一种自动调节臭氧放电管工作电压的臭氧发生装备

摘要

本发明公开了一种自动调节臭氧放电管工作电压的大型臭氧发生装备。其包括供电系统、臭氧发生器、气源系统以及控制系统，所述供电系统中升压变压器副边并联安装有高压侦测装置，所述高压侦测装置由顺次电路连接的高压取样端子、电阻分压网络、整流滤波电路、电压箝位电路、数字信号处理器、光电隔离电路、RS485接口电路以及高压侦测数据接口和电源接口组成，用以侦测发生器腔体中臭氧放电管工作电压转化为电气隔离的数字信号，通过数字总线反馈到控制系统中，控制系统依据臭氧放电管工作电压值与预设值比较结果，采用数字信号模式控制对供电系统的变频电源输出脉冲频率和/或输出脉冲占空比，使臭氧发电管工作电压自动稳定在预设值附近。

说明书

技术领域

本发明涉及臭氧发生装备，尤其是一种能自动调节臭氧放电管工作电压的 臭氧发生装备。

背景技术

由于臭氧的强氧化性，其在自来水处理、污水处理、除臭脱色等行业得到 了广泛应用。目前国内大都采用介质阻挡放电技术作为工业化产生臭氧的方法， 现有的臭氧发生装备主要由供电系统、气源系统、冷却水系统、臭氧发生器和 控制系统构成。对于臭氧发生器的供电调节基本上都是通过改变变频电源的输 出脉冲频率、脉冲占空比和脉冲密度来实现，臭氧放电管工作电压值由前述两 个参数决定。为提高控制调节的可靠性，大型臭氧发生装备一般不采用频率跟 踪的方法实现自激谐振运行，而是通过控制系统手动向供电系统中的变频电源 下达输出脉冲频率、脉冲占空比指令，进而人为调节臭氧放电管工作电压值。 这种手动调节变频电源输出脉冲频率、脉冲占空比来调节臭氧放电管工作电压 的大型臭氧发生装备的主要缺陷体现在以下三个方面。

一是，在装备调试阶段，需要在升压变压器副边挂接高压探头，连接到示 波器上，由两名以上调试人员采用人工反馈的方式，多次调节才能达到理想的 臭氧放电管工作电压值。通常大型的臭氧发生器包含大量的臭氧放电管，因此 一般情况下，对大型的臭氧发生器都采用分区供电方式进行供电，每个供电分 区同样需要进行调试，因此当大型臭氧发生器中包括大量供电分支和臭氧放电 管分区时，这种调试不便尤其严重。

二是，在装备运行阶段，无法实时获知臭氧放电管实际工作电压，不利于 装备的运行维护。

三是，电网条件、气源条件的变化会使臭氧放电管实际工作电压偏离理论 设计值，甚至到达一个危险高电压，手动调节模式不能及时地避免这种危害。

因此，急需一种能够自动调节臭氧放电管工作电压使臭氧发生器的实际工 作电压值稳定在预设值附近的系统来满足实际需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够自动调节臭氧放电管工作电压的臭氧发生装 备。

解决本发明所述技术问题的技术方案是：一种自动调节臭氧放电管工作电 压的臭氧发生装备，包括供电系统、臭氧发生器、气源系统以及控制系统，所 述供电系统由顺序电路连接的低压配电装置、变频电源、谐振电感和升压变压 器组成，升压变压器副边的高压抽头与臭氧发生器的高压接头电连接，升压变 压器副边的低压抽头与臭氧发生器的低压接头电连接，其特征是：所述升压变 压器副边并联安装有一个高压侦测装置，所述高压侦测装置还与控制系统电路 连接，用以将侦测到的臭氧发生器中臭氧放电管的工作电压值反馈到控制系统 中，控制系统与所述变频电源电路连接用于向变频电源输出电压调节指令。

为了更好的技术效果，本发明的技术特征可以具体为以下技术特点：

对臭氧发生装备的臭氧放电管进行分支供电，即将所述臭氧发生器的臭氧 放电管分成若干个臭氧放电管分区，每个臭氧放电管分区包含若干个臭氧放电 管；每个臭氧放电管分区由一个供电分支供电，每个供电分支由顺次电路连接 的低压配电装置、变频电源、谐振电感和升压变压器组成，每个供电分支内部 的电路连接与前述本发明技术方案中所述的供电系统内部的电路连接相同；每 个变压器副边并联安装有一个高压侦测装置；每个供电分支与所述控制系统连 接；每个高压侦测装置也与所述控制系统连接；每个供电分支与臭氧放电管分 区的电路连接关系与前述本发明技术方案中所述的供电系统与臭氧发生器电路 连接关系相同；每个供电分支与高压侦测装置的电路连接关系与前述本发明技 术方案中所述的供电系统与高压侦测装置的连接关系相同。

