CN106986404B - 一种太阳能海水淡化装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能海水淡化装置及控制方法，包括多个相互串联连通的海水箱，水泵，淡水箱，储水箱，所述多个相互串联连通的海水箱的一侧端部的海水箱分别连接有水泵和淡水箱，所述淡水箱通过阀体连接有储水箱，所述储水箱和淡水箱外部包裹有柔性太阳能电池板，另一侧端部的海水箱底部设有凹槽，所述凹槽底部连接有阀体；各个海水箱内还分别设有淡水冷凝器，所述淡水冷凝器包括相互连接的冷凝管进口和盘管，各个海水箱内的淡水冷凝器之间通过管道连接且与淡水箱连通，所述淡水箱和另一侧端部的海水箱内均设有液位开关。本发明只使用太阳能作为能源，实现海水淡化，其装置结构简单，根据实际需要可拼接多个海水箱，操作简单方便。

Description

一种太阳能海水淡化装置及控制方法

技术领域

本发明涉及海水淡化装置，尤其涉及一种太阳能海水淡化装置及控制领域。

背景技术

众所周知，海水是咸的，它的特性决定了人们在生活中不能直接使用它，在总的水资源中，淡水在地球上所占的比重非常小，绝大部分都是海水。海水占到了水总量的97.47%，仅仅只有2.53%的水为淡水。然而在淡水中，有69.5%的淡水资源被固存在了高山冰川和两级冰盖之中。只有剩余的30.5%的淡水在永久冻土层和地下含水层，这都是不可再生的资源。能够被河流、土壤和湖泊容纳的水资源只有0.3%。近年来，水资源短缺的危机已成为继全球气候变暖之后的第二大世界性的环境问题。世界上很多地区都会出现严重缺水的情况。

基于淡水资源的严重缺乏，海水淡化技术成为了一个世界性的主题，已经成为世界各国普遍关注的技术之一。水资源不仅仅是供人们日常生活的使用，工业中也需要大量的用到。关于水资源，在节约的基础上，还应该注重开发，重视海水淡化技术的研究对于整个世界都是有重大意义的。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种海水淡化装置及控制方法，能够实现无人值守，全自动控制，实现海水箱的自动清洁，延长了海水淡化装置的寿命。根据实际需要，可增加或减少海水箱个数，拼接简单方便，实用性强。利用太阳能光热蒸发海水，利用太阳能发电提供系统动力，既节能又环保。

技术方案：本发明所述的一种太阳能海水淡化装置，包括多个相互串联连通的海水箱，水泵，淡水箱，储水箱，所述多个相互串联连通的海水箱的一侧端部的海水箱分别连接有水泵和淡水箱，所述淡水箱通过阀体连接有储水箱，所述储水箱和淡水箱外部包裹有柔性太阳能电池板，另一侧端部的海水箱底部设有凹槽，所述凹槽底部连接有阀体；各个海水箱内还分别设有淡水冷凝器，所述淡水冷凝器包括相互连接的冷凝管进口和盘管，各个海水箱内的淡水冷凝器之间通过管道连接且与淡水箱连通，所述淡水箱和另一侧端部的海水箱内均设有液位开关；

还包括主控单元MCU、汇流箱、DC/DC电路和蓄电池，所述柔性太阳能电池板通过汇流箱、DC/DC电路与蓄电池电连接，转换成电能存储在蓄电池中，由蓄电池给负载、显示单元和液位开关提供直流电源，负载包括水泵和阀体，主控单元MCU通过PWM电路控制蓄电池的充放电，通过接收液位开关的信号控制负载有效运行及显示单元的正常工作。

进一步的，所述淡水箱通过淡水排出阀与储水箱连接，凹槽底部连接有浓海水排出阀，所述淡水排出阀和浓海水排出阀均与所述主控单元MCU电连接。

进一步的，所述淡水箱和另一侧端部的海水箱内的上部和下部均设有液位开关，所述液位开关与主控单元MCU电连接。

进一步的，所述冷凝管进口采用广口结构，冷凝管进口下方连接有盘管。

进一步的，所述冷凝管进口上部距离海水箱顶部2-4cm。

进一步的，各个海水箱顶部采用太阳能真空集热板，侧面使用透明材料，透明侧面内侧安装有光热材料做成的加热板。

进一步的，显示单元包括显示屏，显示屏上半部分有当前海水液位显示值及当前淡水箱中淡水液位值，下半部分分为两块，一块是蓄电池相关参数监测显示，包括蓄电池电压、电流和温度，另一块是指示灯显示，包括运行指示灯及故障指示灯，系统正常运行时，运行指示灯为绿色，系统异常时，故障指示灯以1HZ的频率闪烁。

