫t1t2FvXdt]]>式中Fvx——t瞬刻气体流经阀口处的面积；(mm2)vv——气体流经阀口处的速度；(mm/s)t——气体流经阀口处的瞬时时刻；(s)
ρ——气体介质的密度。(g/mm3)V型槽开口面积Fvx是距阀芯零位(阀口全关闭)处距离X的函数，即由上述数学模型控制算法来确定。
开口面积的增量dFv是阀芯位移增量dX的函数，而dX是时间增量的dt的函数，即dX＝KdtK＝n电机·u·π·m·Z/60式中n电机——电机转速；(r.p.m)；u——电机至齿条齿轮的速比；m——齿条齿轮模数；(mm)z——齿条齿轮齿数。
本实用新型的柜式自动加氯机工作过程的描述柜式自动加氯机的控制器，根据在线检测仪，即余氯检测仪和流量计的检测信号实际值与设定值的差值，其中余氯值、流量信号4mA到20mA，向电动执行器发出指令，使其按相应控制程序作相应的运动，进而推动投加器的阀杆，改变阀口开口的大小即改变氯气体的投加量，从而使水中的余氯值，逐渐调节到要求值或设定值。
本实用新型的柜式自动加氯机具有以下控制功能根据水中的余氯值与要求值的偏差，自动增、减投加量，直到偏差小于允许值；根据水的流量的变化，准确线性比例增、减氯气投加量；既根据余氯值的变化，又同时根据流量的变化，进行复合环路控制，直到余氯值达到要求和余氯、流量双信号馈前控制功能。
权利要求1.一种柜式自动加氯机，其特征在于，包括机柜；电动执行器，设置在所述机柜上，按相应控制程序作相应的运动；气体投加器，设置在所述机柜中，包括有阀杆，所述气体投加器一端连接到电动执行器，阀杆受电动执行器的推动，而改变阀口开口的大小；差压调节器，设置在所述机柜中，所述差压调节器一端连接到所述气体投加器；两块真空压力表，设置在所述机柜上，与所述差压调节器联通；浮子气体流量计，设置在所述机柜上，所述浮子气体流量计一端连接到所述气体投加器，另一端与所述差压调节器联通；控制器，设置在所述机柜上，所述控制器连接到所述电动执行器，给所述电动执行器发出控制指令。
2.如权利要求1所述的柜式自动加氯机，其特征在于控制器内部设定的控制程序采用准确的线性投加控制，其包含的控制算法数学模型包括以下表达式X=f-1(FvX)FvX=N·R2·[α-arcsin[(R-hL·X)·sin(α)R]]-R·(R-hL·X)·sin[α-arcsin[(R-hL·X)·sin(α)R]]]]>式中Fvx——距阀芯零位(全关闭处)X处的V型槽开口面积[mm2]h——v型槽最大(距零位L处)深度[mm]L——v型槽槽长[mm]α——v型槽沟顶角半角[rad]R——阀芯半径[mm]N——阀芯的槽数
3.如权利要求1所述的柜式自动加氯机，其特征在于气体投加量的数学表达式为Q=ρ·∫12vvFvXdt]]>或Q=ρ·vv∫12FvXdt]]>式中Fvx——t瞬刻气体流经阀口处的面积；(mm2)vv——气体流经阀口处的速度；(mm/s)t——气体流经阀口处的瞬时时刻；(s)ρ——气体介质的密度；(g/mm3)V型槽开口面积Fvx是距阀芯零位(阀口全关闭)处距离X的函数，即由上述数学模型控制算法来确定；开口面积的增量dFv是阀芯位移增量dX的函数，而dX是时间增量的dt的函数，即dX＝KdtK＝n电机·u·π·m·Z/60式中n电机——电机转速；(r.p.m)；u——电机至齿条齿轮的速比；m——齿条齿轮模数；(mm)z——齿条齿轮齿数。
4.如权利要求1所述的柜式自动加氯机，其特征在于所述机柜具有流线型体，由抗腐耐酸材质制成，包括前上盖板、前下盖板以及前上面板。
5.如权利要求1所述的柜式自动加氯机，其特征在于所述控制器上设置有操作界面。
6.如权利要求1所述的柜式自动加氯机，其特征在于所述控制器同时还与机柜外部的在线检测仪连接。
7.如权利要求6所述的柜式自动加氯机，其特征在于所述在线检测仪包括余氯检测仪和流量计。
8.如权利要求1所述的柜式自动加氯机，其特征在于所述电动执行器、两块真空压力表、浮子气体流量计以及控制器均设置在所述机柜的前上面板上。
专利摘要一种用于向水中自动、准备投加氯气的加氯设备，包括机柜；电动执行器，按相应控制程序作相应的运动；气体投加器，包括有阀杆，所述气体投加器一端连接到电动执行器，阀杆受电动执行器的推动，而改变阀口开口的大小；差压调节器，所述差压调节器一端连接到所述气体投加器；两块真空压力表，与所述差压调节器联通；浮子气体流量计，所述浮子气体流量计一端连接到所述气体投加器，另一端与所述差压调节器联通；控制器，所述控制器连接到所述电动执行器，给所述电动执行器发出控制指令。它根据在线检测仪的反馈的信号来完成自动投加所需的气体量。
文档编号C02F1/50GK2804076SQ0325300
公开日2006年8月9日 申请日期2003年9月27日 优先权日2003年9月27日
发明者刘福永, 周文禄, 范又功, 贺平 申请人:北京安国水道自控工程技术有限公司