一种可调光强的节能紫外线消毒装置的制作方法

本发明属于供水净化装置，尤其涉及一种可调光强的节能紫外线消毒装置。

背景技术：

紫外线消毒技术广泛应用于饮用水消毒，特别是农村供水工程，但农村供水工程供水量在不同时段变化较大，峰谷供水时间供水负荷差异很大。目前，饮用水紫外线消毒装置中，紫外线灯管的功率和数量通常按照最高日最高时处理水量进行设计，无论供水流量高峰还是低谷，紫外线消毒装置均处于满负荷运行状态，在供水低峰时，紫外灯功率远远超出实际需要，造成电功耗浪费，增加供水成本。可调光强的紫外线消毒装置可以解决这一问题，但可调光强紫外线消毒装置存在的技术难题主要有两点：一是紫外线消毒装置调节功率时，灯的管壁温度降低，导致汞蒸气压变化，紫外输出效率降低、输出功率随之波动；二是紫外线消毒装置输出功率会随水温（环境温度）变化，难以准确控制汞蒸气压为最佳气压。因此，会出现在水流量高峰及低谷时，紫外线输出效率变化大，在一定的工作水温范围内，紫外线输出功率波动大，导致有时消毒不达标，或必须增加系统功率来保障消毒效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种可调光强的节能紫外线消毒装置的技术方案，改进紫外消毒装置的功率控制功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可调光强的节能紫外线消毒装置，包括紫外消毒灯；所述装置设有调光电子镇流器和调光模块，所述调光电子镇流器接收所述调光模块发出的调光信号、并根据所述调光信号调节所述紫外消毒灯的输出光强度。

更进一步，为了提高紫外线消毒灯的效率，降低温度对功率的影响，所述紫外消毒灯是铋铟汞合金紫外线灯。

更进一步，为了随供水量调节紫外消毒灯的功率，所述紫外消毒灯是40w～100w可调功率的铋铟汞合金紫外线灯。

更进一步，为了调整紫外消毒灯的功率，所述调光电子镇流器是功率为40w～100w的可调输出功率电子镇流器。

更进一步，为了控制紫外消毒灯的功率调节，所述调光模块是调光范围为50%～100%的调光模块，所述调光信号是由plc输出的脉宽信号。

更进一步，为了获得良好的控制调节效果，所述调光信号是根据供水流量调整的脉宽信号。

更进一步，为了实现紫外消毒灯的控制和调节，所述调光电子镇流器设有电源模块、启动恒流模块、控制隔离模块、信号转换模块和驱动控制模块，所述电源模块对电源进行整流、滤波及功率因数调整，输出稳压的直流电源至所述启动恒流模块；所述启动恒流模块产生瞬间高电压、点燃紫外消毒灯，所述控制隔离模块接收所述调光模块发出的调光信号、并将所述调光信号输送到所述信号转换模块；所述信号转换模块将所述调光信号由脉宽信号转换为直流电压信号输出到所述驱动控制模块；所述驱动控制模块将输出功率控制信号发送到所述启动恒流模块。

更进一步，为了使紫外消毒获得供稳定的调节电源，所述启动恒流模块设有半桥输出控制回路，所述驱动控制模块经高频开关原件调节频率和相位角，改变所述半桥输出控制回路的输出功率。

更进一步，为了获得稳定的供电电源，所述电源模块包括全桥整流电路、功率因数调整电路和稳压升压电路。

本发明的有益效果是：可显著提高紫外线消毒装置的效率和功率调节性能，根据供水量调节功率，节省能源消耗，装置输出线性好，提高灯管功能的稳定性和灯管的使用寿命，采用高效的紫外线灯及配套的调光电子镇流器，装置效能高。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

附图说明

图1是本发明系统框图；

图2是本发明原理图；

图3是本发明80w水温试验输出功率曲线图；

图4是本发明80w水温试验输出效率曲线图；

图5是本发明40w水温试验输出功率曲线图；

图6是本发明40w水温试验输出效率曲线图。

具体实施方式

如图1、图2，一种可调光强的节能紫外线消毒装置，包括紫外消毒灯10；所述装置设有调光电子镇流器20和调光模块30，所述调光电子镇流器接收所述调光模块发出的调光信号、并根据所述调光信号调节所述紫外消毒灯的输出光强度。

所述紫外消毒灯是铋铟汞合金紫外线灯。

所述紫外消毒灯是40w～100w可调功率的铋铟汞合金紫外线灯。

所述调光电子镇流器是功率为40w～100w的可调输出功率电子镇流器。

所述调光模块是调光范围为50%～100%的调光模块，所述调光信号是由plc输出的脉宽信号。

所述调光信号是根据供水流量调整的脉宽信号。

所述调光电子镇流器设有电源模块21、启动恒流模块22、控制隔离模块23、信号转换模块24和驱动控制模块25，所述电源模块对电源进行整流、滤波及功率因数调整，输出稳压的直流电源至所述启动恒流模块；所述启动恒流模块产生瞬间高电压、点燃紫外消毒灯，所述控制隔离模块接收所述调光模块发出的调光信号、并将所述调光信号输送到所述信号转换模块；所述信号转换模块将所述调光信号由脉宽信号转换为直流电压信号输出到所述驱动控制模块；所述驱动控制模块将输出功率控制信号发送到所述启动恒流模块。

