CN114946745B - 一种用于循环水养殖系统的水头调节装置及方法 - Google Patents

一种用于循环水养殖系统的水头调节装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于循环水养殖系统的水头调节装置及方法，该装置包括调节管道、匝紧箍、管道移动机构、导向板、液位传感器、PLC控制器；匝紧箍安装在调节管道上，并与管道移动机构相连接；管道移动机构包括链条、张紧齿轮、轴和电机；该装置安装在循环水养殖系统的微滤机池中，调节管道套接在微滤机池的入水口管道的外侧，入水口管道的另一端连接到养殖池的出水口管道，养殖池中的水由于水头差流入微滤机池中；液位传感器实时读取微滤机池的液位高度，PLC根据液位高度改变调节管道的位置，控制水头大小，进而调控微滤机池的液位高度。本发明的装置及方法使用简便、安全可靠，能够解决循环水系统流速调控过程中液位变化剧烈的问题。

Description

一种用于循环水养殖系统的水头调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种循环水养殖系统调控设备，尤其是涉及一种用于循环水养殖系统的水头调节装置。
背景技术
鱼产品富含人体所需的营养素，但随着人口数量的日益增长以及环境的污染退化等问题，仅仅依靠捕捞无法满足人类对于渔业资源的需求，工厂化循环水养殖通过综合利用生物学、环境学、建筑科学、信息科学、机电工程等先进科学技术手段，达到控制养殖生物的生存环境的目的，被认为是未来水产养殖业发展的主导方向之一。循环水养殖中的流速对鱼的生长和水质都有很大影响，鱼群摄食后养殖水体的水质处于不断变化的状态，在养殖水体水质状况较差的情况下调整流速，既可以快速改善水体状况，也能够减小水泵造成的能源消耗，降低生产成本。但是在流速调整过程中，循环水系统中各池进出水口的水头固定不变，从而导致各池的液位高度会随着流速的变化而剧烈变化，出现液位过低，系统停止运行；液位过高，系统水体溢出到系统外等情况，导致系统失稳，影响养殖产品及系统安全。
发明内容
为克服上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种使用简便、安全可靠，能够解决循环水系统流速调控过程中液位变化剧烈的问题，维持循环水系统稳定的水头调节装置及方法。本发明的装置及方法使用简便、可靠性强，能够解决循环水系统流速调控过程中液位变化剧烈的问题，并可有效提高循环水系统的稳定性。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种用于循环水养殖系统的水头调节装置，包括调节管道、匝紧箍、导向板、管道移动机构、液位传感器、PLC控制器；
所述匝紧箍安装固定在所述调节管道外侧，并与所述管道移动机构相连接；所述调节管道套接在微滤机池的入水口管道的外侧，所述入水口管道的另一端连接到养殖池的出水口管道；所述养殖池出水口管道高度固定，与所述微滤机池入水口管道形成U型管连接，调节管道上下移动时，流经所述调节管道的养殖水体水头发生变化；所述管道移动机构包括链条、张紧齿轮、轴和电机，所述链条一侧与所述匝紧箍连接，另一侧与所述导向板相连接，并通过所述张紧齿轮张紧；所述导向板用于限制链条运动方向，从而使所述链条运动时仅可带动调节管道沿垂直于微滤机池底部的方向上下运动；所述张紧齿轮固定于轴上，所述的轴固定于微滤池顶部，所述的轴平行于导向板设置；所述电机通过联轴器与所述轴连接，从而通过带动轴上的张紧齿轮转动并进一步带动链条运动；所述液位传感器置于微滤机池底部；所述PLC控制器与所述液位传感器以及所述电机相连接。
上述技术方案中，进一步地，所述微滤机池采用的微滤机为履带式微滤机。
进一步地，所述微滤机池内部侧壁对称设有两条导槽；所述调节管道外侧设有四个对称的导向轮机构；所述导向轮机构包括机架和导向轮，所述机架安装在调节管道外侧，所述导向轮安装在所述机架末端，所述导向轮位于导槽内并可在导槽内上下运动；所述调节管道内侧装有密封圈，防止调节过程中调节管道的内侧溢水。
进一步地，所述的微滤机池外侧固定有两个平行的侧板，所述侧板上设有凹槽，所述导向板通过凹槽固定于两个侧板之间，并可沿侧板内的凹槽上下移动；所述的轴有两个，每个轴上设有两个张紧齿轮，对应的两个链条相互平行。
本发明还提供一种用于循环水养殖系统的水头调节方法，包括如下步骤：
所述水头调节装置安装在所述循环水系统的微滤机池中，所述微滤机池的出水速度固定，所述循环水系统养殖池中的水由于进出水管口高度差流入微滤机池中，所述液位传感器实时读取微滤机池的液位高度，PLC根据微滤机池的液位高度控制调节管道的位置，调节管道上下移动时，流经所述调节管道的养殖水体水头发生变化，从而影响微滤机池入水口管道的进水速度，进而调控微滤机池的液位高度。
进一步地，当微滤机池的液位高度高于设定值时，升高所述调节管道位置，增大水头大小；当微滤机池的液位高度低于警戒最低水位时，降低所述调节管道位置，减小水头大小。
进一步地，微滤机池设定液位高度为微滤机池高度的80％，所述微滤机池警戒最低水位为微滤机池高度的20％。微滤机池高度为H，液位传感器读取的液位数值为h，当电机旋转圈数n>0时，电机正转，升高调节管道位置；当电机旋转圈数n<0时，电机反转，降低所述调节管道位置；k1、k2为比例常数，与所述链条的链节长度相关，可通过试验得到。
再进一步地，所述管道高度通过所述电机控制，所述电机经由所述PLC控制器调控，所述PLC控制器对电机旋转圈数n的调控方式如下：
