专利名称：交流变频式自动曝气控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对城市及各种工业废水进行生物氧化处理的曝气控制装置技术领域。
现有技术领域的情况如下目前，我国已有城市污水处理厂144座，二级处理厂118座。城市污水处理厂和给水厂的前处理基本都采用生化法处理工艺，而生化法的核心是靠微生物的新陈代谢作用，来降解污水中的有机污染物，使废水中呈溶解，胶体状态的有机污染物转化为无害物质，如H2O和CO2等。从而降低水的污染程度。在此过程中，将需要大量的氧气来维持生物正常的新陈代谢，而氧气的来源主要由鼓风机，曝气机，转刷等设备向水中充氧提供，以满足微生物的需求。这些曝气设备的电耗一般占全厂电耗的40％~50％。至2000年，我国的污水总量将达到900亿立方米，按每立方米污水耗电0.254KWH估算，仅20％的污水进行二级处理，所耗电量将达到45亿KWH。这样就给我们提出一个问题，就是如何既保证满足曝气池中微生物的正常需氧，同时又可节省大量的能源。解决问题的关键方法就是控制水中的溶解氧的浓度。曝气池中溶解氧的数值视不同的微生物和不同的工艺流程而定，曝气节能的关键就是如何使水中的溶解氧始终保持一个合适的设定值。目前，我国现有的污水处理厂，给水处理厂对溶解氧含量的控制只靠开启充氧设备的数量和高低开关来调节。这样就常常不能有效而准确地控制溶解氧的量。造成如下二种情况一是充氧设备开启过大，造成能源浪费；二是设备开启不够充氧量偏低，不能满足微生物正常的新陈代谢需要。
本实用新型的目的是提供一种使被处理水中的溶解氧值始终保持在所设定的范围内，既没有能源的浪费，又满足了处理工艺要求的交流变频式自动曝气控制装置。
本实用新型的技术方案是本新型交流变频式自动曝气控制装置包括溶解氧自动检测仪、曝气器交流电动机M1、曝气器及一些强电元件，还包括微机控制器SMC、变频调速器VVVF、曝气器交流电动气M2、M3，其主回路如下三相交流电L1、L2、L3经空气开关QA1分别与变频调速器VVVF的输入端R、S、T及交流接触器KM2、KM4、KM6的主触点相连，变频调速器VVVF的输出端U、V、W分别与交流接触器KM1、KM3、KM5的主触点相连，交流接触器KM1、KM2的主触点经热元件FR1与交流电机M1相连，交流接触器KM3、KM4的主触点经热元件FR2与交流电机M2相连，交流接触器KM5、KM6的主触点经热元件FR3与交流电机M3相连；其控制回路如下单相交流电R与空气开关QA2相连，空气开关QA2的另一端1与启动/停止按钮SB相连，SB的另一端与节点2’相连，节点2’与中间继电器KA1的一端、延时继电器KT的控制线圈的输入端、延时继电器KT的触点相连；延时继电器KT触点的另一端及地线N与微机控制器SMC的电源输入端相连；中间继电器KA1的另一端及延时继电器KT的控制线圈的另一端分别与N相连；中间继电器KA1的一个触点4分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT1、VT3、VT5的公共端相连；双向可控硅VT1的另一端经交流接触器KM2的常闭辅助触点、KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM1的控制线圈相连；双向可控硅VT3的另一端经交流接触器KM4的常闭辅助触点、KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM3的控制线圈相连；双向可控硅VT5的另一端经交流接触器KM6的常闭辅助触点、KM7的常闭辅助触点与交流接触器KM5的控制线圈相连；中间继电器KA1的另一个触点5分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件——双向可控硅VT2、VT4、VT6公共端相连；双向可控硅VT2的另一端6经交流接触器KM1常闭辅助触点与交流接触器KM2的控制线圈相连；双向可控硅VT4的另一端7经交流接触器KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM4的控制线圈相连；双向可控硅VT6的另一端8经交流接触器KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM6的控制线圈相连；交流接触器KM1控制线圈的另一端9与交流接触器KM2控制线圈的另一端12经热继电器FR1的控制触点与地线N相连；交流接触器KM3控制线圈的另