专利名称：风电造流曝气机的制作方法
技术领域：
本发明涉及环保设备，特别涉及对自然河流湖泊中的水体进行增氧造气，以提高 水体净化能力的风电造流曝气机。
背景技术：
自然界的河流湖泊本来都具有一定的自净能力，保持水质洁净。但当所排放的污 染物超过水体自身的净化能力时，水质将会恶化。这时的底层水体将缺氧，抑制了好氧微生 物(硝化细菌等)的活性。而在缺氧状态下厌氧微生物大量繁殖，对进入水底的有机物进 行厌氧分解，产生硫化氢、甲烷、氨等有害气体，释放臭气并造成鱼虾等水生动物的死亡甚 至绝迹。硫化氢又与水中的铁反应，生成硫化铁使水体发黑。得不到及时分解的有机物则 沉积在水底，成为黑色淤泥，并散发出恶臭。要修复水资源，恢复其自身的功能。首先必须运用人工方法来提高河流、湖泊水体 的自净能力，而最有效的方法就是对严重缺氧的河流、湖泊人工进行曝气增氧，将缺氧的死 水区变成富含氧气、充分流动交换的活水区。然而受各种条件的限制，对河湖进行曝气是 不能采取一般污水处理厂利用曝气管或曝气头来曝气的面曝气方式，而只能采取点曝气方 式。采取点曝气增氧时要求水体快速流动，因此可以将曝气点处的富氧水域与远离曝气点 的贫氧水域充分交换，实现全水域曝气。对于湖泊、水库、河道的水闸门前蓄水区以及平原 地区水流极其缓慢的河流等水体而言，其水体基本为非流动的死水，必须在曝气的同时进 行人工造流，实现全水域曝气，才能让富氧水与贫氧水进行快速充分地交换。通常待修复的水量都非常庞大，采用传统工艺进行曝气造流常常需要很大的电 耗。目前我国常用的曝气充氧设备，均是以市政电网的电能为主要驱动能源，而市政电网多 是采用火力发电，每发一度电将产生1. 008kg 二氧化碳，5. 425g 二氧化硫。对于一个100KW 的系统，每天工作4小时，其每年将产生147. 168T 二氧化碳，产生0. 792T 二氧化硫。另外， 由于多数水资源保护地均是远离城市的，将大功率的电缆从城市拉向水资源保护地费用相 当高。现场解决系统供电电源是一种简便、经济、可靠的方法。
发明内容
为了能达到快速修复水体的目标，同时又能减少甚至不用市政电网，以达到减排 环保绿色的目的，提供一种大流量、低能耗对有机污染型河流、湖泊治理的风电造流曝气 机。为了达到上述要求，本发明是通过下述技术方案来实现的它由风力发电机组、风 能曝气控制器和造流曝气机依次相连构成曝气系统，风力发电机组发出的电能通过风能曝 气控制器直接供给造流曝气机，由造流曝气机给水体增氧。所述的风力发电机组是采用升力型高速风轮驱动永磁发电机。所述的造流曝气机为多套直接与风能曝气控制器相连接。所述的风能曝气控制器包括有曝气机控制保护单元、测控计算单元和功率投切装置，所述的测控计算单元和功率投切装置是通过测量风力发电机组转速并根据风力发电机 组转速动态控制风力发电机组与造流曝气机的接电是连接或断开。所述的风能曝气控制器包含有实现整个风电造流曝气系统远程监控的通讯接口。该风电造流曝气系统的核心思想是在不同风速状态下，使造流曝气机中的水泵 变速运行，多台水泵构成风力发电机组的一个变化负载，测控计算单元通过调整负载控制 风力发电机组转速，使负载特性尽量接近风力发电机组的最大功率曲线达到较高的系统效 率。风电造流曝气系统通过水泵的变速运行克服了风力发电的不稳定性，解决了离网型风 机应用中的能量储存问题，变电能储存为水中溶解氧的储存，大大节约了系统成本和维护 成本。使实际分段投切后水泵运行的功率线1逼近风力发电机组最大功率曲线2如图1所7J\ ο根据上述方案制造的风电造流曝气机，具有如下突出优点1、直接将风能转化为电能，驱动造流曝气机中的水泵。相比传统的风力机械式驱 动水泵系统，能量转换效率大大提升。