CN113455457B - 一种增氧机的变频控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增氧机的变频控制方法，包括电机组件，其特征在于：电机组件包括变频电机，在手动模式下，能够通过输入端向上位机输入频率参数，上位机对电机组件的变频电机进行变频控制；所述的手动模式为，所述的输入端为上电开关，并且通过连续通断上电开关的次数来手动执行连续增频或降频操作；还包括自动模式下，在自动模式下，电机组件下方且在叶片上方设有溶解氧传感器，且叶片能够通过搅动水流对溶解氧传感器进行冲洗，本发明首次提出在手动模式下使用通过上电开关连续通断操作的方式来进行电机的变频控制,使得变频档位准确的按操作者的意愿进行选择。

Description

一种增氧机的变频控制方法

本申请是申请日为2019年11月25日、申请号为2019111637995、发明名称为“一种增氧机及其变频控制方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及鱼塘饲养领域，特别涉及一种增氧机的变频控制方法。

背景技术

溶解氧是水产养殖的一项十分重要的生产要素，溶解氧对养殖环境中水生动物的生长有着重要影响，其决定了鱼类的生长情况、成活率和病害发生率，影响池塘养殖密度，是提高鱼塘生产量的关键因素，池塘溶解氧作为必须控制的水环境因子越来越受到重视。一般情况池糖溶解氧含量要求高于4mg/L，如果池塘溶解氧含量低于2mg/L，会引起一些疾病的滋生，水体中好氧细苗生长受抑，然而厌氧细菌会分解残留的饵料，产生大量氨气等有毒物质。养殖鱼类则会出现“浮头”，甚至出现泛塘，给水产养殖带来巨大的损失。目前通常的做法是，鱼池缺氧时开增氧机，可预防鱼虾“浮头”。当晴天上层溶氧高时开机，可加速水体的对流，提高水体中、下层的溶氧，有利于鱼虾快速生长，降低饵料系数，促进有机物的氧化分解，减少病害的发生。另外，水体的循环流动，还促进浮游生物的繁殖生长，提高池塘初级生产力。如专利CN109090011A就公开了一种太阳能的增氧机，其用叶轮打水的形式增加水的流动性，从而增氧。

增氧机中最主要的检测结构是溶解氧传感器，这类传感器已经是现有技术，如硕士研究生学位论文“溶解氧检测及传感技术的研究”，邱发强，北京化工大学，中列举了多种溶解氧传感器及其与上位机通信连接的手段，这些均为现有技术。但现有技术中，存在着增氧机长时间使用后，水中的浮游生物等会附着在溶氧探头上形成一层膜的问题，那么溶氧探头测量的数据就会不精准，增氧机会自动根据溶氧探头提供的数据，增加或减少功率输出，溶氧探头测量的数据不精准，无形中就增加了机器的耗能，减少机器的实用寿命，维修也非常麻烦。

如何解决消除浮游生物附着导致的溶氧探头测量不准的技术难题困扰着养鱼业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种能够提高溶氧探头测量能力的技术方案。

一种增氧机，包括电机组件，电机组件周向上放射状的均匀连接多个浮板，每个浮板上连接一个浮球，电机组件下侧驱动连接有叶片，电机组件包括变频电机,在手动模式下，能够通过输入端向上位机输入频率参数，上位机对电机组件的变频电机进行变频控制。

所述的手动模式为，所述的输入端为上电开关，并且通过连续通断上电开关的次数来手动执行连续增频或降频操作。

还包括自动模式下,在自动模式下，电机组件的支撑架的下侧面安装有第一溶解氧传感器和第二溶解氧传感器，在电机组件的驱动套上设有外叶片，电机组件的电机轴上设有内叶片，外叶片设在内叶片的周向外侧，当外叶片和内叶片同向同角速度转动时，为增氧工况，当外叶片和内叶片反向不同角速度转动时，搅动水流对第一溶解氧传感器和第二溶解氧传感器进行冲洗，为冲洗工况。

进一步的，电机组件的支撑架与浮板固定连接，支撑架内部通过轴承可回转地设置有驱动套，驱动套前端安装法兰，并固定连接有外叶片，后端固定连接有转子，转子开口向后设置，并罩设在定子上，转子的内部上表面同轴地固定连接有内齿套；电机轴可回转地设置在驱动套中，电机轴的一端为轴头端，另一端为花键，并固定连接有内叶片，在电机轴上还固定套设有中心齿轮，安装架和盖板固定连接为安装架组件，安装架组件的腔体内周向上设置有若干个行星轮轴，行星齿轮套设在行星轮轴上，并向内与中心齿轮啮合传动；内齿套设置在盖板外圈和安装架内壁之间，并向内部与行星齿轮啮合传动，行星齿轮同时与中心齿轮和内齿套的内齿啮合。