Figure BDA0003640588430000031
Figure BDA0003640588430000032
本发明的有益效果是：
本发明通过分析微滤机池内的液位高度，实时改变调节管道的位置，控制水头大小，进而调控微滤机池的液位高度。本发明的装置及方法使用简便、可靠性强，能够解决循环水系统流速变化后，系统中各池液位变化剧烈的问题，有效提高循环水系统的稳定性，保障养殖鱼群生长不受影响。
附图说明
图1是本发明的装置结构等轴测示意图；
图2是微滤机池内部装置示意图；
图3是调节管道结构示意图；
图中微滤机池1-1；轴承座1-2；张紧齿轮1-3；轴1-4；链条1-5；导向板1-6；侧板1-7；电机1-8；导向轮2-1；导槽2-2；机架2-3；匝紧箍2-4；调节管道3-1；密封圈3-2。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
根据图1所示，本实施例所述的一种用于循环水养殖系统的水头调节装置，包括调节管道3-1、匝紧箍2-4、导向板1-6、管道移动机构、液位传感器、PLC控制器。
所述匝紧箍2-4安装固定在所述调节管道3-1外侧，并与所述管道移动机构相连接；所述调节管道3-1套接在微滤机池1的入水口管道的外侧，所述入水口管道的另一端连接到养殖池的出水口管道；所述养殖池出水口管道高度固定，与所述微滤机池1入水口管道形成U型管连接，调节管道3-1上下移动时，流经所述调节管道3-1的养殖水体水头发生变化；所述管道移动机构包括链条1-5、张紧齿轮1-3、轴1-4和电机1-8，所述链条1-5一侧与所述匝紧箍2-4连接，另一侧与所述导向板1-6相连接，并通过所述张紧齿轮1-3张紧；所述导向板1-6用于限制链条1-5运动方向，从而使所述链条1-5运动时仅可带动调节管道3-1沿垂直于微滤机池1底部的方向上下运动；所述张紧齿轮1-3固定于轴1-4上，所述的轴1-4通过轴承座1-2固定于微滤池顶部，所述的轴1-4平行于导向板1-6设置；所述电机1-8通过联轴器与所述轴1-4连接，从而通过带动轴1-4上的张紧齿轮1-3转动并进一步带动链条1-5运动；所述液位传感器置于微滤机池1底部；所述PLC控制器与所述液位传感器以及所述电机1-8相连接。
所述养殖池为八边形水泥养殖池，池深3.5m，养殖水体体积为100m3，养殖密度约为30kg/m3,池壁固定有一根水管，水管上开有若干入水孔，池中央设有圆柱形的带孔PVC管，所述带孔PVC管底部为所述养殖池的出水口；
所述微滤机池1高度为1.1m，内侧装有对称的两条导槽2-2，所述微滤机池1采用的微滤机为履带式微滤机。履带式微滤机置于微滤机池1内部，将所述微滤机池1分隔为前后两个部分，微滤机池1的入水口管道安装在所述微滤机池1的前侧，微滤机池1的出水口安装在所述微滤机池1的后侧。养殖水体通过微滤机池1入水口管道进入微滤机池1前侧，经由微滤机出来后，进入微滤机池1出水口。
所述调节管道3-1外侧装有四个对称的导向轮2-1机构，所述导向轮2-1机构包括机架2-3和导向轮2-1，所述机架2-3安装在调节管道3-1外侧，所述导向轮2-1安装在所述机架2-3末端，所述导向轮2-1位于导槽2-2内并可在导槽2-2内上下运动；所述的调节管道3-1为PVC管，调节管道3-1内侧装有密封圈3-2，防止调节过程中调节管道3-1的内侧溢水。
所述的微滤机池1外侧固定有两个平行的侧板1-7，所述侧板1-7上设有凹槽，所述导向板1-6通过凹槽固定于两个侧板1-7之间，并可沿侧板1-7内的凹槽上下移动；所述的轴1-4有两个，每个轴1-4上设有两个张紧齿轮1-3，对应的两个链条1-5相互平行。
所述液位传感器置于微滤机池1底部，所述液位传感器的测量数据传送到所述PLC控制器中，所述PLC控制器根据微滤机池1的液位高度参数调控所述电机1-8的运行，进而控制微滤机入水管口的水头大小。
应用上述装置进行循环水养殖系统水头调节时，具体步骤如下：
所述水头调节装置安装在所述循环水系统的微滤机池1中，所述微滤机池1的出水速度固定，所述循环水系统养殖池中的水由于进出水管口高度差流入微滤机池1中，所述水头调节装置的调节管道3-1套接在所述微滤机池1的入水口管道，所述液位传感器实时读取微滤机池1的液位高度，PLC根据微滤机池1的液位高度控制调节管道3-1的位置，控制水头大小，进而调控微滤机池1的液位高度。
当微滤机池1的液位高度高于设定值时，升高所述调节管道3-1位置，增大水头大小；当微滤机池1的液位高度低于警戒最低水位时，降低所述调节管道3-1位置，减小水头大小。
微滤机池1设定液位高度为微滤机池1高度的80％，所述微滤机池1警戒最低水位为微滤机池1高度的20％。微滤机池1高度为H，液位传感器读取的液位数值为h，当电机1-8旋转圈数n>0时，电机1-8正转；当电机1-8旋转圈数n<0时，电机1-8反转,1、k2为比例常数。
所述调节管道3-1的高度通过所述电机1-8控制，所述电机1-8经由所述PLC控制器调控，所述PLC控制器对电机1-8旋转圈数n的调控方式如下：
Figure BDA0003640588430000051
Figure BDA0003640588430000052
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但本发明并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。

