CN111304681B - 一种全智能次氯酸钠发生器及其控制方法 - Google Patents

一种全智能次氯酸钠发生器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全智能次氯酸钠发生器及其控制方法，包括溶盐机构、自动配比机构、电解机构、投加机构、PLC控制台、连接管和数据线，所述溶盐机构、自动配比机构、电解机构、投加机构和PLC控制台分别通过连接管依次串联连接，所述溶盐机构、自动配比机构、电解机构、投加机构均通过数据线与PLC控制台信号连接。本发明设置次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块四个模块进行智能配合，实现了整个发生器的智能化按需连续制备，不仅次氯酸钠溶液的质量得到保证，消毒效果稳定，还避免了发生器的多次启停并有效保护设备核心部件，达到延长其使用寿命的目的。

Description

一种全智能次氯酸钠发生器及其控制方法
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，具体为一种全智能次氯酸钠发生器及其控制方法。
背景技术
次氯酸钠发生器是水处理消毒杀菌设备的一种，该设备以食盐水作为原材料，避免了使用其他类型发生器过程中，原材料采购困难、运输危险性高的弊端，通过电解反应产生次氯酸钠溶液，次氯酸钠是强氧化剂和消毒剂，它是通过取源于广泛价廉的工业盐或海水稀溶液，经无隔膜电解而发生的，为确保次氯酸钠质地新鲜和有较高的活性，保证消毒效果，次氯酸钠发生器一边发生，一边将发生的次氯酸钠投加使用，它与氯和氯的化合物相比，具有相同的氧化性和消毒作用，次氯酸钠发生器主要用于医院含菌污水处理，电镀含氰废水的处理，还可用于游泳池、生活饮用水、生活污水消毒、食品加工厂环境和医疗器械、饮食店、公共食堂的餐具和饮具消毒。
然而目前水厂大都只是采购1台或多台同一种型号的次氯酸钠发生器，虽然能够满足实际需求，但是次氯酸钠溶液的有效氯含量得不到精确地保证，消毒效率不稳定，并且次氯酸钠发生器需要根据储液罐的盛满程度多次启停，且在每次停机及开机的时候造成大量废液进入储液罐，造成储液罐浓度波动，严重影响次氯酸钠发生器的使用寿命，且电解槽是次氯酸钠发生器的核心部件，其内设有阴极板和阳极板，阴极在工作一段时间后会发生不同程度的结垢现象，长时间运行会导致阴、阳极导通短路，造成电极和槽体的腐蚀，而且在电解槽工作过程中电极可能会发生打火的问题，为此，我们提出一种实用性更高的全智能次氯酸钠发生器及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全智能次氯酸钠发生器及其控制方法，解决了现有的水厂大都只是采购1台或多台同一种型号的次氯酸钠发生器，虽然能够满足实际需求，但是次氯酸钠溶液的有效氯含量得不到精确地保证，消毒效率不稳定，并且次氯酸钠发生器需要根据储液罐的盛满程度多次启停，且在每次停机及开机的时候造成大量废液进入储液罐，造成储液罐浓度波动，严重影响次氯酸钠发生器的使用寿命，且电解槽是次氯酸钠发生器的核心部件，其内设有阴极板和阳极板，阴极在工作一段时间后会发生不同程度的结垢现象，长时间运行会导致阴、阳极导通短路，造成电极和槽体的腐蚀，而且在电解槽工作过程中电极可能会发生打火的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全智能次氯酸钠发生器，包括溶盐机构、自动配比机构、电解机构、投加机构、PLC控制台、连接管和数据线，所述溶盐机构、自动配比机构、电解机构、投加机构和PLC控制台分别通过连接管依次串联连接，所述溶盐机构、自动配比机构、电解机构、投加机构均通过数据线与PLC控制台信号连接，所述自动配比机构包括软化水流量调节单元、稀盐水浓度监测单元、浓盐水流量调节单元和稀盐水浓度调节单元，所述电解机构包括电流密度调节单元、出口浓度监测单元、电压监测单元和进出口温度监测单元，所述投加机构包括投加量调节单元和投加量监测单元，所述PLC控制台包括按键输入单元、信号采集单元、数据分析处理单元、电源单元、报警单元和显示屏显示单元，所述数据分析处理单元包括次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块，且次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块分别通过导线依次电性连接。
优选的，所述投加量监测单元、进出口温度监测单元和稀盐水浓度监测单元分别通过导线与次氯酸钠产量控制模块的输入端电性连接，且次氯酸钠产量控制模块的输出端通过导线分别与软化水流量调节单元、浓盐水流量调节单元和稀盐水浓度调节单元电流密度调节单元电性连接。
