专利名称：以风力发电为动力的造流曝气机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环保设备，特别涉及对自然河流湖泊中的水体进行增氧造气，以提闻水体净化能力的造流曝气机。
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，而市政电网多是米用火力发电，每发一度电将产生I. 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O. 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，提供一种风力发电机为动力对有机污染型河流、湖泊进行治理的具有大流量、低能耗特点的风力发电机造流曝气机。为了实现上述发明目的，本实用新型提供了一种应用风力发电机为动力的造流曝气机，其特征在于包括一风力发电机组、一控制单元、以及一造流曝气机组，其中所述风力发电机组包括至少一组风力发电机；所述控制单元包括一风机控制单元、一用于测量风力发电机输出转速的测量单元、多个功率切换单元；所述造流曝气机组包括多组造流曝气机，并联地直接与风能造流曝气控制单元的功率切换单元的输出电连接。其特征在于所述控制单元还包括一提供远程访问的通讯接口。[0007]上述应用风力发电机的造流曝气机组通过多个造流曝气机并联地直接电连接至风力发电机造流曝气控制单元的多个功率切换单元的输出，令造流曝气机根据风速变速运行克服了风力发电的不稳定性，无需蓄电池组及逆变装置，即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，又提高了系统效率及可靠性，减少了系统故障点，大大节约了系统成本和维护成本。
图I是风电造流曝气系统的系统原理图。
具体实施方式
图I为本实用新型以风力发电机为动力的造流曝气机的系统框图。如图I所示，整个应用风力发电机为动力的造流曝气系统可以分为三部分分别是用于提供清洁风能电力的风力发电机组I、用于对风能造流曝气系统实行控制的控制单元2、以及用于对水体进·行造流曝气实现水体增氧的造流曝气机组3。其中，风力发电机I可以采用升力型高速风轮驱动永磁发电机11，发电机利用清洁能源风能发出电能，并通过风能造流曝气控制单元2直接供给造流曝气机组3提供用电，由造流曝气机组3中分布于水体中的各个造流曝气机31对水体进行净化。造流曝气机组3可以包括多组造流曝气机31，分别并联地直接与控制风能造流曝气的控制单元2的输出连接。所述控制风能造流曝气的控制单元2主要包括一风机控制单元21、一测量单元22、多个分别对应连接于造流曝气机31的功率切换单元23、以及一提供远程访问的通讯接口 24。如图I所示，通过测量单元22测量发电机组I的输出转速并根据该输出转速动态控制各个功率切换单元23，使对应的造流曝气机31的切入或切出系统。根据本实用新型的发明思想，所述以风力发电机为动力的造流曝气机在不同风速状态下，按照使风力发电机组I和造流曝气机组的功率曲线相匹配的方式，令造流曝气机31变转速运行，以保证系统的工作效率最高。因此，根据本实用新型的造流曝气机组3，由多台造流曝气机31构成风力发电机组I的一个变化负载，通过测量单元22测量和调整控制风力发电机组的输出转速，使负载特性尽量接近风力发电机组的最大功率输出曲线，达到较高的系统效率。该风电造流曝气系统可根据安装场地及客户要求，采取不同的安装方式例如，漂浮式、水上独杆式、陆地独杆式及其他安装方式。风电造流曝气系统通过造流曝气机变速运行克服了风力发电的不稳定性，造流曝气机直接连接风电造流曝气控制器，无需蓄电池组及逆变装置，即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，又提高了系统效率及可靠性，减少了系统故障点，大大节约了系统成本和维护成本。根据上述方案制造的风电造流曝气机，具有如下突出优点。I、采用绿色清洁能源风能作为动力，在无二次污染的情况下可有效实现造流曝气的效果，同时不受电网覆盖面的影响，大大降低了对常规能源的依赖及损耗，节能减排效果明显。2、直接将风能转化为电能，驱动造流曝气机。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，造流曝气机效率约为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、风能造流曝气控制器根据风力发电机的功率曲线，按照内部控制算法对负载进行多级切换，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、采用造流曝气专用风力发电机组直接驱动造流曝气机，无需蓄电池进行储能，无需增加逆变器和变频器，结构简单，可靠性高，同时节省成本。4、风电造流曝气系统采用模块化设计，可适应不同的客户需求，结构简单，便于运输与安装，同时减少了管理和维护。5、风电造流曝气系统可采取不同的安装方式漂浮式、水上独杆式、陆地独杆式及其他安装方式，安装自由度大，可满足不同的安装场地及客户需求。 尽管上面通过举例说明，已经描述了本实用新型较佳的具体实施方式
，本实用新型的保护范围并不仅限于上述说明，而是由所附的权利要求给出的所有技术特征及其等同技术特征来定义。本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本实用新型所教导的实质和精髓前提下，任何修改和变化可能仍落在本实用新型权利要求的保护范围之内。
权利要求1.一种应用风力发电为动力的造流曝气机，其特征在于包括一风力发电机组(I)、一控制单元(2)、以及一造流曝气机组(3)，其中 所述风力发电机组(I)包括至少一组风力发电机(11); 所述控制单元(2)包括一风机控制单元(21)、一用于测量风力发电机输出转速的测量单元(22)、多个功率切换单元(23)； 所述造流曝气机组(3)包括多组造流曝气机(31)，并联地直接与上述控制单元(2)的功率切换单元(23)的输出电连接。
2.根据权利要求I所述的造流曝气机，其特征在于所述控制单元(2)还包括一提供远程访问的通讯接口( 24 )。
专利摘要本实用新型提供了一种应用风力发电为动力的造流曝气机，其特征在于包括一风力发电机组、一控制单元、以及一造流曝气机组，其中所述风力发电机组包括至少一组风力发电机；所述控制单元包括一风机控制单元、一用于测量风力发电机输出转速的测量单元、多个功率切换单元、以及一提供远程访问的通讯接口；所述造流曝气机组包括多组造流曝气机，并联地直接与风能造流曝气控制单元的功率切换单元的输出电连接，本实用新型通过造流曝气机直接连接风力发电机造流曝气控制单元，使造流曝气机根据风速变速运行克服了风力发电的不稳定性，无需蓄电池组及逆变装置即解决了离网型风机应用中的能量储存问题，提高了系统效率及可靠性，节约了系统成本和维护成本。
文档编号C02F7/00GK202754855SQ20122046784
公开日2013年2月27日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者邱德杰, 俞卫, 魏爱萍 申请人:上海致远绿色能源有限公司