一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置及设计方法，该装置包括电机、壳体、传感器组、电源、主控制器和滚珠丝杆；电机设置在厌氧发酵罐外部，其输出轴通过联轴器与设置在厌氧发酵罐内的滚珠丝杆一端轴连接，滚珠丝杆另一端通过螺栓连接在厌氧发酵罐底部；位于滚珠丝杆上设置有壳体，壳体内设置有用于监测厌氧发酵液参数的传感器组、电源和主控制器；传感器组设置在壳体的侧壁上，将监测到的参数信息传输至主控制器内，电源和主控制器位于壳体内中部，由电源为主控制器和传感器组供电；电机由主控制器控制其转动。本发明专利技术结构稳定，操作简单，价格低廉，实现了发酵罐内部参数监测。

【技术实现步骤摘要】
一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置及设计方法
本专利技术涉及一种参数监测装置及设计方法，特别是关于一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置及设计方法。
技术介绍
随着国家对能源问题与环保问题的日益关注，可再生能源技术与利用发展迅速，其中用来处理畜禽粪便、餐厨垃圾、生活污水的沼气工程受到人们广泛关注。沼气工程的主要作用是处理废弃物并产生沼气提供能源，沼气工程包括：进料池、厌氧发酵罐、固液分离机、沼液储存池、凝水器、脱硫塔、储气罐等。沼气工程需要在适宜的温度、压力和pH等条件下才可以正常运行，沼气工程运营的好坏体现在产气量以及气体成分。为实现沼气工程的长期稳定运行，通过传感器对沼气工程运行参数进行实时采集，并通过设备网络对数据进行实时存储与在线监测。目前传感器大都是单个分散固定安装于厌氧发酵罐外部，但是发酵罐是一个庞大的密闭空间，为了更好的掌握内部发酵情况，提出利用内浸式参数监测装置将在线监测系统的传感器带入发酵罐内部进行可移动监测。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置及设计方法，其成本低廉，结构简单，性能稳定，可操作性强，有利于提高沼气工程在线监测水平。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置，该装置设置在厌氧发酵罐内，所述厌氧发酵罐内设置有搅拌桨，所述搅拌桨设置在与搅拌电机的输出轴连接的搅拌轴上，所述搅拌电机设置在所述厌氧发酵罐外部；其特征在于：该装置包括电机、壳体、传感器组、电源、主控制器和滚珠丝杆；所述电机设置在所述厌氧发酵罐外部，其输出轴通过联轴器与设置在所述厌氧发酵罐内的所述滚珠丝杆一端轴连接，所述滚珠丝杆另一端通过螺栓连接在所述厌氧发酵罐底部；位于所述滚珠丝杆上设置有所述壳体，所述壳体内设置有用于监测厌氧发酵液参数的所述传感器组、电源和主控制器；所述传感器组设置在所述壳体的侧壁上，将监测到的参数信息传输至所述主控制器内，所述电源和主控制器位于所述壳体内中部，由所述电源为所述主控制器和传感器组供电；所述电机由所述主控制器控制其转动。进一步，所述厌氧发酵罐外部设置有组态屏；所述主控制器将接收到的数据经数据线传输至所述组态屏进行显示控制。进一步，所述电源采用锂电池。进一步，所述厌氧发酵罐顶部设置有用于为所述锂电池充电的快速充电口，该快速充电口靠近所述滚珠丝杆。进一步，所述主控制器包括数据采集单片机和运动控制单片机，所述传感器组将监测到的参数信息传输至所述数据采集单片机，所述数据采集单片机将接收到的数据传输至所述运动控制单片机，且所述运动控制单片机通过控制步进电机驱动器来控制电机的转动。进一步，所述运动控制单片机上设置有GPRS模块；所述运动控制单片机通过该GPRS模块将接收到的参数信息传输至现有远程监控系统，实现对厌氧发酵罐参数的远程监测。