优选的，所述出口浓度监测单元通过导线与电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块的输入端电性连接，且电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块的输出端通过导线分别与稀盐水浓度调节单元和显示屏显示单元电性连接。
优选的，所述电压监测单元通过导线与电解槽电压监测模块的输入端电性连接，且电解槽电压监测模块的输出端通过导线分别与报警单元和显示屏显示单元电性连接。
优选的，所述进出口温度监测单元通过导线与电解槽进出口温度控制模块的输入端电性连接，且电解槽进出口温度控制模块的输出端通过导线分别与报警单元、稀盐水浓度调节单元和显示屏显示单元电性连接。
一种全智能次氯酸钠发生器的控制方法，包括以下步骤：
S1、开机启动：通过PLC控制台中的按键输入单元启动整个装置，使得各个机构开始工作，同时通过按键输入单元输入电解槽进出口温度设定值、电解槽电压设定阈值以及投加机构中的次氯酸钠投加量设定值；
S2、配合工作：溶盐机构中进行浓盐水溶解制备，自动配比机构中通过加入软化水调节制取一定浓度的稀盐水，稀盐水在电解机构中进行电解生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液在投加机构中定量输出；
S3、定量控制：稀盐水浓度监测单元、出口浓度监测单元、投加量监测单元和进出口温度监测单元分别监测投加量和电解槽内温度数据，信号采集单元采集到相关数据，通过数据分析处理单元中次氯酸钠产量控制模块进行分析处理，次氯酸钠产量控制模块控制软化水流量调节单元、浓盐水流量调节单元、稀盐水浓度调节单元和电流密度调节单元工作，进行定量生产；
S4、浓度监测：出口浓度监测单元监测电解槽出口的次氯酸钠溶液浓度数据，信号采集单元采集到相关数据，通过数据分析处理单元中电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块进行分析处理，同时数据分析处理单元根据设定的浓度与实际浓度的偏差进行盐水浓度参数的PID在线调节，直到出水浓度值达到设定浓度为止并将数据显示在显示屏显示单元上；
S5、电压监测：电压监测单元监测电解槽内电压数据，信号采集单元采集到相关数据，通过数据分析处理单元中电解槽电压监测模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元上进行数据显示，若电压长时间低于设定的阀值，则控制报警单元进行低压报警，若电压出现骤降，检测到电源输出电压有下跳沿，报警单元进行停机报警；
S6、温度监测：进出口温度监测单元监测电解槽内温度，信号采集单元采集到相关数据，通过数据分析处理单元中电解槽进出口温度控制模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元上进行数据显示，若监测到的电解槽进出口温度与设定值差别太大，则控制报警单元进行温度报警，同时控制稀盐水浓度调节单元对盐水浓度进行降低调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明设置PLC控制台控制各个机构之间的智能配合作用，调节次氯酸钠溶液的制取量，从而使得整个装置可以实现连续制备，智能化较高，有效地减少了次氯酸钠发生器的启停，次氯酸钠溶液的质量得到保证，消毒效果稳定，且可大大减少水厂储液罐的数量，为其节约成本，并且减少次氯酸钠成品溶液在储罐中停放时间，解决由于溶液长时间存放导致浓度下降及次氯酸盐超标的问题；
2.本发明设置的次氯酸钠产量控制模块可实时监测次氯酸钠投加量并根据投加量和电解槽内温度，调节进入电解槽的软化水流量、盐水浓度及盐水量和电流密度，实现按需制备，形成闭环控制，取代传统的额定产量制备方法，极大程度地保证了次氯酸钠溶液质量的稳定性；
3.本发明设置的电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块可实时监测电解得到的消毒液浓度，以便于通过PLC控制台进行浓度反馈，及时调整浓度参数，保证投加液中的有效氯含量，解决现实中次氯酸钠浓度不稳定，即使流量满足也不能达到有效消毒效果的问题；
4.本发明设置电解槽电压监测模块用来监测电解槽进出口的电压，由于在电解电流一定的情况下，电极结垢后电压会越来越低，因此若电压长时间低于设定的阀值则系统报警，说明电解槽内阻抗减小，提示电极结垢严重，应当及时进行清理；若电压出现骤降，检测到电源输出电压有下跳沿，电压监测模块也会报警，提示电极可能出现短路打火，应当立即停机检查；