所述高压侦测装置由控制系统提供电源。

所述控制系统包含第一数字总线接口和第二数字总线接口两个独立的数字 总线接口，其中第一数字总线接口与高压侦测装置连接，用于从高压侦测装置 获取臭氧放电管工作电压值；第二数字总线接口与变频电源连接，用于向变频 电源输出调节指令。

所述高压侦测装置由顺次电路连接的高压取样端子、电阻分压网络、整流 滤波电路、电压箝位电路、数字信号处理器、光电隔离电路、RS485接口电路以 及高压侦测数据接口和电源接口组成。

所述高压侦测装置还包括一个隔离电源模块，所述隔离电源模块输入端连 接在电源接口上，电源模块的输出端给光电隔离电路的原边及其前端的电压箝 位电路、数字信号处理器、光电隔离电路提供隔离电源。

所述高压取样端子由第一高压取样端子和第二高压取样端子组成；所述第 一高压取样端子与变压器副边高压抽头电路连接；所述第二高压取样端子与升 压变压器副边低压抽头电路连接。

所述电阻分压网络由若干颗2kV以上耐压的兆欧级高压电阻与若干颗普通 千欧级电阻顺序串联构成。

所述电阻分压网络由电压互感器替代。

所述第二高压取样端子为螺栓通孔。

本发明的有益效果是，简化臭氧发生装备特别是大型臭氧发生装备的调试 过程，可以将臭氧放电管实际工作电压值直观地显示在控制系统人机界面上， 方便运行维护人员查看，并且自动调节实际工作电压值稳定在预设值附近，大 大提升装置运行效益与可靠性。

附图说明

图1是本发明臭氧发生装备一个实施例的电路结构示意图；

图2是本发明臭氧发生装备使用的高压侦测装置电路的一个实施例的结构示 意图；

图3是本发明的臭氧发生装备采用分区供电的实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的描述。

实施例1：如图1所示，一种自动调节臭氧放电管工作电压的臭氧发生装备， 包括供电系统1、臭氧发生器2、气源系统3以及控制系统4，还包含一个高压 侦测装置6。所述供电系统由顺次电路连接的低压配电装置11、变频电源12、 谐振电感13和升压变压器14组成；所述升压变压器14副边的高压抽头141与 臭氧发生器的高压接头21电连接，升压变压器14副边的低压抽头142与臭氧 发生器的低压接头22电连接。所述控制系统4包含第一数字总线接口41和第 二数字总线接口42两个独立的数字总线接口以及一个人机界面43，其中，第一 数字总线接口41与高压侦测装置6连接，用于从高压侦测装置获取臭氧放电管 工作电压值，第二数字总线接口42与所述变频电源12连接，用于向变频电源 输出电压调节指令。所述高压侦测装置6与控制系统4的数字总线接口41连接， 用以将侦测到的臭氧发生器中臭氧放电管的工作电压值反馈到控制系统4中， 臭氧放电管的工作电压值显示在控制系统人机界面43上，方便运行维护人员查 看。

本实施1中所述的高压侦测装置6由控制系统4供电，如图1中所示，所 述控制系统4对高压侦测装置6的供电连接与二者之间数字总线的连接以同一 个连接线表示。

上述实施例1的臭氧发生装备使用的高压侦测装置电路6如图2所示，图2 中，所述高压侦测装置6由顺次电路连接的高压取样端子61、电阻分压网络62、 整流滤波电路63、电压箝位电路64、数字信号处理器65、光电隔离电路66、 RS485接口电路67组成，所述高压侦测装置6还包括高压侦测数据接口68和电 源接口69；所述RS485接口电路67的差分信号线RS485A和RS485B连接到高压 侦测装置的数据接口68上，高压侦测装置6的电源接口69与控制系统4电连 接，即由所述控制系统4引出一路直流稳压电源VCC1/GND1连接到高压侦测装 置6的电源接口69上用以向高压侦测装置6供电，具体是向高压侦测装置6的 光电隔离电路66的副边和RS485接口电路67提供电源。

