一、产品简介     随着社会的不断进步，半导体行业迅猛发展，LED作为其中的一款产品，迅速出现在街头巷尾：家用节能灯，LED电视，小店铺商用广告牌，购物商场大屏显示等等，各种新产品层出不穷。本款仪器涉及LED的多种应用：静态显示，动态显示，单色显示，双色显示，三基色原理，LED点阵，LED广告牌，LED灯演示音频解码，通过该产品，学生可以加强动手能力，在理解原理的基础上，由一个单元板设计任意长度的LED点阵屏。为想要从事LED设计行业的学生走向社会打下坚实的基础。 二、教学目的 1、掌握LED静态显示和动态显示原理，对比各自的优缺点，根据实际需要设计电路； 2、掌握三基色（RGB）LED显示原理，参照RGB配色表调节出各种颜色（256×256×256）； 3、掌握LED点阵显示原理，使学生能够用单片机控制LED点阵显示汉字和简单图片； 4、在掌握LED显示控制原理的基础上，能够利用单元板拼出任意尺寸的显示屏，并通过单片机进行控制； 5、LED趣味应用：LED灯显示音乐频率的高低； 6、用专用软件编辑显示内容，通过LED广告显示屏显示； 三、实验内容 1、一位数码管静态显示实验； 2、四位一体数码管动态扫描实验； 3、RGB三基色LED调色实验； 4、8*8蓝色LED点阵汉字及图片显示实验； 5、8*8点阵动态显示音乐频谱实验； 6、红绿双色（32*64）LED广告屏显示内容编辑实验； 四、实验硬件配置     1、STC89C52单片机及其外围组件一套；     2、一位数码管及其组件一个；     3、四位一体数码管及其组件一个；     4、8*8蓝色点阵LED块2个，尺寸60mm×60mm；     5、音频解码显示可搭建组件一套；     6、红绿双色（32*64）LED广告屏一块，尺寸300mm×160mm； 五、预期效果      通过本教学仪器，学生可以对显示原理，显色原理，单片机C语言编程，下载，调试，LED单元板显示原理，有一个更加深入的认识，由感性了解到理性掌握。如果学生掌握全部知识，完全可以独立设计出一个单色任意长度LED单色显示屏。若想要设计双色或更加进一步设计全彩显示还需要在C语言和控制器方面加深学习。

一、产品简介 液晶作为一种显示设备，正在改变着我们的生活，从刚开的电子表显示屏，到各种仪器输出显示，到液晶电视，平板电脑.......各种产品不胜枚举。本教学仪器采用比较常用的液晶：六位数显液晶，LCD1602，LCD12864，对于学生来说比较容易上手，另外增加了3.2寸和7寸彩屏，7寸彩屏具备触摸屏功能，可以通过该功能实现人和单片机的信息交换，实现人类利用单片机控制外围设备的多样化。使用该仪器时，在理解各种液晶显示原理的基础上，结合单片机及ARM芯片，使用C语言对液晶加以控制，对学生走向社会工作、承接项目打好坚实的基础。 二、教学目的    1、熟悉stc89C52单片机工作原理，并利用该单片机控制液晶屏显示不同的内容      2、了解六位数显液晶，LCD1602和LCD12864液晶的显示原理，通过查看数据手册，理解并掌握时序图，编写程序实现对应的功能    3、熟悉ARM芯片，本款仪器中采用LPC2000系列ARM7。全国普通高等大学普遍采用的教程就是该系列的芯片，学生可以一边学习一边实践    4、利用ARM芯片实现对3.2寸彩屏的控制，显示文字，图像。    5、利用ARM芯片实现对7寸彩屏的控制，显示文字，图像及触屏功能 三、实验内容   1、利用STC89C52驱动六位数显液晶显示数字及英文字符 ；   2、利用STC89C52驱动LCD1602显示数字及英文字符；   3、利用STC89C52驱动LCD12864显示数字，汉字，英文字母，图像；   4、利用ARM驱动3.5寸彩屏液晶，显示汉字，图像，数字，也可以移植UCGUI，调用其中的函数画出各种图形；   5、利用ARM驱动7寸彩屏液晶，显示汉字，图像，数字，并能实现触摸屏功能，实现人机通信，也可以移植UCGUI，进行各种显示，调用其中的函数画出各种图形；   6、8*8点阵动态显示音乐频谱实验； 四、实验配置    1、52单片机开发工具KIEL2.0；    2.、ARM7开发工具IAR；    3、实验指导书及实验录像光盘；

