CN102043387A - 智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器。其特征在于，核心控制部分为一单片机，一显示屏的数据线与单片机相连，进水、纯水流量计信号与单片机相连，进水、纯水电导率探测电极与单片机相连，电导率探测电极和温度热敏电阻与模数转换电路相连，浓水调节阀受控与单片机；浓水调节阀为模拟量调节阀；操作运行控制方法采用汇编语言编制其工作程序，通过单片机对硬件电路进行控制；控制功能中有一去除率计算和报警功能；控制功能中还有一回收率计算和调节功能。本发明的优点在于通过对进水、纯水的流量和电导率的检测和智能化控制，自动调节浓水调节阀使反渗透纯水机的回收率始终处在最合理的状态，达到对水资源的最大利用。

Description

智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器

技术领域

本发明涉及测量和控制技术，特别是涉及一种智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器。

背景技术

反渗透纯水机是利用半透性反渗透膜的分离功能，将水在施以一定压力的情况下，通过反渗透膜，部分水分子透过反渗透膜流出，即为纯水。水中的杂质(如无机盐、有机物、微生物等)相对浓缩后流出，技术上称之为浓水。由于反渗透膜工作时需要足够的压力，一般情况下都在浓水出口施以节流装置，通过控制浓水流量的方式保证反渗透膜有足够的渗透压。同时为保证反渗透膜能长期安全的工作，浓缩水的流量又不能太小，以防止浓水中的杂质(特别是无机盐如碳酸钙)接近溶度积后在反渗透膜上沉淀引起反渗透膜的堵塞。为方便表示，反渗透技术中以回收率来间接地表示浓水的流量，其计算公式为：

纯水回收率＝(纯水流量/(进水流量))×100％

进水流量＝纯水流量+浓水流量

对于纯水回收率的控制，工业上是通过在设计时事先测定水质并经过精确计算后制定的，日产运行时有专人监控。家用反渗透纯水机采用一次设计定型的办法，由于家用反渗透纯水机的用水量不大对反渗透膜的寿命要求并不高，这种设计办法多能接受。介于工业和家用之间的有一种商用类型的反渗透纯水机，其制水量较大(约每小时50-100升)，对反渗透膜的使用寿命要求较高，但又不可能有专人监控。考虑到原水水质的巨大差异设计时又无法很好的兼顾，所以由于回收率原因导致的反渗透膜寿命问题和节水之间的矛盾一直是商用反渗透纯水机面临的巨大挑战。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中作为商用反渗透纯水机在使用中由于回收率无法调节而造成的水资源浪费和反渗透膜寿命相互矛盾的问题，提供一种智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器，通过对进水、纯水的流量和电导率的检测和智能化控制，自动调节浓水调节阀使整机的回收率始终处在最合理、最节水的状态，从而达到对水资源的最大利用。

本发明提供的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器，包括；流量计、电导率探测电极、温度热敏电阻、显示屏、浓水调节阀、传感开关，其特征在于，核心控制部分为一单片机，一显示屏的数据线与单片机相连，流量计信号与单片机相连，电导率探测电极与单片机相连，电导率探测电极和温度热敏电阻与模数转换电路相连，浓水调节阀受控与单片机。

所述流量计包括测量进水流量的进水流量计和测量纯水流量的纯水流量计，所述电导率探测电极包括测量进水电导率的进水电导率探测电极和测量纯水电导率的纯水电导率探测电极。

所述浓水调节阀为模拟量调节阀。

单片机的工作状态的选择还决定于与之相连接的传感开关。

所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的操作运行控制方法，用汇编语言编制其工作程序，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能，其特征在于，所述单片机软件主程序的流程如下：

(1)开机初始化；

(2)判断传感开关的状态，若符合工作条件则进入制水状态，启动相应的执行机构；

(3)对进水电导率探测电极、纯水电导率探测电极和温度热敏电阻端的测量电压进行A/D转换，得到电压值；

(4)进行计算得到当前进水电导率值、纯水电导率值和温度值；

(5)对进水电导率值、纯水电导率值和温度值进行储存、计算、修正；

(6)对进水流量计、纯水流量计脉冲值进行计数得到当前进水流量值、纯水流量值；

(7)对进水流量值、纯水流量值进行储存、修正；

(8)显示数值和相关信息。

所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的运行控制方法，其控制功能中有一去除率计算和报警功能，程序如下：

(1)测得进水电导率值和纯水电导率值；

(2)计算去除率；

(3)显示去除率及相关信息；

(4)将去除率和预先设定的最低值比较，低于设定值就启动去除率报警功能。

所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的运行控制方法，其控制功能中有一回收率计算和调节功能，程序如下：