本发明还公开了上述一种太阳能海水淡化装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）系统检测各液位开关的状态及蓄电池的状态，若非正常状态则故障指示灯以1HZ闪烁；

（2）若海水箱中海水不足，海水箱中底部的液位开关动作，则水泵自动启动向海水箱中注入海水；

（3）当海水液位上升，海水箱上部的液位开关动作时，水泵则停止工作；

（4）海水吸收太阳能蒸发，产生的蒸汽经冷凝器广口，进入浸在海水中的盘管内，进入盘管的淡水水流速度减缓，进一步冷却，放出潜热，淡水经淡水排出口流入淡水箱；

（5）若淡水液位达到上部液位开关的位置，液位开关动作，系统自动打开淡水排出阀，淡水流入储水箱中；

（6）当淡水液位下降到底部液位开关处，则淡水排出阀自动关闭；

（7）当定时时间T到且液位开关动作时，转到步骤（2），同时浓海水排出阀自动打开；

（8）设浓海水从底部液位开关处到全部排空用时t1，水泵注入海水的同时，浓海水排出阀打开的时间为t1+△t，△t为冲洗海水箱的时间，防止沉淀物累积，达到自洁的目的。

有益效果：本发明的一种太阳能海水淡化装置及控制方法，能够实现无人值守，通过实时监测相关参数，使装置在常压下实现全自动闭环控制，若系统异常，则故障指示灯闪烁，及时提醒工作人员。能实现海水箱的自动清洁，延长了海水淡化装置的寿命。根据实际需要，可增加或减少海水箱个数，拼接简单方便，实用性强。利用太阳能光热蒸发海水，利用太阳能发电提供系统动力，既节能又环保。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的最端部一个海水箱结构示意图；

图3为本发明的中间海水箱的结构图；

图4为本发明的显示屏示意图；

图5为本发明的控制系统结构框图。

具体实施方式

如图1所示的一种太阳能海水淡化装置，包括多个通过海水进口23相互串联连通的海水箱，水泵，淡水箱5，储水箱7，所述多个相互串联连通的海水箱的一侧端部的海水箱1分别连接有水泵和淡水箱5，一侧端部的海水箱1通过淡水出水口3与淡水箱5连通，所述淡水箱5通过淡水排出阀6连接有储水箱7，所述储水箱7和淡水箱5外部包裹有柔性太阳能电池板，另一侧端部的海水箱10底部设有凹槽9，所述凹槽9底部连接有浓海水排出阀8。淡水箱5内的上、下部分别设有淡水箱上部液位开关4和淡水箱下部液位开关11。

如图2和图3所示的最端部一个海水箱10结构示意图和中间海水箱28的结构图。各个海水箱内还分别设有淡水冷凝器，所述淡水冷凝器包括相互连接的冷凝管广口进口21和盘管26，各个海水箱内的淡水冷凝器之间通过管道24和三通管27连接且与淡水箱5连通，所述另一侧端部的海水箱10内均设有海水箱上部液位开关22和海水箱下部液位开关25。中间海水箱28内的盘管下面接三通管27与淡水出口相连，各个海水箱顶部采用太阳能真空集热板，侧面使用透明材料，透明侧面内侧安装由光热材料做成加热板。

图4为显示屏示意图，显示屏上半部分有当前海水液位显示值及当前淡水箱中淡水液位值，下半部分分为两块，一块是蓄电池相关参数监测显示，包括蓄电池电压、电流和温度，一块是指示灯显示，包括运行指示灯及故障指示灯，系统正常运行时，运行指示灯为绿色，系统异常时，故障指示灯以1HZ的频率闪烁。

图5为控制系统结构框图，太阳能电池板充分吸收太阳能，通过汇流箱，DC/DC电路，转换成电能存储在蓄电池中，由蓄电池给负载、显示屏和液位开关提供直流电源，负载包括水泵、浓海水排出阀和淡水排出阀。主控单元MCU通过PWM电路控制蓄电池的充放电，通过接收液位开关的信号控制负载有效运行及显示单元的正常工作。

上述一种太阳能海水淡化装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）系统检测各液位开关的状态及蓄电池的状态，若非正常状态则故障指示灯以1HZ闪烁；

（2）若海水箱中海水不足，海水箱下部液位开关25动作，则水泵自动启动向海水箱中注入海水；

（3）当海水液位上升，海水箱上部液位开关22动作时，水泵则停止工作；

（4）海水吸收太阳能蒸发，产生的蒸汽经冷凝器广口，进入浸在海水中的盘管26内，进入盘管26的淡水水流速度减缓，进一步冷却，放出潜热。淡水经淡水排出口3流入淡水箱5。