5.本发明设置电解槽进出口温度控制模块，监测电解槽内部温度数据，若监测到的电解槽进出口温度与设定值差别太大，则温度控制模块报警提示相关人员及时进行检测，同时系统自动降低盐水浓度以便及时排出堆积热量，以免影响设备的使用寿命及电解效果。
附图说明
图1为本发明框架示意图；
图2为本发明自动配比机构框架示意图；
图3为本发明电解机构框架示意图；
图4为本发明投加机构框架示意图；
图5为本发明PLC控制台框架示意图；
图6为本发明数据分析处理单元框架示意图。
图中：1、溶盐机构；2、自动配比机构；21、软化水流量调节单元；22、稀盐水浓度监测单元；23、浓盐水流量调节单元；24、稀盐水浓度调节单元；3、电解机构；31、电流密度调节单元；32、出口浓度监测单元；33、电压监测单元；34、进出口温度监测单元；4、投加机构；41、投加量调节单元；42、投加量监测单元；5、PLC控制台；51、按键输入单元；52、信号采集单元；53、数据分析处理单元；54、电源单元；55、报警单元；56、显示屏显示单元；6、连接管；7、数据线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，一种全智能次氯酸钠发生器，包括溶盐机构1、自动配比机构2、电解机构3、投加机构4、PLC控制台5、连接管6和数据线7，溶盐机构1、自动配比机构2、电解机构3、投加机构4和PLC控制台5分别通过连接管6依次串联连接，溶盐机构1、自动配比机构2、电解机构3、投加机构4均通过数据线7与PLC控制台5信号连接，自动配比机构2包括软化水流量调节单元21、稀盐水浓度监测单元22、浓盐水流量调节单元23和稀盐水浓度调节单元24，电解机构3包括电流密度调节单元31、出口浓度监测单元32、电压监测单元33和进出口温度监测单元34，投加机构4包括投加量调节单元41和投加量监测单元42，PLC控制台5包括按键输入单元51、信号采集单元52、数据分析处理单元53、电源单元54、报警单元55和显示屏显示单元56，数据分析处理单元53包括次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块，且次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块分别通过导线依次电性连接，设置PLC控制台控制各个机构之间的智能配合作用，调节次氯酸钠溶液的制取量，从而使得整个装置可以实现连续制备，智能化较高，有效地减少了次氯酸钠发生器的启停，次氯酸钠溶液的质量得到保证，消毒效果稳定，并且可大大减少水厂储液罐的数量，为其节约成本；
投加量监测单元42、进出口温度监测单元34和稀盐水浓度监测单元22分别通过导线与次氯酸钠产量控制模块的输入端电性连接，且次氯酸钠产量控制模块的输出端通过导线分别与软化水流量调节单元21、浓盐水流量调节单元23和稀盐水浓度调节单元24电流密度调节单元31电性连接，设置的次氯酸钠产量控制模块可实时监测次氯酸钠投加量并根据投加量和电解槽内温度，调节进入电解槽的软化水流量、盐水浓度及盐水量和电流密度，实现按需制备，形成闭环控制，取代传统的额定产量制备方法，极大程度地保证了次氯酸钠溶液质量的稳定性；
出口浓度监测单元32通过导线与电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块的输入端电性连接，且电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块的输出端通过导线分别与稀盐水浓度调节单元24和显示屏显示单元56电性连接，设置的电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块可实时监测电解得到的消毒液浓度，以便于通过PLC控制台进行浓度反馈，及时调整浓度参数，保证投加液中的有效氯含量，解决现实中次氯酸钠浓度不稳定，即使流量满足也不能达到有效消毒效果的问题，电压监测单元33通过导线与电解槽电压监测模块的输入端电性连接，且电解槽电压监测模块的输出端通过导线分别与报警单元55和显示屏显示单元56电性连接，设置电解槽电压监测模块用来监测电解槽进出口的电压，由于在电解电流一定的情况下，电极结垢后电压会越来越低，因此若电压长时间低于设定的阀值则系统报警，说明电解槽内阻抗减小，提示电极结垢严重，应当及时进行清理；若电压出现骤降，检测到电源输出电压有下跳沿，电压监测模块也会报警，提示电极可能出现短路打火，应当立即停机检查；