(1)测得进水电导率值和纯水电导率值；

(2)测得进水流量值和纯水流量值；

(3)计算和显示回收率及相关信息；

(4)依据测得的进水电导率值、纯水电导率值、进水流量值、纯水流量值，计算出浓水流量值和浓水电导率值；

(5)将计算出的浓水电导率值和预先设定的设定值进行比较，低于设定值下限且不低于浓水流量下限值时，启动浓水调节阀减小浓水流量；高于设定值上限的启动浓水调节阀增大浓水流量；

(6)当浓水调节阀增大到最大值还不能使浓水电导率值调整到浓水电导率设定值上限之下时，启动回收率报警功能。

附图说明

图1是本发明实施例智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器原理框图；

图2是本发明实施例智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的反渗透系统示意图；

图3是本发明实施例智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的主程序流程框图；

图4是本发明实施例智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的去除率计算和报警功能程序流程框图；

图5是本发明实施例智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的回收率计算和调节功能程序流程框图；

具体实施方法

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

参见图1所示，本发明实施例所提供的一种智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器包括：

硬件部分，由信号探测部分和电路部分二部分组成，其中，

信号探测部分，内装有进水流量计、纯水流量计、进水电导率探测电极、纯水电导率探测电极和一个温度热敏电阻，探测电极和温度热敏电阻连接至电路板；

电路部分，电路部分集中安装在一块印刷电路板上，包括显示屏、单片机，其中，

进水、纯水的电导率探测电极和温度热敏电阻的信号连接至单片机(STC12LE5410AD)的A/D转换输入口，进水、纯水流量计霍尔元件的信号连接到单片机的输入口，传感开关的信号也连接到输入口，用以调节浓水流量的浓水调节阀控制信号由单片机输出口输出，最终的数据由一显示屏显示；

下面是本发明的工作原理。

智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器基本数据是水的电导率，电导率是液体传导电流的能力。其测量原理是将两块平行的电极放到被测溶液中，在电极的两端加上一定的电势(通常为对称的交变电压)，然后测量电极间流过的电流。根据欧姆定律，这种传导电流的能力是由电压和电流决定的。

Rw＝I(amps)/E(volts)(Rw是水的传导电阻)

习惯上水的传导电阻用电导率来表示，电导率＝1/Rw。

图2所示的是反渗透系统示意图，源水进入进水口1后流经温度热敏电阻2和进水电导率探测电极3，再驱动磁性涡轮5，磁性涡轮5的磁场切割霍尔元件4后得到流量脉冲，霍尔元件4和磁性涡轮5组成了进水流量计；源水进入反渗透系统经反渗透系统处理后的水分二路输出，一路为纯水，流经纯水电导率探测电极6后再驱动磁性涡轮8，磁性涡轮8的磁场切割霍尔元件7后得到流量脉冲，霍尔元件7和磁性涡轮8组成了纯水流量计；纯水从出水口9流出。另一路为浓水，经浓水调节阀10后流出，通过调节浓水调节阀10的流量就能控制浓水的排放量，即控制回收率。

单位时间的水流量是另一个基本数据，水流通过流量计时驱动磁性涡轮旋转，其磁场切割霍尔元件，霍尔元件输出与磁性涡轮转速成比例的脉冲信号。

图3所示的是本发明实施例的主程序流程框图，使用汇编语言编制，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能；

(1)开机初始化；

(2)判断传感开关的状态，若符合工作条件则进入制水状态，启动相应的执行机构；

(3)对进水电导率探测电极、纯水电导率探测电极和温度热敏电阻端的测量电压进行A/D转换，得到电压值；

(4)进行计算得到当前进水电导率值、纯水电导率值和温度值；

(5)对进水电导率值、纯水电导率值和温度值进行储存、计算、修正；

(6)对进水流量计、纯水流量计脉冲值进行计数得到当前进水流量值、纯水流量值；

(7)对进水流量值、纯水流量值进行储存、修正；

(8)显示数值和相关信息。

子程序中，包括：工作状态和执行机构动作程序用于选择和启动电磁阀、水泵等电器设备；A/D转换控制端口的配置程序；与不同测试模式相对应的储存、计算、修正程序；显示程序。