由于风力发电机的风轮采用的是现代流线型桨叶，它 的风能利用系数较高，风力发电机的效率一般都在30%以上，电动机与水泵的效率乘积约 为50%，所以风电造流曝气机的整体效率约15%，大大超过了传统风力机械式驱动水泵系 统的效率(5% 10% )。2、风能曝气控制器根据风力发电机的功率曲线，按照内部的控制算法对负载进行 三级切换，实现风能最大功率捕获，并且使系统在各种风况下均能灵活应用。3、风力发电机组输出和曝气水泵相匹配的变频变压交流电，用来直接驱动造流曝 气机中的水泵，无需蓄电池进行储能，无需增加电机驱动变频器，结构简单，可靠性高，同时 节省成本。风电系统采用直接的电磁耦合，并合理配置风力发电机组容量和曝气泵容量，以 实现较高的系统效率。风电造流曝气系统的维护量少，风力机与造流曝气系统之间的安装 位置自由度大。
图1是水泵逼近风力发电机组最大功率曲线图；图2是风电造流曝气机的系统框图；图3是风电造流曝气机的系统原理图。图中1、实际分段投切后水泵运行的功率线；2、风力发电机组最大功率曲线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。图2是风电造流曝气机的系统框图。从图中看出整个风电造流曝气机分三部分， 由风力发电机组、风能曝气控制器和造流曝气机依次相连构成曝气系统，风力发电机组发 出的电能通过风能曝气控制器直接供给造流曝气机，由造流曝气机给水体增氧。所述的风 力发电机组是采用升力型高速风轮驱动永磁发电机。所述的造流曝气机为多套直接与风能 曝气控制器相连接。所述的风能曝气控制器如图3所示，包括有曝气机控制保护单元、测控 计算单元和功率投切装置，所述的测控计算单元和功率投切装置是通过测量风力发电机组转速并根据风力发电机组转速动态控制风力发电机组与造流曝气机的接电是连接或断开。 所述的风能曝气控制器包含有实现整个风电造流曝气系统远程监控的通讯接口。以下是采用0. 75kW潜水泵为造流动力为例，提供两种风电造流曝气系统的典型 配置3kff风电造流曝气系统配置为
权利要求
1.风电造流曝气机，其特征在于它由风力发电机组、风能曝气控制器和造流曝气机依 次相连构成曝气系统，风力发电机组发出的电能通过风能曝气控制器直接供给造流曝气 机，由造流曝气机给水体增氧。
2.根据权利要求1所述的风电造流曝气机，其特征在于所述的风力发电机组是采用升 力型高速风轮驱动永磁发电机。
3.根据权利要求1所述的风电造流曝气机，其特征在于所述的造流曝气机为多套直接 与风能曝气控制器相连接。
4.根据权利要求1所述的风电造流曝气机，其特征在于所述的风能曝气控制器包括有 曝气机控制保护单元、测控计算单元和功率投切装置，所述的测控计算单元和功率投切装 置是通过测量风力发电机组转速并根据风力发电机组转速动态控制风力发电机组与造流 曝气机的接电是连接或断开。
5.根据权利要求1所述的风电造流曝气机，其特征在于所述的风能曝气控制器包含有 实现整个风电造流曝气系统远程监控的通讯接口。
全文摘要
本发明是风电造流曝气机，提供一种大流量、低能耗对有机污染型河流、湖泊治理的风电造流曝气机。它由风力发电机组、风能曝气控制器和造流曝气机依次相连构成曝气系统，风力发电机组发出的电能通过风能曝气控制器直接供给造流曝气机，由造流曝气机给水体增氧。该发明的风电系统采用直接的电磁耦合，并合理配置风力发电机组容量和曝气泵容量，以实现较高的系统效率。风电造流曝气系统的维护量少，风力机与造流曝气系统之间的安装位置自由度大。
文档编号F03D9/00GK102050527SQ20101055160
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者刘辉 申请人:刘辉