进一步的，还包括滑套，安装架的外壁固定设有滑槽，滑套内圈设有滑套内齿，滑套通过滑套内齿可轴向滑动地设置在安装架的外侧；滑套 的两端朝向转子一侧设有第一齿，背向转子一侧设有第二齿；上壳内表面同轴地固定设有上齿环，转子内侧上部内齿套的法兰盘上，同轴地固定设有底齿环，滑套能够与上齿环、底齿环择一地啮合。

进一步的，滑套外周面设有铁筒，滑套外、上壳内表面还固定设有电磁铁，在电磁铁上电时，铁筒被电磁铁产生的磁力吸引，滑套向上与上齿环啮合，电磁铁失电时，滑套被弹簧推向底齿环并与底齿环啮合，电磁铁套设在滑套外部并与定子固定连接，电磁铁设置在定子的内部，弹簧设置在滑套和上壳之间。

一种增氧机的变频控制方法，上位机判断执行手动模式或自动模式； 当执行手动模式时，增氧机根据输入端输入的频率参数对电机组件进行变频控制；当执行自动模式时，增氧机的第一溶解氧传感器获取第一溶氧值DO1；第二溶解氧传感器获取第二溶氧值DO2；并上传上位机；上位机判断第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2的差值是否小于合理范围Δ，如果小于合理范围Δ再判断是否进行增氧，如果大于合理范围Δ，则进行冲洗工况后重新获取第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2值；需要进行增氧时，根据第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2进行变频增氧。

进一步的，增氧机开机后先进行预定时间的冲洗工况后，再进行第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2的获取。

有益效果：

1）首次提出在手动模式下使用通过上电开关连续通断操作的方式来进行电机的变频控制,使得变频档位准确的按操作者的意愿进行选择。

2）与现有技术相比，首次提出自动模式改进了溶解氧的检测手段，具体为电机组件下方且在叶片上方设有溶解氧传感器，且叶片能够通过搅动水流对溶解氧传感器进行冲洗。本领域技术人员之前并未考虑过用来增氧的叶片直接用来对溶解氧传感器进行冲洗，本发明大大方便了对溶解氧传感器的维护。首次提出溶解氧传感器表面的浮游动植物的去除方式，即对叶片上方的溶解氧传感器采用不同向水流同时作用于其表面，达到清洁的效果。

3）在控制手段方面，先判断***可靠性，判断传感器是否正常工作，再判断水体溶氧状态，从而取得更好的控制效果，使得溶解氧传感器能够较现有技术更佳的进行监控，并客观的反应水体情况，从而解决本发明背景技术所述的技术问题。发本明将获取到的两个溶解氧参数同时作为监控对象，不但对水中溶解氧的检测形成了可靠性上的冗余，还同时通过对比两个溶解氧参数进行判断，消除了浮游动植物对传感器的不利影响。

4）在整体***机械传动方面，由于使用了结构简化的传动结构，只需要使用一套动力源就可以实现两种不同工况的切换。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电机组件的剖视图；

图3为本发明的自动模式流程图。

附图标记说明：

电机组件1，浮板2，浮球3，吊架4，外叶片41，内叶片5，电机轴101，花键102，轴头端103，行星架下套104，安装架上套105，上齿环106，滑套内齿107，滑套108，电磁铁109，上壳110，定子111，转子112，支撑架113，第一溶解氧传感器114，轴承115，轴套116，第一密封117，安装法兰118，第二密封119，转子套120，内齿套121，弹簧122，安装架123，行星轮轴124，中心齿轮125，行星齿轮126，驱动套127，第二溶解氧传感器128，盖板129，底齿环130，第一齿131，铁筒132。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明实施例提供了一种增氧机，如现有技术中一样放置水中并浮在水面上，其包括电机组件1，电机组件1周向上放射状的均匀连接多个浮板2，每个浮板2上连接一个浮球3，电机组件1下侧驱动连接有叶片，电机组件包括变频电机,在手动模式下，能够通过输入端向上位机输入频率参数，上位机对电机组件的变频电机进行变频控制。 所述的手动模式为，所述的输入端为上电开关，并且通过连续通断上电开关的次数来手动执行连续增频或降频操作。

还包括自动模式下,在自动模式下，本实施例中，与现有技术相比，改进了溶解氧的检测手段，具体为电机组件1下方且在叶片上方设有溶解氧传感器，且叶片能够通过搅动水流对溶解氧传感器进行冲洗。本领域技术人员之前并未考虑过用来增氧的叶片直接用来对溶解氧传感器进行冲洗，本实施例其大大方便了对溶解氧传感器的维护。