（5）若淡水液位达到淡水箱上部液位开关4的位置，淡水箱上部液位开关4动作，系统自动打开淡水排出阀6，淡水流入储水箱7中。

（6）当淡水液位下降到淡水箱下部液位开关11处，则淡水排出阀自动关闭。

（7）当定时时间T（可调）到且海水箱下部液位开关25动作时，转到步骤（2），同时浓海水排出阀8自动打开。

（8）设浓海水从海水箱下部液位开关25处到全部排空用时t1,水泵注入海水的同时，浓海水排出阀8打开的时间为t1+△t，△t（可调）为冲洗海水箱的时间，防止沉淀物累积，达到自洁的目的。

本发明的一种太阳能海水淡化装置及控制方法，能够实现无人值守，通过实时监测相关参数，使装置在常压下实现全自动闭环控制，若系统异常，则故障指示灯闪烁，及时提醒工作人员。能实现海水箱的自动清洁，延长了海水淡化装置的寿命。根据实际需要，可增加或减少海水箱个数，拼接简单方便，实用性强。利用太阳能光热蒸发海水，利用太阳能发电提供系统动力，既节能又环保。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种太阳能海水淡化装置，其特征在于：包括多个相互串联连通的海水箱，水泵，淡水箱，储水箱，所述多个相互串联连通的海水箱的一侧端部的海水箱分别连接有水泵和淡水箱，所述淡水箱通过阀体连接有储水箱，所述储水箱和淡水箱外部包裹有柔性太阳能电池板，另一侧端部的海水箱底部设有凹槽，所述凹槽底部连接有阀体；各个海水箱内还分别设有淡水冷凝器，所述淡水冷凝器包括相互连接的冷凝管进口和盘管，各个海水箱内的淡水冷凝器之间通过管道连接且与淡水箱连通，所述淡水箱和另一侧端部的海水箱内均设有液位开关；

还包括主控单元MCU、汇流箱、DC/DC电路和蓄电池，所述柔性太阳能电池板通过汇流箱、DC/DC电路与蓄电池电连接，转换成电能存储在蓄电池中，由蓄电池给负载、显示单元和液位开关提供直流电源，负载包括水泵和阀体，主控单元MCU通过PWM电路控制蓄电池的充放电，通过接收液位开关的信号控制负载有效运行及显示单元的正常工作；

所述淡水箱通过淡水排出阀与储水箱连接，凹槽底部连接有浓海水排出阀，所述淡水排出阀和浓海水排出阀均与所述主控单元MCU电连接；

所述淡水箱和另一侧端部的海水箱内的上部和下部均设有液位开关，所述液位开关与主控单元MCU电连接；

所述冷凝管进口采用广口结构，冷凝管进口下方连接有盘管；

各个海水箱顶部采用太阳能真空集热板，侧面使用透明材料，透明侧面内侧安装有光热材料做成的加热板；

所述冷凝管进口上部距离海水箱顶部2-4cm；

显示单元包括显示屏，显示屏上半部分有当前海水液位显示值及当前淡水箱中淡水液位值，下半部分分为两块，一块是蓄电池相关参数监测显示，包括蓄电池电压、电流和温度，另一块是指示灯显示，包括运行指示灯及故障指示灯，系统正常运行时，运行指示灯为绿色，系统异常时，故障指示灯以1HZ的频率闪烁。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）系统检测各液位开关的状态及蓄电池的状态，若非正常状态则故障指示灯以1HZ闪烁；

（2）若海水箱中海水不足，海水箱中底部的液位开关动作，则水泵自动启动向海水箱中注入海水；

（3）当海水液位上升，海水箱上部的液位开关动作时，水泵则停止工作；

（4）海水吸收太阳能蒸发，产生的蒸汽经冷凝器广口，进入浸在海水中的盘管内，进入盘管的淡水水流速度减缓，进一步冷却，放出潜热，淡水经淡水排出口流入淡水箱；

（5）若淡水液位达到上部液位开关的位置，液位开关动作，系统自动打开淡水排出阀，淡水流入储水箱中；

（6）当淡水液位下降到底部液位开关处，则淡水排出阀自动关闭；

（7）当定时时间T到且液位开关动作时，转到步骤（2），同时浓海水排出阀自动打开；

（8）设浓海水从底部液位开关处到全部排空用时t1，水泵注入海水的同时，浓海水排出阀打开的时间为t1+△t，△t为冲洗海水箱的时间，防止沉淀物累积，达到自洁的目的。

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