一、概述 GOLINK-1 型 现代机电综合控制实验装置集合了交流，直流，电机拖动、电力电子、PLC控制、电工控制多专业多内容实训设备特点。包含晶闸管控制，直流电机控制、变压器控制、电机拖动控制、交直流调速、PLC控制等实训项目。这都是这方面的充分考虑了实验室的现状和发展趋势，精心研制而成。在同类产品中结构合理、功能完善、可靠性好、性价比高。       二、技术参数 1、输入电源：三相四线(或三相五线 380V±10% 50Hz) 2、工作环境：温度-10℃～+40℃　相对湿度＜85% (25℃)　海拔＜4000m 3、装置容量：＜1.5kVA 4、外形尺寸：1890mm×740mm×1585mm 三、要求实验室可完成的实验内容 1、电力电子技术实验（晶闸管部分） 1) 锯齿波同步移相触发电路实验    2) 单结晶体管触发电路 3) 正弦波同步移相触发电路实验 4）单相半波可控整流电路实验 5）单相桥式半控整流电路实验  6) 单相桥式全控整流电路实验  7) 单相桥式有源逆变电路实验  8) 三相半波可控整流电路的研究    9) 三相桥式半控整流电路实验  10) 三相桥式全控整流及有源逆变电路实验     11) 单相交流调压电路实验     12) 三相交流调压电路实验 2、全控型电力电子器件实验 1）电力晶体管（GTR）驱动电路的研究 2）电力晶体管（GTR）的特性研究 3）功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动电路研究 4）功率场效应晶体管(MOSFET)的主要参数测量 5）绝缘栅双极型晶体管(IGBT)特性及其驱动电路的研究 3、全控型器件典型线路实验 1）直流斩波电路（Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六种电路）的性能研究 2) 单相交直交变频电路的性能研究 4、直流电机调速实验 1）晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验(SCR) 2）晶闸管直流调速系统主要单元的调试(SCR) 3）单闭环(电压单闭环、转速单闭环、电流单闭环)不可逆直流调速系统实验(SCR) 5、交流电机调速系统实验 1）双闭环三相异步电机调压调速系统实验(SCR) 2）双闭环三相异步电机串极调速系统实验(SCR) 6、电气控制基础实训 转换开关与电压表连接测量三相电压； 电力综合显示仪表的使用； 三相异步电动机直接起动、停车的控制电路连接； 接触器联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接； 按钮联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接； 按钮、接触器联锁的三相交流异步电动机正、反转控制电路的连接； 万能转换开关控制三相异步电动机的正反转； 三相交流异步电动机Y-△（手动切换）启动控制电路的连接； 三相交流异步电动机Y-△（时间继电器切换）启动控制电路的连接； 定子绕组串联电阻启动控制电路的连接； 三相交流异步电动机能耗制动控制电路的连接； 三相交流异步电动机反接制动控制电路的连接； 多台（3台及以下）电动机的顺序控制电路的连接 电动机的往返行程控制电路的连接； 7、PLC、变频实训项目 变变频器面板功能参数设置和操作实训； 变频器对电机点动控制、启停控制； 电机转速多段控制； 工频、变频切换控制； 基于模拟量控制的电机开环调速； 