进出口温度监测单元34通过导线与电解槽进出口温度控制模块的输入端电性连接，且电解槽进出口温度控制模块的输出端通过导线分别与报警单元55、稀盐水浓度调节单元24和显示屏显示单元56电性连接，设置电解槽进出口温度控制模块，监测电解槽内部温度数据，若监测到的电解槽进出口温度与设定值差别太大，则温度控制模块报警提示相关人员及时进行检测，同时系统自动降低盐水浓度以便及时排出堆积热量，以免影响设备的使用寿命及电解效果。
一种全智能次氯酸钠发生器的控制方法，包括以下步骤：
S1、开机启动：通过PLC控制台5中的按键输入单元51启动整个装置，使得各个机构开始工作，同时通过按键输入单元51输入电解槽进出口温度设定值、电解槽电压设定阈值以及投加机构4中的次氯酸钠投加量设定值；
S2、配合工作：溶盐机构1中进行浓盐水溶解制备，自动配比机构2中通过加入软化水调节制取一定浓度的稀盐水，稀盐水在电解机构3中进行电解生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液在投加机构4中定量输出；
S3、定量控制：稀盐水浓度监测单元22、出口浓度监测单元32、投加量监测单元42和进出口温度监测单元34分别监测投加量和电解槽内温度数据，信号采集单元52采集到相关数据，通过数据分析处理单元53中次氯酸钠产量控制模块进行分析处理，次氯酸钠产量控制模块控制软化水流量调节单元21、浓盐水流量调节单元23、稀盐水浓度调节单元24和电流密度调节单元31工作，进行定量生产；
S4、浓度监测：出口浓度监测单元32监测电解槽出口的次氯酸钠溶液浓度数据，信号采集单元52采集到相关数据，通过数据分析处理单元53中电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块进行分析处理，使得数据显示在显示屏显示单元56上，同时数据分析处理单元53根据设定的浓度与实际浓度的偏差进行盐水浓度参数的PID在线调节，直到出水浓度值达到设定浓度为止；
S5、电压监测：电压监测单元33监测电解槽内电压数据，信号采集单元52采集到相关数据，通过数据分析处理单元53中电解槽电压监测模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元56上进行数据显示，若电压长时间低于设定的阀值，则控制报警单元55进行低压报警，若电压出现骤降，检测到电源输出电压有下跳沿，报警单元55进行停机报警；
S6、温度监测：进出口温度监测单元34监测电解槽内温度，信号采集单元52采集到相关数据，通过数据分析处理单元53中电解槽进出口温度控制模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元56上进行数据显示，若监测到的电解槽进出口温度与设定值差别太大，则控制报警单元55进行温度报警，同时控制稀盐水浓度调节单元24对盐水浓度进行降低调节。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种全智能次氯酸钠发生器，包括溶盐机构(1)、自动配比机构(2)、电解机构(3)、投加机构(4)、PLC控制台(5)、连接管(6)和数据线(7)，其特征在于：所述溶盐机构(1)、自动配比机构(2)、电解机构(3)、投加机构(4)和PLC控制台(5)分别通过连接管(6)依次串联连接，所述溶盐机构(1)、自动配比机构(2)、电解机构(3)、投加机构(4)均通过数据线(7)与PLC控制台(5)信号连接，所述自动配比机构(2)包括软化水流量调节单元(21)、稀盐水浓度监测单元(22)、浓盐水流量调节单元(23)和稀盐水浓度调节单元(24)，所述电解机构(3)包括电流密度调节单元(31)、出口浓度监测单元(32)、电压监测单元(33)和进出口温度监测单元(34)，所述投加机构(4)包括投加量调节单元(41)和投加量监测单元(42)，所述PLC控制台(5)包括按键输入单元(51)、信号采集单元(52)、数据分析处理单元(53)、电源单元(54)、报警单元(55)和显示屏显示单元(56)，所述数据分析处理单元(53)包括次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块，且次氯酸钠产量控制模块、电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块、电解槽电压监测模块和电解槽进出口温度控制模块分别通过导线依次电性连接，次氯酸钠产量控制模块可实时监测次氯酸钠投加量并根据投加量和电解槽内温度，调节进入电解槽的软化水流量、盐水浓度及盐水量和电流密度，电压监测单元(33)监测电解槽内电压数据，信号采集单元(52)采集到相关数据，通过数据分析处理单元(53)中电解槽电压监测模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元(56)上进行数据显示，若电压长时间低于设定的阀值，则控制报警单元(55)进行低压报警，若电压出现骤降，检测到电源输出电压有下跳沿，报警单元(55)进行停机报警。