进一步，申请人发现，单一的溶解氧传感器很难判断其外表面是否附着浮游动植物，即溶解氧传感器本身无法判断其所处的工作状态。因此，申请人提出，使用双溶解氧传感器进行判断，具体为，电机组件1的支撑架113的下侧面安装有第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128，两个溶解氧传感器均与上位机相连，在电机组件1的驱动套127上设有外叶片41，电机组件1的电机轴101上设有内叶片5，外叶片41设在内叶片5的周向外侧，第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128均位于外叶片41和内叶片5之间的环形区域的上方，当外叶片41和内叶片5同向同角速度转动时，为增氧工况，当外叶片41和内叶片5反向不同角速度转动时，搅动水流对第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128进行冲洗，为冲洗工况。第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128如果检测能力不一时，可以认为至少检测能力差的一个溶解氧传感器上附着的浮游动植物较多，也因此需要进行冲洗工况。

在现有技术中，叶片均为一组的，使水流单向的在竖直的平面内流动的轴流叶片。而在本实施例中，叶片有两组，分为内叶片5和外叶片41，内叶片5和外叶片41均为独立的驱动，可以同向的转动也可以反向转动。当同向、同角速度转动时，内叶片和外叶片可视为一个整体，类似现有技术一样，在转动的同时，将使水流单向的在竖直的平面内流动，从而带动空气里的氧进入到水体中并扩散到池塘内；当反向、不同速的转动时，由于内外叶片驱动水流的方向不同，将在第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128的外周围产生强大的紊流，特别是在内外叶片5在顺逆时针方向上来回切换时，第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128被冲洗的效果更强。在经过冲洗工况后，再次采集两个溶解氧的参数，判断冲洗是否达到效果或者是否需要进一步的冲洗。冲洗工况尽管能够对溶解氧传感器进行了冲洗，也使水流发生的运动，但其增氧效果是一般的，因为水流整体与外界空气接触较少，更多的是在水下的水流的碰撞，因此，冲洗工况不能替代增氧工况。

一种较优的实施例为，在增氧机开机启动时，强制的进行冲洗工况，使第一溶解氧传感器114和第二溶解氧传感器128的工作能力初始化，防止两个传感器在相同的水域中发生基本相同程度的浮游生物附着，从而导致增氧机的误判。

至于增氧机的增氧工况和冲洗工况，上述实施例并不做更多的结构上的限定，本领域技术人员可以根据转动方式的需要来选择驱动形式，现有技术中，可选的是双电机驱动***，来分别驱动内外叶片，但出于能耗及成本考虑，下文所述实施例给出一种单驱动源、稳定传动的电机组件来实现上述的发明构思。

电机组件1的支撑架113与浮板2固定连接，支撑架113内部通过轴承115可回转地设置有驱动套127，驱动套127前端安装法兰118，并固定连接有外叶片41，后端固定连接有转子112，转子112开口向后设置，并罩设在定子111上，转子112的内部上表面同轴地固定连接有内齿套121；电机轴101可回转地设置在驱动套127中，电机轴101的一端为轴头端103，另一端为花键102并固定连接有内叶片5，在电机轴101上还固定套设有中心齿轮125，电机轴101外侧同心的设置有安装架123，内齿套121的法兰盘同时与转子112上表面固定连接，安装架123上固定设有若干行星轮轴124，行星轮轴124上套设行星齿轮126，行星齿轮126同时与中心齿轮125和内齿套121的内齿啮合，安装架123和盖板129固定连接为安装架组件，安装架组件的腔体内周向上设置有若干个行星轮轴124，行星齿轮126套设在行星轮轴124上，并向内与中心齿轮125啮合传动；内齿套121设置在盖板129外圈和安装架123内壁之间，并向内部与行星齿轮126啮合传动。

所述的增氧机还包括滑套108，安装架123的外壁固定设有滑槽，滑套108内圈设有滑套内齿107，滑套108通过滑套内齿107可轴向滑动地设置在安装架123结构外侧；滑套108的两端朝向转子112一侧设有第一齿，背向转子112一侧设有第二齿；上壳110内表面同轴地固定设有上齿环106，转子112内侧上部内齿套121的法兰盘上，同轴地固定设有底齿环130，滑套108包括外周面设有铁筒132，滑套108外、上壳110底面还固定设有电磁铁109，在电磁铁109的上电时，滑套108的铁筒132被电磁铁109产生的磁力吸引，滑套108向上与上齿环106啮合，电磁铁109的失电时，滑套108被弹簧122推向底齿环130与之啮合。电磁铁套设在滑套108外部并与定子111固定连接，电磁铁设置在定子111的内部，弹簧122设置在滑套108和上壳之间。

