專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)電造流曝氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保設(shè)備，特別涉及對(duì)自然河流湖泊中的水體進(jìn)行增氧造氣，以提高 水體凈化能力的風(fēng)電造流曝氣機(jī)。
背景技術(shù)：
自然界的河流湖泊本來(lái)都具有一定的自?xún)裟芰?，保持水質(zhì)潔凈。但當(dāng)所排放的污 染物超過(guò)水體自身的凈化能力時(shí)，水質(zhì)將會(huì)惡化。這時(shí)的底層水體將缺氧，抑制了好氧微生 物(硝化細(xì)菌等)的活性。而在缺氧狀態(tài)下厭氧微生物大量繁殖，對(duì)進(jìn)入水底的有機(jī)物進(jìn) 行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、甲烷、氨等有害氣體，釋放臭氣并造成魚(yú)蝦等水生動(dòng)物的死亡甚 至絕跡。硫化氫又與水中的鐵反應(yīng)，生成硫化鐵使水體發(fā)黑。得不到及時(shí)分解的有機(jī)物則 沉積在水底，成為黑色淤泥，并散發(fā)出惡臭。要修復(fù)水資源，恢復(fù)其自身的功能。首先必須運(yùn)用人工方法來(lái)提高河流、湖泊水體 的自?xún)裟芰?，而最有效的方法就是?duì)嚴(yán)重缺氧的河流、湖泊人工進(jìn)行曝氣增氧，將缺氧的死 水區(qū)變成富含氧氣、充分流動(dòng)交換的活水區(qū)。然而受各種條件的限制，對(duì)河湖進(jìn)行曝氣是 不能采取一般污水處理廠利用曝氣管或曝氣頭來(lái)曝氣的面曝氣方式，而只能采取點(diǎn)曝氣方 式。采取點(diǎn)曝氣增氧時(shí)要求水體快速流動(dòng)，因此可以將曝氣點(diǎn)處的富氧水域與遠(yuǎn)離曝氣點(diǎn) 的貧氧水域充分交換，實(shí)現(xiàn)全水域曝氣。對(duì)于湖泊、水庫(kù)、河道的水閘門(mén)前蓄水區(qū)以及平原 地區(qū)水流極其緩慢的河流等水體而言，其水體基本為非流動(dòng)的死水，必須在曝氣的同時(shí)進(jìn) 行人工造流，實(shí)現(xiàn)全水域曝氣，才能讓富氧水與貧氧水進(jìn)行快速充分地交換。通常待修復(fù)的水量都非常龐大，采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行曝氣造流常常需要很大的電 耗。目前我國(guó)常用的曝氣充氧設(shè)備，均是以市政電網(wǎng)的電能為主要驅(qū)動(dòng)能源，而市政電網(wǎng)多 是采用火力發(fā)電，每發(fā)一度電將產(chǎn)生1. 008kg 二氧化碳，5. 425g 二氧化硫。對(duì)于一個(gè)100KW 的系統(tǒng)，每天工作4小時(shí)，其每年將產(chǎn)生147. 168T 二氧化碳，產(chǎn)生0. 792T 二氧化硫。另外， 由于多數(shù)水資源保護(hù)地均是遠(yuǎn)離城市的，將大功率的電纜從城市拉向水資源保護(hù)地費(fèi)用相 當(dāng)高?，F(xiàn)場(chǎng)解決系統(tǒng)供電電源是一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了能達(dá)到快速修復(fù)水體的目標(biāo)，同時(shí)又能減少甚至不用市政電網(wǎng)，以達(dá)到減排 環(huán)保綠色的目的，提供一種大流量、低能耗對(duì)有機(jī)污染型河流、湖泊治理的風(fēng)電造流曝氣 機(jī)。為了達(dá)到上述要求，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的它由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng) 能曝氣控制器和造流曝氣機(jī)依次相連構(gòu)成曝氣系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能通過(guò)風(fēng)能曝 氣控制器直接供給造流曝氣機(jī)，由造流曝氣機(jī)給水體增氧。所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是采用升力型高速風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)。所述的造流曝氣機(jī)為多套直接與風(fēng)能曝氣控制器相連接。所述的風(fēng)能曝氣控制器包括有曝氣機(jī)控制保護(hù)單元、測(cè)控計(jì)算單元和功率投切裝置，所述的測(cè)控計(jì)算單元和功率投切裝置是通過(guò)測(cè)量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速并根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī) 組轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與造流曝氣機(jī)的接電是連接或斷開(kāi)。所述的風(fēng)能曝氣控制器包含有實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的通訊接口。該風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)的核心思想是在不同風(fēng)速狀態(tài)下，使造流曝氣機(jī)中的水泵 變速運(yùn)行，多臺(tái)水泵構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)變化負(fù)載，測(cè)控計(jì)算單元通過(guò)調(diào)整負(fù)載控制 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速，使負(fù)載特性盡量接近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率曲線達(dá)到較高的系統(tǒng)效 率。風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)通過(guò)水泵的變速運(yùn)行克服了風(fēng)力發(fā)電的不穩(wěn)定性，解決了離網(wǎng)型風(fēng) 機(jī)應(yīng)用中的能量?jī)?chǔ)存問(wèn)題，變電能儲(chǔ)存為水中溶解氧的儲(chǔ)存，大大節(jié)約了系統(tǒng)成本和維護(hù) 成本。使實(shí)際分段投切后水泵運(yùn)行的功率線1逼近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最大功率曲線2如圖1所7J\ ο根據(jù)上述方案制造的風(fēng)電造流曝氣機(jī)，具有如下突出優(yōu)點(diǎn)1、直接將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)造流曝氣機(jī)中的水泵。相比傳統(tǒng)的風(fēng)力機(jī)械式驅(qū) 動(dòng)水泵系統(tǒng)，能量轉(zhuǎn)換效率大大提升。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪采用的是現(xiàn)代流線型槳葉，它 的風(fēng)能利用系數(shù)較高，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率一般都在30%以上，電動(dòng)機(jī)與水泵的效率乘積約 為50%，所以風(fēng)電造流曝氣機(jī)的整體效率約15%，大大超過(guò)了傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)械式驅(qū)動(dòng)水泵系 統(tǒng)的效率(5% 10% )。