2.根据权利要求1所述的一种全智能次氯酸钠发生器，其特征在于：所述投加量监测单元(42)、进出口温度监测单元(34)和稀盐水浓度监测单元(22)分别通过导线与次氯酸钠产量控制模块的输入端电性连接，且次氯酸钠产量控制模块的输出端通过导线分别与软化水流量调节单元(21)、浓盐水流量调节单元(23)和稀盐水浓度调节单元(24)电流密度调节单元(31)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种全智能次氯酸钠发生器，其特征在于：所述出口浓度监测单元(32)通过导线与电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块的输入端电性连接，且电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块的输出端通过导线分别与稀盐水浓度调节单元(24)和显示屏显示单元(56)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种全智能次氯酸钠发生器，其特征在于：所述电压监测单元(33)通过导线与电解槽电压监测模块的输入端电性连接，且电解槽电压监测模块的输出端通过导线分别与报警单元(55)和显示屏显示单元(56)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种全智能次氯酸钠发生器，其特征在于：所述进出口温度监测单元(34)通过导线与电解槽进出口温度控制模块的输入端电性连接，且电解槽进出口温度控制模块的输出端通过导线分别与报警单元(55)、稀盐水浓度调节单元(24)和显示屏显示单元(56)电性连接。
6.一种基于权利要求1所述的全智能次氯酸钠发生器的控制方法，包括以下步骤：
S1、开机启动：通过PLC控制台(5)中的按键输入单元(51)启动整个装置，使得各个机构开始工作，同时通过按键输入单元(51)输入电解槽进出口温度设定值、电解槽电压设定阈值以及投加机构(4)中的次氯酸钠投加量设定值；
S2、配合工作：溶盐机构(1)中进行浓盐水溶解制备，自动配比机构(2)中通过加入软化水调节制取一定浓度的稀盐水，稀盐水在电解机构(3)中进行电解生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液在投加机构(4)中定量输出；
S3、定量控制：稀盐水浓度监测单元(22)、出口浓度监测单元(32)、投加量监测单元(42)和进出口温度监测单元(34)分别监测投加量和电解槽内温度数据，信号采集单元(52)采集到相关数据，通过数据分析处理单元(53)中次氯酸钠产量控制模块进行分析处理，次氯酸钠产量控制模块控制软化水流量调节单元(21)、浓盐水流量调节单元(23)、稀盐水浓度调节单元(24)和电流密度调节单元(31)工作，进行定量生产；
S4、浓度监测：出口浓度监测单元(32)监测电解槽出口的次氯酸钠溶液浓度数据，信号采集单元(52)采集到相关数据，通过数据分析处理单元(53)中电解槽出口处次氯酸钠浓度监测模块进行分析处理，使得数据显示在显示屏显示单元(56)上，同时数据分析处理单元(53)根据设定的浓度与实际浓度的偏差进行盐水浓度参数的PID在线调节，直到出水浓度值达到设定浓度为止；
S5、电压监测：电压监测单元(33)监测电解槽内电压数据，信号采集单元(52)采集到相关数据，通过数据分析处理单元(53)中电解槽电压监测模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元(56)上进行数据显示，若电压长时间低于设定的阀值，则控制报警单元(55)进行低压报警，若电压出现骤降，检测到电源输出电压有下跳沿，报警单元(55)进行停机报警；
S6、温度监测：进出口温度监测单元(34)监测电解槽内温度，信号采集单元(52)采集到相关数据，通过数据分析处理单元(53)中电解槽进出口温度控制模块进行分析处理，可以在显示屏显示单元(56)上进行数据显示，若监测到的电解槽进出口温度与设定值差别太大，则控制报警单元(55)进行温度报警，同时控制稀盐水浓度调节单元(24)对盐水浓度进行降低调节。
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