一端10与交流接触器KM3控制线圈的另一端13经热继电器FR2的控制触点与N相连；交流接触器KM5控制线圈的另一端11与交流接触器KM6控制线圈的另一端14经热继电器FR3的控制触点与地线N相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器SMC的开关量输出节点KA2及延时继电器KT的触点与变频调速器VVVF的运行信号输入端FWD相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器的开关量输出节点KA3与变频调速器VVVF的复位信号输入端RST相连；微机控制器的0-5模拟信号输出端GND、VRC与变频调速器VVVF的11、C1相连。
本实用新型交流变频式自动曝气控制装置其主要组成部分1、溶解氧自动检测仪该装置是对被处理水中溶解氧的浓度的反映。溶解氧自动检测仪是在曝气池中对取样点在线连续检测溶解氧的浓度，并将检测值转化为0-10mA标准电流信号输出。
2、微机控制器该装置采用8031系统，其主要作用是接收检测装置的输出信号，并与给定值(根据需要设定)进行比较，微机按预先编好的程序进行分析处理后，输出0-5V信号及相应的开关量信号。
3、变频调速器交流变频调速器是区别于其它曝气装置的关键。它的应用充分体现了本装置的优越性。变频调速器是以微电脑控制器为核心的变频调速装置，根据不同的要求，它可以输出不同频率的交流电而对交流电机进行无级调速，大大改善了交流电机的性能，使生产更加安全可靠，以达到满意的效果。
溶解氧自动检测仪将被处理水中的溶解氧浓度信号转化成电信号传送给微机控制器，微机控制器按预先编好的程序进行分析处理后，输出0-5V电信号，控制变频器的输出频率，进而控制电机的转速。当水中的溶解氧浓度大于设定浓度时，输出量减小，曝气装置转速降低，使水中的溶解氧浓度降低。当水中的溶解氧浓度小于设定浓度时，输出量增大，曝气装置转速提高，使水中的溶解氧浓度升高。这样便可以保证水中溶解氧的浓度在设定浓度上下波动，达到水中溶解氧浓度衡定的目的。对于多台软启动形式的设备，当一台曝气机不足以满足溶解氧浓度要求时，自动将之切换到工频运转，再由变频器启动另一台曝气机，直到溶解氧浓度达到设定浓度为止。微机控制曝气机台数可达四台至多台。为保证曝气池中的微生物的悬浮状态，当本装置控制多台曝气装置时，不被变频器所控制的曝气装置的交流电机可以以保证曝气池中的微生物的悬浮状态的最低转速运行。
本实用新型的优点和积极效果是本实用新型交流变频式自动曝气控制装置由溶解氧自动检测仪、变频调速系统与曝气装置三者之间连锁运行，将溶解氧的控制值反馈给变频调速系统，再由变频调速系统控制曝气系统的充氧量，还可实现曝气装置多台软启动，这样就能有效而准确地控制溶解氧的量，使之始终保持一个合适的设定值，这样既满足了微生物正常的新陈代谢需要，使生化反应在良好的工况下运行，同时节省了大量的能源，在目前的城市污水处理厂中应用本实用新型可节省曝气电耗30％以上。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细地描述
图1是本新型交流变频式自动曝气控制装置的主回路原理图；图2是本新型交流变频式自动曝气控制装置的控制回路原理图；实施例一本新型交流变频式自动曝气控制装置包括溶解氧自动检测仪、曝气器交流电动机M1、曝气器及一些强电元件，还包括微机控制器SMC、变频调速器VVVF、曝气器交流电动机M2、M3，其主回路如下三相交流电L1、L2，L3经空气开关QA1分别与变频调速器VVVF的输入端R、S、T及交流接触器KM2、KM4、KM6的主触点相连，变频调速器VVVF的输出端U、V、W分别与交流接触器KM1、KM3、KM5的主触点相连，交流接触器KM1、KM2的主触点经热元件FR1与交流电机M1相连，交流接触器KM3、KM4的主触点经热元件FR2与交流电机M2相连，交流接触器KM5、KM6的主触点经热元件FR3与交流电机M3相连；其控制回路如下单相交流电R与空气开关QA2相连，空气开关QA2的另一端1与启动/停止按钮SB相连，SB的另一端与节点2’相连，节点2’与中间继电器KA1的一端、延时继电器KT的控制线圈的输入端、延时继电器KT的触点相连；延时继电器KT触点的另一端及地线N与微机控制器SMC的电源输入端相连；中间继电器KA1的另一端及延时继电器KT的控制线圈的另一端分别与N相连；中间继电器KA1的一个触点4分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT1、VT3、VT5的公共端相连；双向可控硅VT1的另一端经交流接触器KM2的常闭辅助触点、KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM1的控制线圈相连；双向可控硅VT3的另一端经交流接触器KM4的常闭辅助触点、RM5的常闭辅助触点与交流接触器KM3的控制线圈相连；双向可控硅VT5的另一端经交流接触器KM6的常闭辅助触点、KM7的常闭辅助触点与交流接触器KM5的控制线圈相连；中间继电器KA1的另一个触点5分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT2、VT4、VT6公共端相连；双向可控硅VT2的另一端6经交流接触器KM7的常闭辅助触点与流接触器KM2的控制线圈相连；双向可控硅VT4的另一端7经交流接触器KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM4的控制线圈相连；双向可控硅VT6的另一端8经交流接触器KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM6的控制线圈相连；交流接触器KM1控制线圈的另一端9与交流接触器KM2控制线圈的另一端12经热继电器FR1的控制触点与地线N相连；交流接触器KM3控制线圈的另一端10与交流接触器KM4控制线圈的另一端13经热继电器FR2的控制触点与N相连；交流接触器KM5控制线圈的另一端11与交流接触器KM6控制线圈的另一端14经热继电器FR3的控制触点与地线N相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器SMC的开关量输出节点KA2及延时继电器KT的触点与变频调速器VVVF的运行信号输入端FWD相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器的开关量输出节点KA3与变频调速器VVVF的复位信号输入端RST相连；微机控制器的0-5模拟信号输出端GND、VRC与变频调速器VVVF的11、C1相连。
实施例二与实施例1所述的主回路和控制回路的线路设置同理，增设一台电机及相应的曝气装置。
实施例三本新型交流变频式自动曝气控制装置包括溶解氧自动检测仪、曝气器交流电动机M1、曝气器及一些强电元件，还包括微机控制器SMC、变频调速器VVVF、曝气器交流电动机M2、M3，其主回路如下三相交流电L1、L2、L3经空气开关QA1分别与变频调速器VVVF的输入端R、S、T及交流接触器KM2、KM4、KM6的主触点相连，变频调速器VVVF的输出端U、V、W分别与交流接触器KM1、KM3、KM5的主触点相连，交流接触器KM1、KM2的主触点经热元件FR1与交流电机M1相连，交流接触器KM3、KM4的主触点经热元件FR2与交流电机M2相连，交流接触器KM5、KM6的主触点经热元件FR3与交流电机M3相连；
其控制回路如下单相交流电R与空气开关QA2相连，空气开关QA2的另一端1与启动/停止按钮SB相连，启动/停止按钮SB的另一端与自动/手动转换开关SA相连，SA搬到位置2为自动运行方式，SA搬到位置3为手动运行方式，SA的2端与中间继电器KA1的一端、延时继电器KT的控制线圈的输入端、延时继电器KT的触点相连；延时继电器KT触点的另一端及地线N与微机控制器SMC的电源输入端相连；中间继电器KA1的另一端及延时继电器KT的控制线圈的另一端分别与N相连；中间继电器KA1的一个触点4分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT1、VT3、VT5的公共端相连；双向可控硅VT1的另一端经交流接触器KM2的常闭辅助触点、KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM1的控制线圈相连；双向可控硅VT3的另一端经交流接触器KM4的常闭辅助触点、KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM3的控制线圈相连；双向可控硅VT5的另一端经交流接触器KM6的常闭辅助触点、KM7的常闭辅助触点与交流接触器KM5的控制线圈相连；中间继电器KA1的另一个触点5分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT2、VT4、VT6公共端相连；双向可控硅VT2的另一端6经交流接触器KM1常闭