2、風(fēng)能曝氣控制器根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率曲線，按照內(nèi)部的控制算法對(duì)負(fù)載進(jìn)行 三級(jí)切換，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能最大功率捕獲，并且使系統(tǒng)在各種風(fēng)況下均能靈活應(yīng)用。3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出和曝氣水泵相匹配的變頻變壓交流電，用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)造流曝 氣機(jī)中的水泵，無(wú)需蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，無(wú)需增加電機(jī)驅(qū)動(dòng)變頻器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，同時(shí) 節(jié)省成本。風(fēng)電系統(tǒng)采用直接的電磁耦合，并合理配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量和曝氣泵容量，以 實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)效率。風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)的維護(hù)量少，風(fēng)力機(jī)與造流曝氣系統(tǒng)之間的安裝 位置自由度大。


圖1是水泵逼近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最大功率曲線圖；圖2是風(fēng)電造流曝氣機(jī)的系統(tǒng)框圖；圖3是風(fēng)電造流曝氣機(jī)的系統(tǒng)原理圖。圖中1、實(shí)際分段投切后水泵運(yùn)行的功率線；2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最大功率曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖2是風(fēng)電造流曝氣機(jī)的系統(tǒng)框圖。從圖中看出整個(gè)風(fēng)電造流曝氣機(jī)分三部分， 由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能曝氣控制器和造流曝氣機(jī)依次相連構(gòu)成曝氣系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā) 出的電能通過(guò)風(fēng)能曝氣控制器直接供給造流曝氣機(jī)，由造流曝氣機(jī)給水體增氧。所述的風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組是采用升力型高速風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)。所述的造流曝氣機(jī)為多套直接與風(fēng)能 曝氣控制器相連接。所述的風(fēng)能曝氣控制器如圖3所示，包括有曝氣機(jī)控制保護(hù)單元、測(cè)控 計(jì)算單元和功率投切裝置，所述的測(cè)控計(jì)算單元和功率投切裝置是通過(guò)測(cè)量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速并根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與造流曝氣機(jī)的接電是連接或斷開(kāi)。 所述的風(fēng)能曝氣控制器包含有實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的通訊接口。以下是采用0. 75kW潛水泵為造流動(dòng)力為例，提供兩種風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)的典型 配置3kff風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)配置為
權(quán)利要求
1.風(fēng)電造流曝氣機(jī)，其特征在于它由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能曝氣控制器和造流曝氣機(jī)依 次相連構(gòu)成曝氣系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能通過(guò)風(fēng)能曝氣控制器直接供給造流曝氣 機(jī)，由造流曝氣機(jī)給水體增氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電造流曝氣機(jī)，其特征在于所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是采用升 力型高速風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電造流曝氣機(jī)，其特征在于所述的造流曝氣機(jī)為多套直接 與風(fēng)能曝氣控制器相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電造流曝氣機(jī)，其特征在于所述的風(fēng)能曝氣控制器包括有 曝氣機(jī)控制保護(hù)單元、測(cè)控計(jì)算單元和功率投切裝置，所述的測(cè)控計(jì)算單元和功率投切裝 置是通過(guò)測(cè)量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速并根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與造流 曝氣機(jī)的接電是連接或斷開(kāi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電造流曝氣機(jī)，其特征在于所述的風(fēng)能曝氣控制器包含有 實(shí)現(xiàn)整個(gè)風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的通訊接口。
全文摘要
本發(fā)明是風(fēng)電造流曝氣機(jī)，提供一種大流量、低能耗對(duì)有機(jī)污染型河流、湖泊治理的風(fēng)電造流曝氣機(jī)。它由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)能曝氣控制器和造流曝氣機(jī)依次相連構(gòu)成曝氣系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能通過(guò)風(fēng)能曝氣控制器直接供給造流曝氣機(jī)，由造流曝氣機(jī)給水體增氧。該發(fā)明的風(fēng)電系統(tǒng)采用直接的電磁耦合，并合理配置風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量和曝氣泵容量，以實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)效率。風(fēng)電造流曝氣系統(tǒng)的維護(hù)量少，風(fēng)力機(jī)與造流曝氣系統(tǒng)之間的安裝位置自由度大。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102050527SQ20101055160
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者劉輝 申請(qǐng)人:劉輝