进一步，所述传感器组包括温度传感器、压力传感器、pH传感器、CH4浓度传感器和CO2浓度传感器；所有传感器根据其探头大小及重量均匀布置在所述壳体两侧壁上，且各传感器探头的三分之一位于所述壳体外部，与厌氧发酵液接触；各个探头与所述壳体之间采用O型圈密封。进一步，所述壳体采用长方形结构，并采用耐腐蚀耐压的ABS塑料制成。进一步，所述壳体下底面与其它面之间采用垫片和防水密封胶密封。一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)设置一壳体，且壳体采用长方形结构；2)根据厌氧发酵罐内的工作环境，壳体材料选择耐腐蚀耐压的ABS塑料制成；3)根据厌氧发酵罐内的工作环境，设置内浸式参数监测装置的动力系统；动力系统包括滚珠丝杆和电机；电机设置在厌氧发酵罐外部，其输出轴与设置在厌氧发酵罐内的滚珠丝杆一端轴连接，滚珠丝杆另一端通过螺栓连接在厌氧发酵罐底部；壳体设置在滚珠丝杆上，在电机的驱动下，沿滚珠丝杆上下往复运动；4)根据监测对象和预先设定的参数要求，选择传感器并安装于壳体内部，传感器探头的三分之一位于壳体外部，与厌氧发酵液接触，并设置在线监测系统；在线监测系统包括设置在壳体内主控制器；各传感器将监测到的厌氧发酵液参数传输至主控制器内，并由主控制器传输至设置在厌氧发酵罐外部的组态屏；主控制器包括数据采集单片机和运动控制单片机，数据采集单片机将接收到的传感器监测数据传输至运动控制单片机，运动控制单片机用于控制电机的转动；5)选择电源为锂电池，并将电源设置在壳体内，为主控制器和传感器供电；6)在传感器探头与壳体之间，以及壳体本身结构之间选择密封方式：壳体本身结构之间采用垫片与防水密封胶密封，各个探头与壳体之间采用O型圈密封。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术可以不用取样，直接在发酵罐内部得到发酵液实时的温度、压力、pH值、CH4和CO2浓度，在实现实时在线监测的同时，可以根据所得参数值快速进行沼气工程调整，减少因反馈不及时产生的沼气工程停运情况。2、本专利技术外形采用长方形有利于内浸式参数监测装置的上下运动，外壳材料选用ABS塑料可以降低成本，由于发酵罐内部料液需要搅拌的特殊情况采用固定位置的上下运动方式，减少内浸式参数监测装置与罐壁以及搅拌器之间的碰撞。3、本专利技术将不同监测参数集成到一起，即同时获得不同参数，监测更具时效性。4、本专利技术选择锂电池为内浸式参数监测装置内部传感器供电，可以重复多次充电，并降低重量。5、本专利技术将装置进行密封，有效增加了内浸式参数监测装置的密封效果。6、本专利技术成本低廉，结构简单，性能稳定，可操作性强，有利于提高沼气工程在线监测水平。附图说明图1是本专利技术的装置结构示意图；图2是本专利技术的在线监测结构示意图；图3是本专利技术的装置设计方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置，该装置设置在厌氧发酵罐1内，厌氧发酵罐1内设置有搅拌桨2，搅拌桨2设置在与搅拌电机3的输出轴连接的搅拌轴上，由搅拌电机3带动其动作；搅拌电机3设置在厌氧发酵罐1外部。本专利技术的装置包括电机4、滚珠丝杆5、壳体6、传感器组7、电源8和主控制器9。电机4设置在厌氧发酵罐1外部，其输出轴通过联轴器与设置在厌氧发酵罐1内的滚珠丝杆5一端轴连接，滚珠丝杆5另一端通过螺栓连接在厌氧发酵罐1底部，且滚珠丝杆5与搅拌轴平行设置。位于滚珠丝杆5上设置有壳体6，壳体6内设置有用于监测厌氧发酵液参数的传感器组7、电源8和主控制器9；传感器组7设置在壳体6侧壁上，将监测到的参数信息传输至主控制器9内，电源8和主控制器9位于壳体6内中部，由电源8为主控制器9和传感器组7供电。