Как обезвредить воздух? - [19]
кислороде, в этом случае их производительность достигает 12 г/час. Озонаторы могут использоваться как в барботажных, так и в эжекторных схемах смешения озона с водой.
В озонаторах ОГВК-05** используется традиционный способ получения озона в газовом разряде барьерного типа. Охлаждение газоразрядного реактора осуществляется окружающим воздухом. Основной отличительной особенностью озонаторов является использование "интеллектуального" источника питания, автоматически поддерживающего оптимальную газоразрядную мощность в широком диапазоне расходов, давлений и температур питающего газа. Поток питающего газа (осушенный воздух или кислород) через озонатор обеспечивается внешним побудителем расхода (эжектор, компрессор или кислородная магистраль).
В представленном докладе речь идет о базовой модели серии – генераторе озона ОГВК-05. В его состав входят следующие элементы:
•
электронный измеритель расхода питающего газа;
•
газоразрядный реактор с системой воздушного охлаждения;
•
высоковольтный источник электропитания;
•
устройство управления.
Другие модели серии ОГВК-05** могут отличаться от базовой следующими дополнительными сервисными функциями:
•
наличием выходного электромагнитного клапана, обеспечивающего защиту
газоразрядного реактора от проникновения воды;
•
наличием датчика разряжения на выходе, необходимого для работы с эжекторной
схемой смешения озона с водой при установленном выходном клапане;
•
возможностью управления производительностью озонатора внешним аналоговым
сигналом (4-20 мА или 0-5 В);
•
возможностью измерения выходной концентрации озона;
•
возможностью изменения режимов работы с помощью встроенного меню
пользователя и др.
Измеритель расхода газа выполнен на базе дифференциального датчика давления, который определяет перепад давления на калиброванной диафрагме, установленной в газовый тракт озонатора. Зависимость перепада давления на диафрагме от величины расхода газа определяется экспериментальным путем, и полученная градуировочная таблица заносится в память микроконтроллера устройства управления. Газоразрядный реактор озонатора имеет классическое трубчатое исполнение (см. рис. 2).
Высоковольтный (внутренний) электрод реактора представляет собой стеклянную трубу с нанесенным на внутреннюю стенку металлическим покрытием. Внешний диаметр трубы -40 мм, толщина стенки – 1,6 мм. Заземленный (внешний) электрод выполнен в виде трубы из нержавеющей стали с напрессованными для эффективного охлаждения "ребрами" из листового алюминия. Активная длина реактора – 320 мм, величина газового зазора– 1,5 мм. В качестве центрирующих и уплотнительных элементов конструкции используются изделия из фторопласта. Реактор выдерживает давление газа без разрушения элементов конструкции от 0 до 400 кПа (абс). Охлаждение реактора обеспечивает малошумящий вентилятор.
Для пяти собранных образцов газоразрядных реакторов на осушенном воздухе с точкой росы -60°С в диапазоне расходов 0…10 л/мин и давлений -20…+50 кПа (относительно атмосферного давления) были проведены измерения выходной концентрации озона в зависимости от мощности, вкладываемой в газовый разряд. Измерения показали высокую воспроизводимость характеристик реактора и позволили определить зависимость оптимальной газоразрядной мощности (мощности, обеспечивающей максимальную выходную концентрацию озона) от расхода газа.
Для возбуждения газового разряда используется высоковольтный источник электропитания, на выходе которого формируются знакопеременные импульсы высокого напряжения. Амплитуда импульсов зависит от расхода газа и находится в диапазоне 5-6 кВ, длительность – около 40 мкс, частота следования – около 3 кГц. Силовой каскад источника питания представляет собой полумостовой инвертор, выполненный на IGBT-транзисторах. Нагрузкой инвертора является высоковольтный трансформатор. Напряжение питания инвертора не зависит от напряжения питающей сети в диапазоне 180-260 В. Источник питания имеет собственный контроллер, связанный по оптически изолированному цифровому каналу с контроллером устройства управления. Контроллер источника питания обеспечивает следующие действия:
•
измеряет напряжение питающей сети;
•
получает информацию о расходе газа от контроллера устройства управления;
•
выдает импульсы управления транзисторами инвертора;
•
измеряет потребляемую в газовом разряде электрическую мощность;
•
хранит в собственной памяти значения оптимальных мощностей газового разряда
для всего рабочего диапазона расходов газа;
•
обеспечивает регулирование газоразрядной мощности в зависимости от текущего
значения расхода газа путем изменения напряжения питания инвертора с целью
поддержания оптимального значения мощности;
•
обеспечивает безопасное выключение транзисторов в случае короткого замыкания в
нагрузке (попадание воды в газоразрядный реактор, электрический пробой
газоразрядного реактора или высоковольтного трансформатора);
•
сообщает информацию о возникающих неисправностях контроллеру устройства
управления.
Благодаря использованию гибкой системы управления источник питания обеспечивает максимальную производительность озонатора во всем рабочем диапазоне расходов и давлений газа при работе на осушенном воздухе. Так, при расходе 2 л/мин производительность озонатора составляет около 2,7 г/час, при этом величина вкладываемой в газовый разряд мощности составляет около 47 Вт. При расходе 8 л/мин производительность – 5,7 г/час, мощность – около 85 Вт. Основные характеристики озонатора ОГВК-05 при работе на осушенном воздухе приведены на рис. 3. Представленные зависимости наблюдались при температуре окружающего воздуха 20°С, атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре точки
