一种海水淡化处理装置的制作方法

本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种海水淡化处理装置。

背景技术：

海水淡化，即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好，价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。

在海水淡化装置实际使用过程中，淡化设备的实际工作参数一般不同于设定的工作参数，这样使得淡化设备无法发挥原设计系统的流程特点，导致性能不佳。这种情况是由于实际进入淡化设备的海水温度随时变化，很难与设定的温度一致造成的。此类现象对于沿海用海水淡化设备的影响尤其明显，由于其特殊使用环境和条件，在不同季节和海域，海水温度变化很大，造成淡化设备运行不稳定，产水量不足，水质下降严重，甚至导致淡化设备不能正常工作。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种海水淡化处理装置，始终保证进入淡化设备的海水温度在设定值，使得淡化设备的流程参数在不断变化的外界环境条件下也保持在设定工况参数不变，从而保证了淡水产量和水质。

(二)技术方案

一种海水淡化处理装置，包括第一线性阀、混合器、海水淡化设备和第二线性阀，所述第一线性阀控制海水原水进入量，所述海水淡化设备排出合格淡水和浓海水，所述浓海水重新进入淡化循环，所述第二线性阀控制浓海水进入量，所述混合器将所述海水原水和所述浓海水进行混合，还包括第一温度检测单元、第一流量检测单元、第二温度检测单元、第二流量检测单元、第三温度检测单元和控制单元；所述第一温度检测单元和所述第一流量检测单元连接所述第一线性阀和所述混合器，检测进入所述第一线性阀的所述海水原水的温度和进水量，输出模拟电压信号送入所述控制单元；所述第二温度检测单元和所述第二流量检测单元连接所述第二线性阀和所述混合器，检测进入所述第二线性阀的所述浓海水的温度和进水量，输出模拟电压信号送入所述控制单元；所述第三温度检测单元连接所述混合器和所述海水淡化设备，检测进入所述海水淡化设备混合海水的温度，输出模拟电压信号送入所述控制单元；所述控制单元采集所述第一线性阀和所述第二线性阀的位置信号，和上述传感器的检测信号一起送入a/d转化通道进行处理，输出控制信号调节所述第一线性阀和所述第二线性阀的位置；还包括串口通信单元，所述控制单元通过所述串口通信单元与上位机通信连接，所述上位机将预设的温度值和进水量值送入所述控制单元进行存储，所述控制单元将采集的各参数上传给所述上位机进行实时显示。

进一步的，所述控制单元选用单片机c8051f020。

进一步的，所述第一、第二和第三温度检测单元具有相同的电路结构，包括温度传感器、温度调理器、三极管、第一～第三变阻器、第一～第三二极管、第一～第四电容和第一～第四电阻，其中所述温度传感器选用pt100铂热电阻，所述温度调理器选用温度-电流变送器xtr105。

进一步的，所述第一和第二流量检测单元具有相同的电路结构，包括流量传感器、第五～第八电阻、第五和第六电容，其中所述流量传感器选用液体流量计。

进一步的，所述控制单元还包括d/a输出转换模块，所述d/a输出转换模块包括d/a转换器、运算放大器和第九～第十四电阻，其中所述d/a转换器选用ltc2622，所述运算放大器选用lm258。

进一步的，所述串口通信单元包括串口电平转换芯片、连接器和第七～第十一电容，其中所述串口电平转换芯片选用标准rs232接口芯片max232，所述连接器为9针连接器。

(三)有益效果

本发明提供了一种海水淡化处理装置，通过单片机实时调节进入两个线性阀的海水温度和进水量，始终保证进入淡化设备的海水温度在设定值，使得淡化设备的流程参数在不断变化的外界环境条件下也保持在设定工况参数不变，从而保证了淡水产量和水质，也使得淡化设备易于控制和维护，提高了淡化设备的工作效率，装置结构简单，减少了外扩单元，降低了成本，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有较强的可扩展性。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种海水淡化处理装置的系统结构框图。

图2为本发明所涉及的一种海水淡化处理装置的温度检测单元电路原理图。

图3为本发明所涉及的一种海水淡化处理装置的流量检测单元电路原理图。

图4为本发明所涉及的一种海水淡化处理装置的d/a输出转换模块电路原理图。

图5为本发明所涉及的一种海水淡化处理装置的串口通信单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所涉及的实施例做进一步详细说明。

如图1所示，一种海水淡化处理装置，包括第一线性阀、混合器、海水淡化设备和第二线性阀，第一线性阀控制海水原水进入量，海水淡化设备排出合格淡水和浓海水，浓海水重新进入淡化循环，第二线性阀控制浓海水进入量，混合器将海水原水和浓海水进行混合，还包括第一温度检测单元、第一流量检测单元、第二温度检测单元、第二流量检测单元、第三温度检测单元和控制单元；第一温度检测单元和第一流量检测单元连接第一线性阀和混合器，检测进入第一线性阀的海水原水的温度和进水量，输出模拟电压信号送入控制单元；第二温度检测单元和第二流量检测单元连接第二线性阀和混合器，检测进入第二线性阀的浓海水的温度和进水量，输出模拟电压信号送入控制单元；第三温度检测单元连接混合器和海水淡化设备，检测进入海水淡化设备混合海水的温度，输出模拟电压信号送入控制单元；控制单元采集第一线性阀和第二线性阀的位置信号，和上述传感器的检测信号一起送入a/d转化通道进行处理，输出控制信号调节第一线性阀和第二线性阀的位置；还包括串口通信单元，控制单元通过串口通信单元与上位机通信连接，上位机将预设的温度值和进水量值送入控制单元进行存储，控制单元将采集的各参数上传给上位机进行实时显示。

