隨著臭氧在各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，臭氧的發(fā)生技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展，特別是新的《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，對(duì)水質(zhì)提出了更高的要求，增加了水的檢測(cè)項(xiàng)目和對(duì)消毒副產(chǎn)物的檢測(cè)項(xiàng)目。采用臭氧-活性炭技術(shù)將是水廠消毒的發(fā)展趨勢(shì)，臭氧深度處理技術(shù)將得到更加有力的發(fā)展。我國(guó)將會(huì)有更多的水廠采用臭氧處理工藝。大產(chǎn)量、高效率的臭氧發(fā)生器必將有廣闊的市場(chǎng)需求，目前國(guó)內(nèi)大型臭氧發(fā)生器設(shè)備主要依靠國(guó)外進(jìn)口。因而研制和開(kāi)發(fā)高性能、大產(chǎn)量新一代大型臭氧發(fā)生器替代進(jìn)口是我國(guó)臭氧企業(yè)的首要任務(wù)。對(duì)于加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)自來(lái)水產(chǎn)業(yè)運(yùn)用臭氧-活性炭工藝的普及具有重要的意義。

鑒于國(guó)內(nèi)臭氧產(chǎn)品市場(chǎng)形勢(shì)，我公司的科研人員根據(jù)已有設(shè)備的運(yùn)行狀況及國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)的比較，經(jīng)過(guò)不懈努力研制成功，具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型高頻臭氧發(fā)生器。設(shè)計(jì)原理及主要特點(diǎn)為：

臭氧放電室：

臭氧發(fā)生管采用搪瓷介質(zhì)放電體，單個(gè)放電體臭氧產(chǎn)量大，適應(yīng)于運(yùn)行頻率5000HZ，電壓3-5.0kV的工況,擊穿強(qiáng)度大于10kV。每?jī)芍С粞醴烹姽芙M成一個(gè)放電單元。

為解決大型臭氧發(fā)生器運(yùn)行過(guò)程中，由于發(fā)電體的損壞而導(dǎo)致整體停機(jī)的缺點(diǎn)，每個(gè)放電單元設(shè)置高壓保險(xiǎn)裝置，保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

放電室采用臥管式水冷結(jié)構(gòu)，殼體均采用不銹鋼板材熱熔焊接而成，耐腐蝕，不易生垢。外電極管與發(fā)生器管板采用自動(dòng)控制冷脹管技術(shù)，避免了熱焊接變形的缺陷。

大功率高頻臭氧電源的研制:

臭氧發(fā)生器電源一般根據(jù)適用介質(zhì)和放電室結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)與之相匹配的臭氧電源。我們采用以IGBT為功率器件的高頻變頻技術(shù)，頻率調(diào)整范圍0-5000HZ可調(diào)，逆變輸出電壓可調(diào)，輸出電壓0-500V，高壓輸出可達(dá)5KV。主要由高頻逆變電源主電路，PWM控制電路，IGBT驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。

大功率高頻高壓逆變臭氧電源的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖如下：

三相380V工頻交流電整流濾波后，變成單相0-500V可調(diào)直流電壓，然后該直流電壓經(jīng)過(guò)逆變電路逆變后，再由功率變壓器升壓輸出。電路中整流部分采用三相全橋可控整流技術(shù)，通過(guò)改變晶閘管的導(dǎo)通角而得到0-500V直流可調(diào)電壓，從而達(dá)到控制輸出功率與方便調(diào)試的目的。

臭氧電源的性能，特別是放電功率和穩(wěn)定性直接影響到臭氧產(chǎn)生的質(zhì)量和應(yīng)用效果。傳統(tǒng)的臭氧發(fā)生器電源采用可控硅為功率開(kāi)關(guān)器件。但是用可控硅作為功率開(kāi)關(guān)器件有很多弊端。因此項(xiàng)目設(shè)計(jì)的臭氧電源就采用了新型的功率開(kāi)關(guān)器件IGBT以取代傳統(tǒng)的可控硅電路。并采用準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)特性，可實(shí)現(xiàn)零電壓、電流開(kāi)通與關(guān)斷，而且開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)功率損耗很小。

電源除了具備完善的過(guò)載、自動(dòng)限流、過(guò)電壓、欠電壓、短路斷相等多重保護(hù)功能外，還專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)功率器件工作溫升監(jiān)控保護(hù)功能。也即通過(guò)電源的操作鍵盤(pán)上的顯示器可直接了解到IGBT的工作溫升。從而有效保證電源的工作穩(wěn)定性。

電源運(yùn)用數(shù)字PI閉環(huán)控制技術(shù)�？蓪�(shí)現(xiàn)給定量和反饋量的比較，閉環(huán)反饋，有效穩(wěn)定輸出電流。

高頻電源控制操作方面設(shè)計(jì)有獨(dú)立的LED顯示數(shù)字控制鍵盤(pán)和485通訊接口。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作和遠(yuǎn)程通訊。兩種狀態(tài)下均可實(shí)現(xiàn)對(duì)臭氧電源的輸出電壓、輸出頻率進(jìn)行設(shè)定�？刂凭�±1V、±1Hz。

高頻升壓變壓器的研制:

研制和生產(chǎn)大功率高頻高壓電源首先必須突破高頻升壓變壓器的技術(shù)難關(guān)。大功率高頻升壓變壓器不同于工頻電力變壓器，由于其自身高頻的特性以及負(fù)載的特殊性。因而變壓器的原、副邊繞組的電壓按變比求高壓側(cè)電壓是不準(zhǔn)確的，此理論不太適用。造成了設(shè)計(jì)難度大，不易制造。同時(shí)由于我國(guó)沒(méi)有專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)大功率高頻升壓變壓器的廠家。因而國(guó)內(nèi)不少臭氧企業(yè)因此而被拒之大型臭氧發(fā)生器門(mén)外。對(duì)于臭氧發(fā)生器專(zhuān)用變壓器在高頻條件下工作，磁芯我們選用錳-鋅鐵氧體材料。由于鐵氧體磁芯在 高頻條件下?lián)p耗小、有較高動(dòng)態(tài)導(dǎo)磁率、電阻率低、溫度系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)。大功率變壓器必需要大截面的磁芯骨架。為很好的解決了沒(méi)有大截面磁芯材料的技術(shù)難題我們采用組合技術(shù)。這經(jīng)過(guò)大量客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)踐證明這種技術(shù)是可行的、也是成功的。

變壓器的另一關(guān)鍵點(diǎn)就是線圈導(dǎo)線材料的選擇。大功率變壓器必然工作電流大。加之電壓高、高頻電流的集膚效應(yīng)，對(duì)導(dǎo)線材料的選用和制造工藝都提出了更高要求。在大量的比較試驗(yàn)基礎(chǔ)上導(dǎo)線采用合成高頻導(dǎo)線。能適應(yīng)高頻工作條件要求，減少高頻電源的集膚效應(yīng)。降低了導(dǎo)線工作溫升，避免過(guò)熱過(guò)載，影響使用壽命和系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。并且高壓變壓器設(shè)計(jì)容量均有充足的容量，一般可達(dá)15-30%。

基于這兩項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，使此高頻升壓變壓器具有體積小、重量輕、工作溫升低的優(yōu)點(diǎn)。在沒(méi)有降溫冷卻措施狀況下，依靠自然冷卻也能滿(mǎn)足工作要求。

自動(dòng)控制系統(tǒng)：

系統(tǒng)控制采用先進(jìn)的HMI人機(jī)界面�？蓪�(duì)臭氧發(fā)生器運(yùn)行各類(lèi)工況參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，監(jiān)測(cè)、報(bào)警和保護(hù)。（臭氧發(fā)生器進(jìn)氣、出氣溫度，進(jìn)水、出口溫度，氣源露點(diǎn)，壓力，流量，臭氧濃度均可實(shí)行在線檢測(cè)與調(diào)節(jié)，并實(shí)行遠(yuǎn)、近程控制和觸摸屏顯示。實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)。）臭氧電源同樣可通過(guò)485接口進(jìn)行通訊控制。同時(shí)安裝有智能綜合電能監(jiān)測(cè)儀表，對(duì)臭氧發(fā)生器工作時(shí)的工作電流、臭氧功率、功率因數(shù)等近三十項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。

對(duì)于水處理應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于水中臭氧濃度在線監(jiān)測(cè)技術(shù)有新的突破。利用ORP（氧化還原電位）值與水中臭氧濃度存在特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的原理。研制成功ORP在線監(jiān)控水中臭氧濃度監(jiān)測(cè)儀。以O(shè)RP值的變化反應(yīng)出水臭氧剩余臭氧濃度的變化，從而反饋臭氧發(fā)生器控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，自動(dòng)投加臭氧的閉環(huán)控制技術(shù)。ORP閉環(huán)控制技術(shù)無(wú)論是硬件還是軟件均屬?lài)?guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)大型臭氧發(fā)生器在水處理應(yīng)用場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)的臭氧投加自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的空白。

臭氧水處理工藝的關(guān)鍵是水溶解臭氧濃度，它是保證殺菌、去除化學(xué)污染物的根本條件。在這方面，國(guó)外應(yīng)用極譜電極儀器檢測(cè)，但由于價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)基本無(wú)力應(yīng)用，只有少數(shù)公司在游泳池水臭氧處理中應(yīng)用ORP原理檢測(cè)水溶臭氧濃度，技術(shù)保密。大型臭氧發(fā)生器上采用ORP技術(shù)在線檢測(cè)水溶臭氧濃度幾乎沒(méi)有。有很強(qiáng)的實(shí)用性，具有極廣的推廣價(jià)值。ORP控制技術(shù)的應(yīng)用可將我國(guó)臭氧水處理工程技術(shù)水平提高到一個(gè)嶄新的高度。

該產(chǎn)品的成功研制標(biāo)志著我國(guó)臭氧發(fā)生器設(shè)備制造與應(yīng)用技術(shù)有了突破性的進(jìn)步。改變了我們國(guó)產(chǎn)臭氧設(shè)備技術(shù)落后的局面。也將推動(dòng)我國(guó)臭氧技術(shù)在化工、制藥、水處理等領(lǐng)域的高速發(fā)展！

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