基于面板操作的电机开环调速； 变频器的保护和报警功能实训； 基于PLC的变频器开环调速； PLC控制电机顺序启动； PLC控制三相异步电动机Y-△启动电路； 四、产品技术功能 1、设备安全保护功能 1）设备的人身安全保护 ◆ 三相隔离变压器的浮地保护,将实验用电与电网完全隔离，对人身安全起到有效的保护作用； ◆ 三相电源输入端设有电流型漏电保护器，设备的漏电流大于30mA即可断开开关，符合国家标准对低压电器安全的要求； ◆ 强电实验导线采用全塑封闭型手枪式导线，避免学生触摸到金属部分而引起的双手带电操作触电的可能。 2）设备的安全保护体系 ◆ 三相交流电源输出设有电子线路及保险丝双重过流及短路保护功能 ◆ 晶闸管的门阴极和各触发电路的观察孔设有高压保护功能，避免学生误接线； ◆ 实验台采用三种实验导线，相互间不能互插，强电采用全塑型封闭安全实验导线，弱电采用金属裸露实验导线，观察孔采用2＃实验导线，避免了学生误操作将强电接到弱点的可能； 2、产品的结构要求 1）要求装置由控制屏、实验电源、测量仪表、实验桌、实验模块、实验电机和实验导线等组成。实验电源、各种测量仪表必须固定安装在控制屏中。要求各挂箱的面板采用凹字烂板印刷工艺。 2）实验桌采用铁质喷塑结构，桌面为高强度密度板，桌子下面设有储藏柜，可放置的实验箱、导线和工具等。 3、产品基本配置技术要求 1）低压电源及仪表：提供指针式电压表一只（450V⊥1.5级）。提供交直流电压表和电流表各2只，四位半高精度仪表，是具有6位数码管显示，8个指示灯，交直流测量功能切换；手自量程切换功能；具有RS485通讯、继电器输出、上限限报警、4~20mA变送器输出功能；配有锁存按键；交直流电压表信号输入范围： AC/DC2V ， AC/DC20V ， AC/DC200 ， AC/DC500V 。交直流电流表信号输入范围： AC/DC20mA ， AC/DC200mA， AC/DC2000mA， AC/DC5A 。提供速度变换器，给定，零速封锁器；提供±15V/1A直流稳压电源。 2）交/直流电源：通过开关切换分别输出三相200V和240V交流电源，给直流调速和交流调速提供实验电源，带过流保护。该电源经过电流型漏电器、三相隔离变压器等安全保护措施后供实验用电。提供230V/0.5A直流励磁电源，带电源指示、过流保护功能。 3）三相可调电阻：提供900W/0.41A与电阻180W/1.3A串联的三组可调电阻负载，供发电机负载电阻和其它实验阻性负载。 4）平波电抗器及阻容吸收：提供直流调速实验中需要的平波电抗器及RC滤波，平波电抗器提供100-200-500-700mH/1.2A，一只。 5）三相变压器：该三相变压器可作为串级调速系统和有源逆变线路中的逆变变压器。(初级380V/1.1A*3相；次级88V/115V/139V/3A*3相) 6）触发电路：配有单结晶体管触发电路、正弦波同步移相触发电路、锯齿波同步移相触发电路、单相交流调压触发电路、TCA785集成触发电路共五个触发电路实验。使学生能够直观的了解各种触发电路的工作原理，与对应的晶闸管连接，完成单相半波整流和单相全桥整流电路实验。 7）三相触发及主回路：采用插板结构，与底板配合，组成三相相控脉冲触发电路，输出的双窄脉冲均匀、一致、干净，脉冲移相范围最高可达170°，设有三相同步信号、三相锯齿波信号、六路移相触发脉冲等的观测孔，设有外接模拟量控制端口“Uct”输入0~Uctmax，可对三相触发脉冲的移相角进行连续调整，设有两组六路触发脉冲功放电路用于外接的控制端口“Ublr”、和”Ublf”， 晶闸管主电路：配置12块晶闸管插板，插板采用快速插入方式，每块插板上设有过流、过压保护电路。