辅助触点与交流接触器KM2的控制线圈相连；双向可控硅VT4的另一端7经交流接触器KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM4的控制线圈相连；双向可控硅VT6的另一端8经交流接触器KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM6的控制线圈相连；交流接触器KM1控制线圈的另一端9与交流接触器KM2控制线圈的另一端12经热继电器FR1的控制触点与地线N相连；交流接触器KM3控制线圈的另一端10与交流接触器KM4控制线圈的另一端13经热继电器FR2的控制触点与N相连；交流接触器KM5控制线圈的另一端11与交流接触器KM6控制线圈的另一端14经热继电器FR3的控制触点与地线N相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器SMC的开关量输出节点KA2及延时继电器KT的触点与变频调速器VVVF的运行信号输入端FWD相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器的开关量输出节点KA3与变频调速器VVVF的复位信号输入端RST相连；微机控制器的0-5模拟信号输出端GND、VRC与变频调速器VVVF的11、C1相连。
1#电机的手动启动按钮SB1与交流接触器KM2的常开辅助触点相并联且一端与手动/自动转换开关SA的3端相连，另一端经1#电机停止按钮SB2及中间继电器KA1的常闭触点与双向可控硅VT2的输出端6相连；2#电机的手动启动按钮SB3与交流接触器KM4的常开辅助触点相并联且一端与手动/自动转换开关SA的3端相连，另一端经2#电机停止按钮SB4及中间继电器KA1的常闭触点与双向可控硅VT4的输出端7相连；3#电机的手动启动按钮SB5与交流接触器KM6的常开辅助触点相并联且一端与手动/自动转换开关SA的3端相连，另一端经3#电机停止按钮SB6及中间继电器KA1的常闭触点与双向可控硅VT6的输出端8相连。
变频调速器VVVF采用380V/50HZ交流电源，当空气开关QA1闭合后，三相交流电L1、L2、L3经QA1送到变频器的输入端R、S、T，变频器进入了工作状态。当空气开关QA2闭合后，启动/停止按钮SB按下，自动/手动转换开关SA搬到自动位置2，微机控制器SMC得电，进入了工作状态。同时，溶解氧自动检测仪得电开始工作，把检测结果0-10mA信号送至微机控制器，微机控制器经过一定的判断、计算后，将结果转化成0-5V信号送至变频调速器的控制信号输入端11、C1，同时输出开关量信号使双向可控硅VT1导通，交流接触器KM1吸合，0-5V信号经变频调速器处理后，在输出端U、V、W输出相应频率的三相交流电来调解电机M1的转速，电动机M1带动曝气装置转速，当交流中机M1达到满负荷运转，即变频调速器输出频率达到50HZ时，而溶解氧浓度仍未达到设定浓度时，系统可进行逐台软启动切换运行，即微机控制变频器停止输出，并断开交流接触器KM1，在极短的时间内(约30ms)使交流接触器KM2吸合，把1#曝气装置切换到工频电源L1、L2、L3上，然后，使交流接触器KM3吸合，变频调速器带动2#曝气装置运行，以此类推，如果水中溶解氧浓度仍未达到设定浓度，微机输出信号使KM3关闭，KM4吸合，使2#曝气装置切换到工频电源上，然后，使交流接触器KM5吸合，变频调速器带动3#曝气装置运行，如果水中溶解氧浓度超过设定浓度时，微机控制器自动关闭KM1、KM4直到达到设定浓度，至此，完成溶解氧浓度的自动调解过程。
系统可以进行手动自动切换，当手动/自动转换开关搬到手动位置3时，系统进入手动运行状态，分别由SB1、SB2控制1#曝气装置启动/停止，SB3、SB4控制2#曝气装置启动/停止，SB5、SB6控制3#曝气装置启动/停止。
记录仪可记录溶解氧的浓度，当检测值超过或低于装置所设定的上、下限时，记录仪经过判断，发出上下限报警信号。
本断型还可实现远程控制。