Claims (5)

1.一种用于循环水养殖系统的水头调节装置，其特征在于，包括调节管道、匝紧箍、管道移动机构、导向板、液位传感器、PLC控制器；
所述匝紧箍固定在所述调节管道外侧，并与所述管道移动机构相连接；所述调节管道套接在微滤机池的入水口管道的外侧，所述入水口管道的另一端连接到养殖池的出水口管道；所述管道移动机构包括链条、张紧齿轮、轴和电机，所述链条一侧与所述匝紧箍连接，另一侧与所述导向板相连接，并通过所述张紧齿轮张紧；所述导向板用于限制链条运动方向，从而使所述链条运动时仅可带动调节管道沿垂直于微滤机池底部的方向上下运动；所述张紧齿轮固定于轴上，所述的轴固定于微滤池顶部，所述的轴平行于导向板设置；所述电机通过联轴器与所述轴连接，从而通过带动轴上的张紧齿轮转动并进一步带动链条运动；所述液位传感器置于微滤机池底部；所述PLC控制器与所述液位传感器以及所述电机相连接；
所述微滤机池内部侧壁对称设有两条导槽；所述调节管道外侧设有四个对称的导向轮机构；所述导向轮机构包括机架和导向轮，所述机架安装在调节管道外侧，所述导向轮安装在所述机架末端，所述导向轮位于导槽内并可在导槽内上下运动；所述调节管道内侧装有密封圈，防止调节过程中调节管道的内侧溢水；
所述的微滤机池外侧固定有两个平行的侧板，所述侧板上设有凹槽，所述导向板通过凹槽固定于两个侧板之间，并可沿侧板内的凹槽上下移动；所述的轴有两个，每个轴上设有两个张紧齿轮，对应的两个链条相互平行。
2.根据权利要求1所述的用于循环水养殖系统的水头调节装置，其特征在于，所述微滤机池采用的微滤机为履带式微滤机。
3.一种用于循环水养殖系统的水头调节方法，其特征在于，基于权利要求1或2所述的装置实现，所述调节方法如下：
所述水头调节装置安装在所述循环水养殖系统的微滤机池中，所述循环水养殖系统养殖池中的水由于进出水管口高度差流入微滤机池中，所述液位传感器实时读取微滤机池的液位高度，PLC根据微滤机池的液位高度控制调节管道的位置，控制水头大小，进而调控微滤机池的液位高度。
4.根据权利要求3所述的一种用于循环水养殖系统的水头调节方法，其特征在于，当微滤机池的液位高度高于设定值时，升高所述调节管道位置，增大水头大小；当微滤机池的液位高度低于警戒最低水位时，降低所述调节管道位置，减小水头大小；
所述微滤机池设定的液位高度为微滤机池高度的80％，所述微滤机池的警戒最低水位为微滤机池高度的20％。
5.如权利要求4所述的一种用于循环水养殖系统的水头调节方法，其特征在于，所述调节管道的高度通过所述电机控制，所述电机经由所述PLC控制器调控，所述PLC控制器对电机旋转圈数n的调控方式如下：
Figure FDA0004222753820000021
Figure FDA0004222753820000022
其中，微滤机池高度为H，液位传感器读取的液位数值为h，当电机旋转圈数n>0时，电机正转，升高调节管道位置；当电机旋转圈数n<0时，电机反转，降低所述调节管道位置；k1、k2为比例常数，与所述链条的链节长度相关。
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