способ стабилизации производительности озонатора и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ стабилизации производительности озонатора, включающий измерение расхода сырья, подачу сигнала с датчика на вход вычислительного устройства, состоящего из блока управления, дифференцирующего звена и счетчика, и регулятор напряжения, отличающийся тем, что в качестве расхода сырья используют концентрацию озона, а в качестве сигнала - количество электрического заряда в озоно-ионной воздушной смеси, создаваемой озонатором, которое измеряют в течение времени, заданного блоком управления, и подают на дифференцирующее звено, определяющее по циклам скорость изменения заряда, которую далее формируют в виде числового или аналогового сигнала электрического напряжения и сравнивают со значением напряжения на электродах озонатора, заданного блоком управления, и при отклонении величины сигнала формируют регулятором напряжения сигнал, обратно-пропорционально изменяющий напряжение на электродах озонатора.

2. Устройство стабилизации производительности озонатора для осуществления способа по п.1, включающее асинхронный двигатель, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, озонатор, включенный во вторичную обмотку трансформатора, дифференцирующее звено, регулятор напряжения, включенный в первичную обмотку трансформатора, блок управления, датчик производительности озона и источник питания, отличающееся тем, что датчик производительности озона установлен перед выходом озонатора и имеет кулонометр, соединенный с дифференцирующим звеном и блоком управления, состоящим из последовательно соединенных счетчика сигналов, усилителя сигналов и устройства управления циклическим процессом измерения скорости изменения заряда, соединенного со счетчиком сигналов и кулонометром, при этом выход усилителя сигналов соединен с регулятором напряжения, а источник питания подключен к устройству управления циклическим процессом измерения скорости изменения заряда и к усилителю сигналов, кроме того, датчик выполнен в виде металлической пластины, а высоковольтный электрод озонатора - в виде плоской катушки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологиям стабилизации производительности озонаторов и может быть использовано на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях для обработки воздушных и водных сред.

Известно техническое решение для измерения концентрации аэроионов (см. а.с. № 586514, кл. G01N 27/413) посредством подачи аэроионов на собирающий электрод, расположенный в аспирационном конденсаторе, с последующим измерением силы тока, проходящего через этот электрод.

Также известен способ регулирования производительности устройства, вырабатывающего определенное вещество, в котором осуществляют измерение расхода продукта, подачу сигнала с датчика на вход вычислительного устройства, состоящего из блока управления, дифференцирующего звена и счетчика (см. патент РФ № 2210580, С09С 1/54. 2003 г. - прототип).

Известно устройство (см. патент РФ № 2114053, кл. С01В 13/11, 1998 г.), содержащее трансформатор с первичной и вторичной обмотками, генератор озона, включенный во вторичную обмотку трансформатора, дифференцирующее звено и источник питания.

Также известно устройство (см. патент РФ № 2100272, кл. С01В 13/11, 1997 г. - прототип), содержащее асинхронный двигатель, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, озонатор включенного во вторичную обмотку трансформатора, дифференцирующее звено, регулятор напряжения включенного в первичную обмотку трансформатора, блок управления, датчик производительности озона и источник питания.

Недостатком известных технических решений является отсутствие возможности стабилизации производительности озонатора.

Техническим результатом является обеспечение возможности стабилизации производительности озонатора.