所述启动恒流模块设有半桥输出控制回路，所述驱动控制模块经高频开关原件调节频率和相位角，改变所述半桥输出控制回路的输出功率。

所述电源模块包括全桥整流电路、功率因数调整电路和稳压升压电路。

实施例一：

如图1、图2，一种可调光强的节能紫外线消毒装置，包括紫外消毒灯10，调光电子镇流器20和调光模块30。调光电子镇流器接收调光模块发出的调光信号、并根据调光信号调节紫外消毒灯的输出光强度。

紫外消毒灯是40w～100w可调功率铋铟汞合金紫外线灯。

调光模块是调光范围为50%～100%的调光模块，调光信号是由plc输出的脉宽信号。

调光电子镇流器采用220v交流电源40供电。调光电子镇流器是功率为40w～100w的可调输出功率电子镇流器。调光电子镇流器设有电源模块21、启动恒流模块22、控制隔离模块23、信号转换模块24和驱动控制模块25。

电源模块包括全桥整流电路、功率因数调整电路和稳压升压电路，电源模块对电源进行整流、滤波及功率因数调整，可输出稳压的直流电源至所述启动恒流模块。

启动恒流模块包括启动电路和恒流电路，启动电路径串联谐振升压产生瞬间高电压，点燃紫外消毒灯。恒流电路设有半桥输出控制回路，通过半桥整流回路为紫外消毒灯提供持续稳定的电流。

控制隔离模块接收调光模块发出的调光信号、并将调光信号输送到信号转换模块。

信号转换模块设有压控振荡器，将调光信号由脉宽信号转换为直流电压信号输出到驱动控制模块。

驱动控制模块将输出功率控制信号发送到启动恒流模块。驱动控制模块经高频开关元件调节频率和相位角，改变启动恒流模块的半桥输出控制回路的输出功率，从而控制紫外消毒灯的输出光强度。

本发明的可调光强的紫外线消毒装置，特别是适合农村供水工程饮用水消毒使用，计采用紫外线光强可调的方式，根据供水流量实时调节紫外线光强度输出大小，并保证较高的紫外线输出功率，同时在一定的水温范围（10℃～40℃）内，保持良好的运行效率，紫外线输出波动小，降低紫外线消毒装置的整体运行能耗，从而达到节能降耗的目的。

本发明采用铋铟汞合金紫外线灯，调光电子镇流器通过30%～100%直流脉宽控制电压输出，组成紫外线灯闭环功率控制单元，同时电子镇流器具备接收外部plc脉宽调制信号的功能，根据脉宽信号自动实现功率切换，plc根据供水流量、供水时段等多因子综合判断，输出脉宽调制信号。从而使可调功率紫外线灯在不同的工作条件下实现功率可调，达到节能的目的。

铋铟汞合金紫外线灯具备良好的应用特性，较普通的紫外线消毒灯具有更高的紫外线输出效率，且随供水水温度升高而提高，在常规供水水温时基本达到最大的输出效率。在10℃～40℃的水温环境中，50%～100%功率时，254nm紫外线输出效率最高。另外铋铟汞合金紫外线灯具有良好的温度适应性，在1010℃～40℃的水温环境中，其输出功率的变化不大于10%，特别适合于饮用水的消毒环境。

调光电子镇流器的电源模块对电源进行整流、滤波及功率因数调整，可输出稳压的直流电源至所述启动恒流模块，加之恒流电路设有半桥输出控制回路，为紫外消毒灯提供稳定的调节电源。

如图3至图6所示，根据实验，在80w和40w的功率下，本发明的紫外消毒装置有更稳定的输出功率和更高的输出效率。

本发明的技术效果包括：

1、功率可调节且节能：本发明提出由调光控制模块并联到电子镇流器电路中，实现调光控制模块控制电子镇流器输出，使可调光紫外线灯在不同的工作条件下实现功率可调，达到节能的目的；

2、装置输出线性好：解决正常紫外线灯在一定温度范围（10℃～40）内频繁调节功率时，影响灯管稳定型和减少灯管使用寿命的问题，配置一种匹配度良好的调光镇流器，输出电流电压等参数可控性良好，不对灯管产生冲击。

3、装置高效能：解决水流量高峰高功率及水流量低谷低功率的不同条件下紫外线灯输出效率不可兼顾的问题，根据液汞的工作运行原理，以及大量的运行测试数据，找到一种在10℃～40℃水温中，灯管紫外线输出效率随着功率的降低而升高的规律，并且在常规供水水温下效率可达到最高点，采用一种高效的紫外线灯及配套的调光镇流器，根据供水峰谷时段自动调节功率的紫外线消毒装置，达到高效节能降耗目的。