，晶闸管参数为5A/1000V，金属封装，插板分别形成正、反桥两组三相桥，正、反桥晶闸管设有触发信号接入口，设有六路钮子开关，用于控制每一路触发脉冲的“通、断”，模拟整流主电路功率器件的触发脉冲丢失、逆变电路逆变颠覆等故障情况，设有带镜面精密指针式直流电压表±300V，精度1.0级带镜面直流电流表±2A，精度1.0级各一只，设有带中心抽头方式平波电抗器一组(为50mH、100mH、200MH、700MH,在通过交流电流小于1.5A状态下，感抗值保持线性)，RC滤波12路。 8）功率器件特性与驱动电路：该实验箱可对SCR、MOSFET、IGBT、GTO、GTR电力电子器件，可测定其特性曲线、提供压敏电阻(作为过压保护元件，内部已连成三角形接法)、二极管。 9）直流斩波电路：由DC电源、PWM波形发生器、直流斩波电路（Buck和Boost）和完成六种斩波电路的元件组成。DC电源：+15V/0.5A，带保险丝过流保护；PWM波形发生器：产生频率10KHz占空比5%-70%连续可调的脉冲信号输出；直流斩波电路：提供了Buck和Boost两种直流斩波电路,供学生完成验证性实验。六种斩波电路：模块中的功率场效应晶体管、电感、电阻、二极管、电容等元件与直流电源和PWM波形发生器连接，可完成Buck、Cuk、Boost、Sepic、Buck-Boost、Zeta等六种斩波电路实验。 11）可调电阻、电容箱：提供耐压AC63V的可调电容三组，调节范围为0.1～11.37µF，0～999kΩ十进制可调电阻两组；供电流调节器，速度调节器反馈回路使用，可灵活改变调节器的放大倍数及积分时间。 12）单相调压与可调负载：配置了一只0～250V/0.5kVA单相交流自耦调压器，为相应的实验提供可调电源；一个整流滤波电路以及0～180Ω/1.3A(串联)或0～45Ω/2.6A(并联)瓷盘可调电阻，为相应的实验提供一个可调的阻性负载。 13）芯式变压器与不控整流：配置三相芯式变压器一个(该变压器有2套副边绕组，原、副边绕组的电压为127V/63.6V/36.7V)，用于三相桥式全控12脉动整流电路实验；还设有三相不可控整流电路用来产生直流电源。 14）半桥型开关稳压电源：提供了半桥型开关稳压电源的主电路和控制电路，主电路中的电力电子器件为电力MOSFET管；控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案。可完成“开关电路在开环与闭环下负载特性的测试”以及“电源电压波动对输出的影响”等实验内容。 15）一体化晶闸管插板：晶闸管插板即插即用，快速插入方式，每块插板上设有过流、过压保护电路。 16）电机调速控制实验(I)：配置以下模块：电流反馈与过流保护(FBC+FA)、给定器(G)、转速变换器(FBS)、反号器(AR)、电压隔离器(TVD)、调节器I和调节器II。其中调节器I和调节器II的反馈电阻、电容均外接(从控制屏上获得)，实验时可以灵活改变系统的参数，观测不同的参数对系统稳定性及相应时间等影响；更可以让学生从调速系统的各种参数(如电机的机电时间常数等)出发对调节器的放大倍数及积分时间的参数分别设计，同时进行实际结果的验证，从而完成设计性实验。 17）线绕式异步电机转子专用箱：配置3只线绕式异步电动机转子专用电阻（用于线绕式异步电动机起动与调速等实训）。 18）多功能测速仪：设有五位数显转速表，显示当前转速；具有电压反馈信号；同时设有光电编码信号输出，包括A、B两个通道；能够完成各种速度开/闭环及定位控制；配有位机软件，基于设备常用的RS485通信接口。 19）电机配置：直流发电机：200V、1.1A、220W、1600r/min 直流并励电动机：220V、1.1A、185W、1600r/min 三相线绕式异步电动机：220V/Y、0.6A、120W、1380r/min PLC模块：装置选用西门子1200大众型可编程控制器CPU 1214C,集成14输入/10输出,集成2AI；2M 的数据存储，带 1 个PROFINET 接口； 21）变频器：选用西门子V20 工业矢量变频器、额定功率 0.37Kw，带 BOP 面板及PROFINET接口。 