本领域技术人员可以理解的是，驱动滑套108的方式可以有多种，比如类似汽车中的拨叉，其也能够在电路激励下在两个工作位置来回移动，只需用电磁阀的阀杆驱动拨叉从而带动滑套108即可。

增氧机在使用时，如果需要进入冲洗工况，滑套108与上齿环106啮合时，上壳定子将滑套108固定，滑套108的滑齿将安装架123及安装架123内安装的行星轮轴124及盖板129固定，转子直接带动驱动套127并对外叶片41进行驱动，同时，转子112上固定的内齿套121驱动行星齿轮126并带动中心齿轮125，最终带动内叶片5进行与外叶片41相反的方向转动，共同搅动水流。

如果需要进入增氧工况，滑套在弹簧122的作用下向下与底齿环130啮合，此时，安装架123上的行星轮轴124、电机轴101及行星齿轮126均为转子固定为一体，互相之间不发生转动，作为一个整体，同向同速的驱动外叶片41和内叶片5转动。

本实施例中，还给出一种增氧机的变频控制方法，具体为：

S1)增氧机开始工作，上位机判断执行手动模式或自动模式；

当执行手动模式时，增氧机根据输入端输入的频率参数对电机组件进行变频控制；

当执行自动模式时，启用溶解氧传感器；

S2）当执行自动模式时，增氧机的第一溶解氧传感器114获取第一溶氧值DO1；第二溶解氧传感器128获取第二溶氧值DO2；并上传上位机；

S3）上位机判断第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2的差值是否小于合理范围Δ，如果是，则进行S4)，如果否，则进行冲洗工况后，返回S2；

S4）上位机判断第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2是否有其一比最低值X低，如果是，进入S5，如果否返回S2；这里最低值由人为设定，可以参照背景技术中的阈值，如在2-4mg/L，之间进行选择；

S5）根据第一溶氧值DO1和/或第二溶氧值DO2的值，选择电机组件的输出功率，进入变频增氧况；变频控制已是现有技术，其广泛在家电中使用，因此，本实施例不再对变频本身进行过多的说明；

S6）结束。

可见，在上述实施例中，将获取到的两个溶解氧参数同时作为监控对象，不但对水中溶解氧的检测形成了可靠性上的冗余，还同时通过对比两个溶解氧参数进行判断，消除了浮游动植物对传感器的不利影响。

上述实施例进一步给出了具体的控制手段，即先判断***可靠性，判断传感器是否正常工作，再判断水体溶氧状态，从而取得更好的控制效果，使得溶解氧传感器能够较现有技术更佳的进行监控，并客观的反应水体情况，从而解决本发明背景技术所述的技术问题。

延伸并不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (2)

1.一种增氧机的变频控制方法，增氧机包括电机组件(1)，电机组件周向上放射状的均匀连接多个浮板(2)，每个浮板上连接一个浮球(3)，电机组件(1)下侧驱动连接有叶片，其特征在于：电机组件(1)包括变频电机，在手动模式下，能够通过输入端向上位机输入频率参数，上位机对电机组件的变频电机进行变频控制；所述的手动模式为，所述的输入端为上电开关，并且通过连续通断上电开关的次数来手动执行连续增频或降频操作；

还包括自动模式下，在自动模式下，电机组件(1)下方且在叶片上方设有溶解氧传感器，且叶片能够通过搅动水流对溶解氧传感器进行冲洗；电机组件(1)的支撑架(113)的下侧面安装有第一溶解氧传感器(114)和第二溶解氧传感器(128)，在电机组件(1)的驱动套(127)上设有外叶片(41)，电机组件(1)的电机轴(101)上设有内叶片(5)，外叶片(41)设在内叶片(5)的周向外侧，当外叶片(41)和内叶片(5)同向同角速度转动时，为增氧工况，当外叶片和内叶片反向不同角速度转动时，搅动水流对第一溶解氧传感器(114)和第二溶解氧传感器(128)进行冲洗，为冲洗工况；

变频控制方法包括：

上位机判断执行手动模式或自动模式；

当执行手动模式时，增氧机根据输入端输入的频率参数对电机组件进行变频控制；

当执行自动模式时，增氧机的第一溶解氧传感器(114)获取第一溶氧值DO1；第二溶解氧传感器(128)获取第二溶氧值DO2；并上传上位机；上位机判断第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2的差值是否小于合理范围Δ，如果小于合理范围Δ再判断是否进行增氧，如果大于合理范围Δ，则进行冲洗工况后重新获取第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2值；需要进行增氧时，根据第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2进行变频增氧。

2.根据权利要求1所述的一种增氧机的变频控制方法，其特征在于：增氧机执行自动模式时，先进行预定时间的冲洗工况后，再进行第一溶氧值DO1和第二溶氧值DO2的获取。

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