将进入装置的海水原水与淡化设备排出的浓海水进行混合，利用浓海水的余热，将海水原水在进入淡化设备前混合成淡化设备设定工况参数的温度。进入淡化设备的总进水量保持恒定，因此控制关键在于两个线性阀调节的控制，它用于调节进入混合器的海水原水与浓海水的比例，由于海水原水的温度随时变化，所以对于两个线性阀的调节控制相对应的为动态系统。

控制单元主要是对海水温度和进水量以及两个线性阀的位置进行测量，将各路输出模拟信号转换为数字信号进行处理。控制单元选用单片机c8051f020，是完全继承的混合信号系统级芯片(soc)，具有与8051指令集完全兼容的cip-51内核。它在一个芯片内集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件，把原来8051系统中断源由7个扩展到了22个，终端系统需要更少的mcu干预，内部集成了能独立工作的时钟发生器，以及16路12位精度a/d转换器、spi总线接口、多达64个可编程i/o端口。线性阀位置反馈直接决定了进入混合器的海水原水和浓海水的混合比例，其位置输出信号为电压信号，送入c8051f020进行a/d转换。

淡化设备要求经过混合器后的混合海水温度为定值，因此必须准确测量进入混合器的海水原水和浓海水温度以及进入淡化设备的混合海水温度。第一、第二和第三温度检测单元具有相同的电路结构，如图2所示，包括温度传感器、温度调理器u1、三极管q1、变阻器rw1～rw3、二极管d1～d3、电容c1～c4和电阻r1～r4，其中温度传感器选用pt100铂热电阻，温度调理器u1选用温度-电流变送器xtr105。xtr105是专用于温度检测系统的温度-电流变送器，可以将pt100铂热电阻的电阻值随温度的变化量转换成电流信号，该电流值仅与pt100铂热电阻阻值有关，而与线路电阻无关，不仅可以消除线路电阻所产生的误差，而且可以对pt100铂热电阻中的温度二次项进行线性补偿，提高温度检测的线性度和精度。温度检测单元输出电压信号送入c8051f020进行a/d转换。

由于进入淡化设备的总进水量为定值，只需分别检测进入混合器的海水原水和浓海水的进水量。第一和第二流量检测单元具有相同的电路结构，如图3所示，包括流量传感器、电阻r5～r8、电容c5和c6，其中流量传感器选用液体流量计。液体流量计输出的是4～20ma的标准信号，经过采样电阻r6转换成1～5v电压信号后进入c8051f020进行a/d转换。

第一和第二线性阀用于控制海水原水和浓海水进入混合器的比例，线性阀的开度与输入控制电压(0～10v)成线性关系。c8051f020将上述各个参数进行a/d转换并与设定值对比分析，输出数字信号，需要转换成模拟电压信号后控制线性阀。控制单元还包括d/a输出转换模块，如图4所示，d/a输出转换模块包括d/a转换器u2、运算放大器u3和电阻r9～r14，其中d/a转换器u2选用ltc2622，运算放大器u3选用lm258。c8051f020通过spi总线与ltc2622相互连接，ltc2622将c8051f020输出的数字信号转换成0～2v的模拟电压信号。采用spi总线连接数模信号可以避免信号间的串扰，而ltc2622输出0～2v的模拟电压信号，需要经过运算放大器lm258放大后连接到线性阀的输入端。

c8051f020通过串口通信单元与上位机进行数据交换。由于上位机串口为rs232标准接口，与输入输出均为ttl电平的c8051f020在接口规范上不一致，因此c8051f020与上位机之间的串口通信需要进行ttl-rs232的电平转换。如图5所示，串口通信单元包括串口电平转换芯片u4、连接器j1和电容c7～c11，其中串口电平转换芯片u4选用标准rs232接口芯片max232，连接器j1为9针连接器。max232可以用单电压+5v实现rs232接口逻辑“1”(-15～3v)和逻辑“0”(3～15v)的电平转换。c8051f020的rxd口为串行输入端，txd口为串行输出端。9针连接器j1连接上位机的串口，rs232串行通信标准接口使用方便，接线少而且传输距离可达15m。上位机将设定的进入淡化设备的总进水量及其温度值传送给c8051f020进行存储，c8051f020将采集的各个参数上传给上位机进行实时显示。

本发明提供了一种海水淡化处理装置，通过单片机实时调节进入两个线性阀的海水温度和进水量，始终保证进入淡化设备的海水温度在设定值，使得淡化设备的流程参数在不断变化的外界环境条件下也保持在设定工况参数不变，从而保证了淡水产量和水质，也使得淡化设备易于控制和维护，提高了淡化设备的工作效率，装置结构简单，减少了外扩单元，降低了成本，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，具有较强的可扩展性。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。