22）实验导线技术 实验连接导线采用高可靠全封闭手枪插型式，内部为无氧铜抽丝而成发丝般细的128股线，质地柔软，护套用粗线径、防硬化化学制品制成，插头采用实芯铜质件。 四、机电综合三维虚实仿真软件 软件采用理实虚结合三维仿真软件能够进行虚拟对象加真实PLC编程结合控制实验，实现对象的虚拟化，编程的实际化模式，运行环境支持Windows10以上版本；通过鼠标的控制，实现场景模型的放大、缩小、旋转、移动；系统画面清晰，能够进行模拟运行PLC实验，也可以进行虚实结合实验（与真实PLC数据连接），场景类型至少包含1、多自由度机械手、自动循环供料、机械自动冲压、物料输送分拣、码垛堆积控制、自动仓储控制。 工业场景通用功能说明： （1）信号指示区：集成设备控制的传感器信号，直观的反馈设备运行动作信号。 （2）模型展示区：提供自动化模型，配合PLC控制，实现自动化运行。 （3）操作区：提供多种规格按钮，实现对设备的控制；启动、停止、复位，脱机仿真时，实现自动化设备的启停控制和复位出厂设置控制；联机仿真时，提供三个信号给PLC，由PLC根据程序自行确定控制流程。 （4）脱机仿真：不用连接PLC，自动化设备按固定的流程模拟运行，可以根据任务要求或者模拟运行流程，自行编写PLC程序，实现PLC编程的在线仿真控制。 （5）在线仿真：在网络区输入PLC的IP地址和端口号，连接成功后，显示“已连接”，通过PLC在线编程控制自动化模型动作，实现PLC编程的虚拟控制训练。 电工三维仿真系统内容丰富，包含常见的基础数字量模拟控制，也包含常见机电一体化的虚实仿真实训内容，包含维修电工实训内容主要包含常见电机控制及开关控制电路的原理学习，继电器、交流接触器、时间继电器、信号继电器、自复位按钮、自锁按钮、日光灯实验、机床线路实验等。其中软件具有仪器仪表结构展示、原理演示、接线操作、运行演示等3D功能，可直观了解各种典型仪器仪表的特点和外观。采用开放的资源导入设计方式，除了已经固化在软件中的实训内容，后期还可以根据学校需求添加仪器仪表库。系统使用3D虚拟仿真技术，通过鼠标可以实现在虚拟场景中的漫游和对仪器仪表模型的动态控制，从而达到360度无死角观察器件外观细节的效果。 与本次提供的电力电子实验模块配套，虚拟软件中的三维设备与实际设备一致，学生可以通过虚拟环境做真实实验的数据和操作方式，软件由虚拟仿真学习和虚实结合仿真学习系统两部分组成。仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境；虚拟实验教学管理系统提供全方位的虚拟实验教学辅助功能，实验前的原理学习、典型实验库的维护、实验过程的指导等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。 软件虚拟仿真部分主要包括：电力电子及电子元器件的学习机认识、仪器仪表的使用规范及学习认识、电力电子实验箱仿真实验、数字电路的虚拟仿真实验、模拟电路虚拟仿真实验。 器件认识及学习：主要包含电力电子、电阻、电容、二极管、三极管等常见模拟电路和数字电路、电路原理中用的四大件。其中软件具有器件结构展示、原理演示、接线操作、运行演示等3D功能，可直观了解各种典型元器件的特点和外观。采用开放的资源导入设计方式，除了已经固化在软件中的实训内容，学生还可将制作的Solidwoks三维库零件及其他格式素材添加到此软件资源库，后期还可以根据学校需求添加器件库。系统使用3D虚拟仿真技术，通过鼠标可以实现在虚拟场景中的漫游和对器件模型的动态控制，从而达到360度无死角观察器件外观细节的效果。软件内容包含实验台操作说明、实验台及模块3D虚拟模型、元器件介绍、仪器使用、电路接线与运行等仿真内容；器件与实验台中仪器及元器件型号一样，能够配套使用于各实验单元的三维仿真实验。    