权利要求1.一种交流变频式自动曝气控制装置，该装置包括溶解氧自动检测仪、曝气器交流电动机M1、曝气器及一些强电元件，其特征在于该装置还包括微机控制器SMC、变频调速器VVVF、曝气器交流电动机M2、M3，其主回路如下三相交流电L1、L2、L3经空气开关QA1分别与变频调速器VVVF的输入端R、S、T及交流接触器KM2、KM4、KM6的主触点相连，变频调速器VVVF的输出端U、V、W分别与交流接触器KM1、KM3、KM5的主触点相连，交流接触器KM1、KM2的主触点经热元件FR1与交流电机M1相连，交流接触器KM3、KM4的主触点经热元件FR2与交流电机M2相连，交流接触器KM5、KM6的主触点经热元件FR3与交流电机M3相连；其控制回路如下单相交流电R与空气开关QA2相连，空气开关QA2的另一端1与启动/停止按钮SB相连，SB的另一端与节点2’相连，节点2’与中间继电器KA1的一端、延时继电器KT的控制线圈的输入端、延时继电器KT的触点相连；延时继电器KT触点的另一端及地线N与微机控制器SMC的电源输入端相连；中间继电器KA1的另一端及延时继电器KT的控制线圈的另一端分别与N相连；中间继电器KA1的一个触点4分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT1、VT3、VT5的公共端相连；双向可控硅VT1的另一端经交流接触器KM2的常闭辅助触点、KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM1的控制线圈相连；双向可控硅VT3的另一端经交流接触器KM4的常闭辅助触点、KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM3的控制线圈相连；双向可控硅VT5的另一端经交流接触器KM6的常闭辅助触点、KM7的常闭辅助触点与交流接触器KM5的控制线圈相连；中间继电器KA1的另一个触点5分别与微机控制器SMC的开关量信号输出执行元件---双向可控硅VT2、VT4、VT6公共端相连；双向可控硅VT2的另一端6经交流接触器KM1常闭辅助触点与交流接触器KM2的控制线圈相连；双向可控硅VT4的另一端7经交流接触器KM3的常闭辅助触点与交流接触器KM4的控制线圈相连；双向可控硅VT6的另一端8经交流接触器KM5的常闭辅助触点与交流接触器KM6的控制线圈相连；交流接触器KM1控制线圈的另一端9与交流接触器KM2控制线圈的另一端12经热继电器FR1的控制触点与地线N相连；交流接触器KM3控制线圈的另一端10与交流接触器KM4控制线圈的另一端13经热继电器FR2的控制触点与N相连；交流接触器KM5控制线圈的另一端11与交流接触器KM6控制线圈的另一端14经热继电器FR3的控制触点与地线N相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器的开关量输出节点KA2及延时继电器KT的触点与变频调速器VVVF的运行信号输入端FWD相连；变频调速器VVVF的控制信号公共端COM经微机控制器的开关量输出节点KA3与变频调速器VVVF的复位信号输入端RST相连；微机控制器的0-5模拟信号输出端GND、VRC与变频调速器VVVF的11、C1相连。
2.根据权利要求1所述的交流变频式自动曝气控制装置，其特征在于与权利要求1所述的主回路和控制回路的线路设置同理，增设一至多台电机。
3.根据权利要求1或2所述的交流变频式自动曝气控制装置，其特征在于所述的启动/停止按钮SB的另一端先与自动/手动转换开关SA相连，SA搬到位置2即与节点2’相连，为自动运行方式；SA搬到位置3为手动运行方式，1#电机的手动启动按钮SB1与交流接触器KM2的常开辅助触点相并联且一端与手动/自动转换开关SA的3端相连，另一端经1#电机停止按钮SB2及中间继电器KA1的常闭触点与双向可控硅VT2的输出端6相连；2#电机的手动启动按钮SB3与交流接触器KM4的常开辅助触点相并联且一端与手动/自动转换开关SA的3端相连，另一端经2#电机停止按钮SB4及中间继电器KA1的常闭触点与双向可控硅VT4的输出端7相连；3#电机的手动启动按钮SB5与交流接触器KM6的常开辅助触点相并联且一端与手动/自动转换开关SA的3端相连，另一端经3#电机停止按钮SB6及中间继电器KA1的常闭触点与双向可控硅VT6的输出端8相连。
专利摘要本实用新型公开了一种使被处理水中的溶解氧值始终保持在所设定的范围内,既没有能源的浪费,又满足了处理工艺要求的交流变频式自动曝气控制装置,包括溶解氧自动检测仪、微机控制器SMC、变频调速器VVVF、曝气器交流电动机M1、M2、M3、曝气器及一些强电元件,可实现多台曝气装置逐台软启动切换运行,可以进行手动自动切换,还可实现远程控制。
文档编号C02F7/00GK2379466SQ9922405
公开日2000年5月24日 申请日期1999年6月8日 优先权日1999年6月8日
发明者赵玉光, 范垂莆, 宋希民, 徐晓明, 高有清, 孟宪跃, 王志强 申请人:沈阳东宇电器有限公司