图4所示是本发明实施例的去除率计算和报警功能程序流程框图，当主程序处于制水工作状态时就进入本程序：

(1)测得进水电导率值和纯水电导率值；

(2)计算去除率；

(3)显示去除率及相关信息；

去除率的计算公式：

去除率＝((进水电导率值-纯水电导率值)/进水电导率值)×100％

(4)将去除率和预先设定的最低值比较，低于设定值就启动去除率报警功能。

预先设定的去除率最低值是根据反渗透膜的技术参数制订的。

图5所示是本发明实施例的回收率计算和调节功能程序流程框图，当主程序处于制水工作状态时就进入本程序：

(1)测得进水电导率值和纯水电导率值；

(2)测得进水流量值和纯水流量值；

(3)计算和显示回收率及相关信息；

回收率的计算公式：

回收率＝(纯水流量/进水流量)×100％

进水流量＝纯水流量+浓水流量

(4)依据测得的进水电导率值、纯水电导率值、进水流量值、纯水流量值，计算出浓水流量值和浓水电导率值；

浓水流量值＝进水流量-纯水流量

依据物料平衡原理，浓水电导率可近似计算为：

浓水电导率＝((进水电导率×进水流量)-(纯水电导率×纯水流量))/浓水流量

(5)将计算出的浓水电导率值和预先设定的设定值进行比较，低于设定值下限且不低于浓水流量下限值时，启动浓水调节阀减小浓水流量；高于设定值上限的启动浓水调节阀增大浓水流量；

预先设定的浓水电导率下限和浓水流量下限值都是依据反渗透膜的技术数据，并依据中国大部分地区水质的综合情况推算出的平均值。

造成反渗透膜堵塞的另一个重要原因是反渗透膜浓水侧的水流速度过低，致使碳酸钙等物质容易在膜表面沉淀，所以保证一定的浓水流量也是必须的。

模拟量的浓水调节阀10可以根据单片机给出的驱动脉冲方向和数量步进式的增大和减小通水量。

(6)当浓水调节阀增大到最大值还不能使浓水电导率值调整到浓水电导率设定值上限之下时，启动回收率报警功能。

Claims (7)

1.一种智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器，包括流量计、电导率探测电极、温度热敏电阻、显示屏、浓水调节阀、传感开关，其特征在于，核心控制部分为一单片机，一显示屏的数据线与单片机相连，流量计信号与单片机相连，电导率探测电极与单片机相连，电导率探测电极和温度热敏电阻与模数转换电路相连，浓水调节阀受控与单片机。

2.根据权利要求1所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器，其特征在于，所述流量计包括测量进水流量的进水流量计和测量纯水流量的纯水流量计，所述电导率探测电极包括测量进水电导率的进水电导率探测电极和测量纯水电导率的纯水电导率探测电极。

3.根据权利要求1所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器，其特征在于，所述浓水调节阀为模拟量调节阀。

4.根据权利要求1所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器，其特征在于，单片机的工作状态的选择还决定于与之相连接的传感开关。

5.一种智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的操作运行控制方法，用汇编语言编制其工作程序，通过单片机对硬件电路进行控制，实现各种功能，其特征在于，所述单片机软件主程序的流程如下：

(1)开机初始化；

(2)判断传感开关的状态，若符合工作条件则进入制水状态，启动相应的执行机构；

(3)对进水电导率探测电极、纯水电导率探测电极和温度热敏电阻端的测量电压进行A/D转换，得到电压值；

(4)进行计算得到当前进水电导率值、纯水电导率值和温度值；

(5)对进水电导率值、纯水电导率值和温度值进行储存、计算、修正；

(6)对进水流量计、纯水流量计脉冲值进行计数得到当前进水流量值、纯水流量值；

(7)对进水流量值、纯水流量值进行储存、修正；

(8)显示数值和相关信息。

6.根据权利要求5所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的运行控制方法，其特征在于其控制功能中有一去除率计算和报警功能，程序如下：

(1)测得进水电导率值和纯水电导率值；

(2)计算去除率；

(3)显示去除率及相关信息；

(4)将去除率和预先设定的最低值比较，低于设定值就启动去除率报警功能。

7.根据权利要求5所述的智能化检测和调整回收率的反渗透纯水机控制器的运行控制方法，其特征在于其控制功能中有一回收率计算和调节功能，程序如下：

(1)测得进水电导率值和纯水电导率值；

(2)测得进水流量值和纯水流量值；

(3)计算和显示回收率及相关信息；

(4)依据测得的进水电导率值、纯水电导率值、进水流量值、纯水流量值，计算出浓水流量值和浓水电导率值；

(5)将计算出的浓水电导率值和预先设定的设定值进行比较，低于设定值下限且不低于浓水流量值下限值时，启动浓水调节阀减小浓水流量；高于设定值上限的启动浓水调节阀增大浓水流量；

(6)当浓水调节阀增大到最大值还不能使浓水电导率值调整到浓水电导率设定值上限之下时，启动回收率报警功能。

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