Технический результат достигается тем, что в способе стабилизации производительности озонатора, включающем измерение расхода сырья, подачу сигнала с датчика на вход вычислительного устройства, состоящего из блока управления, дифференцирующего звена и счетчика, и регулятора напряжения согласно изобретению в качестве расхода сырья используют концентрацию озона, а в качестве сигнала - количество электрического заряда в озоно-ионной воздушной смеси, подаваемой озонатором, которое измеряют в течение времени заданное блоком управления и подают на дифференцирующее звено, определяющее по циклам скорость изменения заряда, которую далее формируют в виде числового или аналогового сигнала электрического напряжения и сравнивают со значением напряжения на электродах озонатора, заданным блоком управления, и при отклонении величины сигнала формируют регулятором напряжения сигнал, обратно-пропорционально изменяющий напряжение на электродах озонатора, а в устройстве для осуществления способа стабилизации производительности озонатора, включающем асинхронный двигатель, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, озонатор включенного во вторичную обмотку трансформатора, дифференцирующее звено, регулятор напряжения включенного в первичную обмотку трансформатора, блок управления, датчик производительности озона и источник питания, согласно изобретению датчик производительности озона установлен перед выходом озонатора и имеет кулометр, соединенный с дифференцирующим звеном и блоком управления, состоящим из последовательно соединенных счетчика сигналов, усилителя сигналов и устройства управления циклическим процессом измерения скорости изменения заряда, соединенного со счетчиком сигналов и кулометром, при этом выход усилителя сигналов соединен с регулятором напряжения, а источник питания подключен к устройству управления циклическим процессом измерения скорости изменения заряда и к усилителю сигналов, кроме того, датчик выполнен в виде тонкой металлической пластины, а высоковольтный электрод озонатора - в виде плоской катушки.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что используют количество электрического заряда, находящегося в озоно-ионной воздушной смеси, который измеряют, преобразуют и сравнивают со значением напряжения на электродах озонатора, заданным блоком управления, и при отклонении величины сигнала формируют регулятором напряжения сигнал, обратно-пропорционально изменяющий напряжение на электродах озонатора, в результате обеспечивается возможность стабилизации производительности озонатора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена блок-схема устройства для осуществления способа стабилизации производительности озона.

Устройство для осуществления способа стабилизации производительности озонатора состоит из асинхронного двигателя 1, трансформатора с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, озонатора 4, включенного во вторичную обмотку 3 трансформатора, дифференцирующего звена 5, регулятора напряжения 6, включенного в первичную обмотку 2 трансформатора, блока управления, датчика производительности озона 7 и источника питания 8. Датчик производительности озона 7 установлен перед выходом озонатора 4 и имеет кулометр 9, который соединен с дифференцирующим звеном 5 и блоком управления, состоящим из последовательно соединенных счетчика сигналов 10, усилителя сигналов 11 и устройства управления циклическим процессом измерения скорости изменения заряда 12, соединенного со счетчиком сигналов 10 и кулометром 9, при этом выход усилителя сигналов 11 соединен с регулятором напряжения 6, а источник питания 8 подключен к устройству управления циклическим процессом измерения скорости изменения заряда 12 и к усилителю сигналов 11, кроме того, датчик производительности озона выполнен в виде тонкой металлической пластины, а высоковольтный электрод озонатора - в виде плоской катушки.

Способ стабилизации производительности озонатора осуществляется следующим образом.

Для стабилизации производительности озона в качестве расхода продукта используют концентрацию озона, предел которой меняется при разных напряжениях на электродах озонатора, а в качестве сигнала - количество электрического заряда в озоно-ионной воздушной смеси, измеряют его в течение времени, заданного блоком управления. Количество электрического заряда в озоно-ионной воздушной смеси имеет значение в зависимости от площади поверхности датчика. Далее подают сигнал на дифференцирующее звено 5, определяющее по циклам скорость изменения заряда, формируют его в виде числового или аналогового сигнала в виде электрического напряжения и сравнивают со значением напряжения на электродах озонатора, заданным блоком управления, и при отклонении величины сигнала формируют регулятором напряжения сигнал, обратно пропорционально изменяющий напряжение на электродах озонатора.

Пример конкретного осуществления способа стабилизации производительности озонатора

Для проведения эксперимента в лаборатории Кубанского агроуниверситета расход рабочего газа составил 50-100 м³/час, а производительность по озону - 0-200 г/час. Измерения проводились при разной площади поверхности датчика 350 и 500 мм².