电机4由主控制器9控制其转动，进而带动设置在滚珠丝杆5上的壳体6沿滚珠丝杆5上下移动，并有效避免了壳体6的左右摇摆以及在厌氧发酵液中的漂动。上述实施例中，位于厌氧发酵罐1外部还设置有组态屏10。主控制器9将接收到的数据经数据线传输至组态屏10，进行显示控制。其中，数据线可以采用RS232数据线。上述各实施例中，电源8采用锂电池。在厌氧发酵罐1顶部还设置有快速充电口，该快速充电口靠近滚珠丝杆5；当壳体6运动到厌氧发酵罐1顶部时可以定期为锂电池进行充电。上述各实施例中，主控制器9包括数据采集单片机和运动控制单片机，两单片机均采用型号为STM32F103C8T6的单片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置，该装置设置在厌氧发酵罐内，所述厌氧发酵罐内设置有搅拌桨，所述搅拌桨设置在与搅拌电机的输出轴连接的搅拌轴上，所述搅拌电机设置在所述厌氧发酵罐外部；其特征在于：该装置包括电机、壳体、传感器组、电源、主控制器和滚珠丝杆；所述电机设置在所述厌氧发酵罐外部，其输出轴通过联轴器与设置在所述厌氧发酵罐内的所述滚珠丝杆一端轴连接，所述滚珠丝杆另一端通过螺栓连接在所述厌氧发酵罐底部；位于所述滚珠丝杆上设置有所述壳体，所述壳体内设置有用于监测厌氧发酵液参数的所述传感器组、电源和主控制器；所述传感器组设置在所述壳体的侧壁上，将监测到的参数信息传输至所述主控制器内，所述电源和主控制器位于所述壳体内中部，由所述电源为所述主控制器和传感器组供电；所述电机由所述主控制器控制其转动。

【技术特征摘要】
1.一种内浸式厌氧发酵罐参数监测装置，该装置设置在厌氧发酵罐内，所述厌氧发酵罐内设置有搅拌桨，所述搅拌桨设置在与搅拌电机的输出轴连接的搅拌轴上，所述搅拌电机设置在所述厌氧发酵罐外部；其特征在于：该装置包括电机、壳体、传感器组、电源、主控制器和滚珠丝杆；所述电机设置在所述厌氧发酵罐外部，其输出轴通过联轴器与设置在所述厌氧发酵罐内的所述滚珠丝杆一端轴连接，所述滚珠丝杆另一端通过螺栓连接在所述厌氧发酵罐底部；位于所述滚珠丝杆上设置有所述壳体，所述壳体内设置有用于监测厌氧发酵液参数的所述传感器组、电源和主控制器；所述传感器组设置在所述壳体的侧壁上，将监测到的参数信息传输至所述主控制器内，所述电源和主控制器位于所述壳体内中部，由所述电源为所述主控制器和传感器组供电；所述电机由所述主控制器控制其转动。2.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述厌氧发酵罐外部设置有组态屏；所述主控制器将接收到的数据经数据线传输至所述组态屏进行显示控制。3.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述电源采用锂电池。4.如权利要求3所述装置，其特征在于：所述厌氧发酵罐顶部设置有用于为所述锂电池充电的快速充电口，该快速充电口靠近所述滚珠丝杆。5.如权利要求1所述装置，其特征在于：所述主控制器包括数据采集单片机和运动控制单片机，所述传感器组将监测到的参数信息传输至所述数据采集单片机，所述数据采集单片机将接收到的数据传输至所述运动控制单片机，且所述运动控制单片机通过控制步进电机驱动器来控制电机的转动。6.如权利要求5所述装置，其特征在于：所述运动控制单片机上设置有GPRS模块；所述运动控制单片机通过该GPRS模块将接收到的参数信息传输至现有远程监控系统，实现对厌氧发酵罐参数的远程监测。7.如权利要求1所述装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宇光，张森清，董仁杰，牟华伟，徐平凡，雷泽宇，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11