所述高压取样端子61包括第一高压取样端子611和第二高压取样端子612， 所述第一高压取样端子611与变压器副边高压抽头141电连接；所述第二高压 取样端子612与升压变压器副边低压抽头142电连接用以对臭氧发生器的供电 电压进行取样。

如图2所示，所述高压侦测装置还包括一个隔离电源模块70，所述隔离电 源模块70的电源输入端与电源接口69连接使其由控制系统4引出的VCC1/GND1 电源供电，隔离电源模块70的输出端与用于给电压箝位电路64、数字信号处理 器65以及光电隔离电路66原边提供隔离电源。VCC1/GND1电源经过隔离电源模 块70后得到一组电气隔离的直流稳压电源VCC2/GND2，如此可有效避免地线环 流的形成，提高信号传输质量；并且在采用隔离电源模块70后，可以避免高压 侦测装置6的高压取样端子61配线不当时对控制系统4的电气危害。

所述电阻分压网络62由八颗2kV以上耐压的兆欧级高压电阻与一颗普通千 欧级电阻顺序串联构成。

工作时，电阻分压网络62将高压侦测取样端子上的数千伏高电压信号转化 为数伏低电压信号，转化后的低电压信号经过整流滤波电路63和电压箝位电路 64处理后输入到数字信号处理器65的模数转换接口中，进而计算出臭氧发生器 2中臭氧放电管工作电压值，尤其是其电压峰值。数字信号处理器65将经其处 理后的信号经过光电隔离电路66和RS485接口电路67通过高压侦测数据接口 68和控制系统的数字总线接口41上传到控制系统4中。

其工作原理是，由高压侦测装置将臭氧放电管工作电压值反馈到控制系统 中，控制系统4将从高压侦测数字总线接口68上接收到的臭氧发生器的实际工 作电压值和预设值进行比较，得出电压调节指令，再以数字信号模式将电压调 节指令从数字总线接口42上输出到供电系统的变频电源12上，控制输出脉冲 频率和脉冲占空比，最终使臭氧发生器的臭氧发电管工作电压稳定在预设值附 近。

对整个装备而言，控制系统4向变频电源12输出电压调节指令和从高压侦 测装置6获取臭氧放电管工作电压值。其中向变频电源12输出电压调节指令的 重要性和对其可靠性的要求均高于从高压侦测装置6获取臭氧放电管工作电压 值，因此，本实施例中在控制系统4中采用两个独立的数字总线接口41和42 来分别完成上述两项传输任务。同时，两个独立的数字总线接口可以提高传输 效率。

实施例2：如图3所示，一种自动调节臭氧放电管工作电压的臭氧发生装备， 所述臭氧发生器2由若干个臭氧放电管分区23构成，每个臭氧放电管分区23 包含若干个臭氧放电管；每个臭氧放电管分区23由一个供电分支供电，每个供 电分支由顺次电路连接的低压配电装置11’、变频电源12’、谐振电感13’和 升压变压器14’，每个供电分支内部的电路连接与前述本发明技术方案中所述 的供电系统内部的电路连接相同；所述每个升压变压器14’副边的高压抽头 141’与臭氧发生器的高压接头21’电连接，升压变压器14’副边的低压抽头 142’与臭氧发生器的低压接头22’电连接；每个变压器14’副边并联安装有 一个实施例1所述的高压侦测装置6；每个供电分支与所述控制系统4连接，每 个高压侦测装置6与控制系统4连接；每个供电分支与臭氧放电管分区的电路 连接关系与实施例1所述的供电系统与臭氧发生器电路连接关系相同；每个供 电分支与高压侦测装置的电路连接关系与实施例1所述的供电系统与高压侦测 装置的连接关系相同

工作时，控制系统4对每个供电分支分别独立进行如下步骤：1将从高压侦 测数字总线接口68上接收到的与其对应的臭氧放电管分区实际工作电压值和预 设值进行比较，得出电压调节指令，2.再以数字信号模式将电压调节指令从数 字总线接口42上输出到与该臭氧放电管分区相对应的变频电源12’，控制输出 脉冲频率和脉冲占空比，最终使该分区的臭氧发电管工作电压稳定在预设值附 近。

本发明所述高压侦测装置还可以单独供电；所述高压取样端子的低压抽头 为螺栓通孔以方便地锁定在升压变压器副边的低压抽头螺栓上；所述电阻分压 网络也可以为由高压转低压的电压互感器所替代。

以上所述尽为本发明的较佳实施例，凡依据本发明申请专利范围所作的均等变 化，皆应属于本发明涵盖范围。