Для определения изменения заряда на датчике с течением времени проводились следующие измерения. Датчик помещали в поток ионно-озонной смеси с концентрацией озона 2-4 г/м³, значение которой разное при разных напряжениях на электродах озонатора от 8 до 12 кВ, например, при 10 кВ концентрация озона составляла 2,38 г/м³, и фиксировали величину заряда на датчике с интервалом времени в 1 с в течение 15 с. Для этого была использована цифровая видеокамера с фиксацией времени экспонирования кадров. Камера записывала информацию с индикатора вольтметра-электрометра В7-30. Из полученных результатов следует, что вначале заряд нарастает линейно (скорость нарастания заряда постоянна), начиная с 10 секунды, скорость нарастания заряда уменьшалась.

Приблизительно с 14-й секунды величина заряда практически стабилизировалась. Это объясняется тем, что датчик приобретает достаточный отрицательный потенциал и приближающиеся заряды отталкиваются. В результате эксперимента также было установлено, что при использовании датчиков с разной площадью металлической поверхности датчика скорость нарастания заряда пропорциональна площади поверхности датчика и величина установившегося заряда также пропорциональна площади поверхности датчика. При площади поверхности датчика 350 мм ² количество электрического заряда (q) составляет в начальный момент времени t=0,2 с, q=0,001 нКл, а через 2 с q=0,044 нКл. При площади поверхности датчика 500 мм² количество электрического заряда (q) составляет в начальный момент времени t=02 с, q=0,02 нКл, а через 2 с q=0,76 нКл. Далее сигнал проходил на дифференцирующее звено 5, определяющее по циклам скорость изменения заряда, которое составила 0,02-0,2 кл/с. Далее сигнал формировался в виде числового или аналогового сигнала в виде электрического напряжения и сравнивался со значением напряжения на электродах озонатора, заданным блоком управления, и при отклонении величины сигнала регулятором напряжения формировался сигнал, обратно пропорционально изменяющий напряжение на электродах озонатора. По результатам эксперимента можно сделать вывод, что скорость нарастания заряда зависит от напряжения на озонаторе: чем ниже напряжение, тем меньше скорость нарастания заряда. Таким образом, производительность по озону также изменяется с уменьшением напряжения на электродах.

Устройство для осуществления способа стабилизации производительности озонатора работает следующим образом.

Предварительно включают асинхронный двигатель 1, являющийся источником воздуха для озонатора 4, с выхода которого поток озоно-воздушной смеси поступает на датчик производительности озона 7, соединенный однопроводной линией с кулонометром (измерителем заряда) 9, с его выхода сигнал поступает на дифференцирующее звено 5, которое производит вычисление первой производной от заряда на датчике 7 на интервале измерения заряда, т.е. скорость изменения электрического заряда на датчике 7. Устройство управления 12 производит управление циклическим процессом измерения скорости изменения заряда. Цикл работы кулонометра 9 и дифференцирующего звена 5 состоит из интервала сброса заряда с датчика 7 (0,1 с), рабочего интервала измерения заряда, скорости его изменения (2-5 с) и паузы (продолжительность определяется опытным путем при настройке электрооборудования озонатора). Далее цикл повторяется. Скорость изменения заряда формируют в виде числового или аналогового сигнала электрического напряжения и сравнивают со значением напряжения на электродах озонатора, заданным блоком управления, и при отклонении величины сигнала формируют регулятором напряжения сигнал, обратно-пропорционально изменяющий напряжение на электродах озонатора.

Для регулирования постоянства производительности озонатора путем изменения напряжения на электродах озонатора 4 сигнал с дифференцирующего звена 5 поступает на счетчик сигналов 10 и усилитель сигналов 11 через обратную связь на регулятор напряжения 6 для увеличения напряжения в случае выполнения условия или уменьшения при условии , где - заданное блоком управления значение скорости изменения заряда на датчике 7. Источник питания 8 обеспечивает питание соответствующих блоков схемы.