机械运动方案设计综合训练实验台把电气控制和机械的组装调试结合到一起，给学生提供了广阔的创新空间。既训练了学生的运动方案设计能力，又培养了亲自动手组装调试的能力；既有机械设计的整机思想，又有控制与机械结合的系统观念。使学生得到全面的训练。 机械运动方案设计综合训练实验旨在加强对学生创新能力的培养和综合设计能力的训练。学生通过不同原动机的性能分析，不同传动装置的分析比较，确定合适的传动方案来实现工作机的往复直线运动。了解各种原动机的性能，参数，应用场合，分析往复直线运动的实现方式，设计出多种传动方案，并对其进行运动学分析和动力学分析后得到较优的方案。 在实验台上对设计好的各种方案进行搭建，从组装过程，运动情况进行综合分析，给出最终的方案。机械运动方案设计综合训练的特色在于通过多个环节的训练，使学生不但对设计的总体过程有更深的理解，同时锻炼了学生发现问题和解决问题的能力。

针对我国严重弃水问题，提出将冗余水电就地转化为易保存和运输的清洁能源天然气的整体工艺，冗余水电电解水产生氢气，生物质气化提供碳源，制备甲烷化催化剂，氢气和合成气在高效催化剂作用下，在特殊设计的流化床反应器中反应生成天然气，实现水电和天然气系统的交叉互补运行，提供能源优势互补新途径。建成了一套电转气小型示范装置，运行结果表明：催化剂活性高、性能稳定，甲烷选择性>99.9%，转化率可达100%。

本发明公开了一种双馈风电附加阻尼控制器的“域”设计方法，包括以下步骤：S1：建立双馈风电外送系统的状态?空间方程；S2：选取临界阻尼αcri，以风速构成的“风速稳定域”为目标，利用遗传算法对附加阻尼控制器的各个参数进行优化；S3：根据步骤S2优化得到的附加阻尼控制器的各个参数，对风电外送系统进行特征值分析，判断所使用的附加阻尼控制器是否能使得“风速稳定域”最大：如果不满足，则返回步骤S2；如果满足，则结束。本发明能够最大限度地保证控制器的鲁棒性，且同样适用于其他附加阻尼控制器的设计，具有良好的应用价值。

多电平逆变器在中高压交流电机调速、分布式发电、静止无功补偿、新型直流输电等领域有良好的应用前景，已成为当前电力电子技术中备受人们关注的重要研究热点。传统电容钳位型多电平逆变器存在电容电压不平衡问题，且在分布式发电场合一般需要两级变流，损耗较大。本发明提出一种桥式模块化开关电容型五电平自平衡逆变器，将开关电容模块与电容箝位电路有机结合起来，实现宽变比电压输出和电容电压的自平衡，且容易实现电压的模块化扩展。与传统五电平逆变器相比，上述逆变器减少了电路元件数目，实现了多电平逆变器的升压输出，减少了中高压逆变器设计中升压变压器的变比，节约了成本，解决了母线电容电压不平衡的问题，提高了输出波形质量，有效降低了谐波含量，具有高效高功率密度的优势。同时，由于结构上的完美对称性，具有去共模电压的特征。

成果针对煤矿带式输送机断带后所造成的重大损失以及目前采用的机械式断带抓捕器存在抓捕不可靠等问题，研制了一种电液控制型带式输送机断带抓捕器，可根据皮带长度、宽度、坡度等参数确定抓捕器数量，实现群测群抓。借助于现代设计理论和方法，对抓捕器进行了强度校核、运动学和动力学仿真分析。实验研究表明，所设计的电液控制型断带抓捕器断带抓捕动作可靠，响应速度快，一致性好。该成果已申报实用新型专利 1 项，发表高水平学术论文 5 篇。

王方，王明亚 一、前言 目前常用的离子交换树脂再生技术是传统的酸碱再生工艺。它分别利用酸再生阳树脂，利用碱再生阴树脂，自离子交换树脂发明使用以来，这个再生工艺一直没有改变过。该工艺运行简单，性能可靠，一直在电厂化水和化工厂纯水制备生产中得到广泛应用。在近年来，该工艺采用自动化控制技术进行技术改进，虽然降低了工人的劳动强度，但是由于再生时需要使用酸碱这种危险化工品，仍然造成了酸碱使用、存贮等过程中对人员安全形成巨大的威胁。不断有工人因操作不当或设备老化导致酸碱泄漏而造成的人身伤害事故发生，因此许多化工企业和电厂都设置了“酸碱泄露事故安全预案”，保障酸碱这种危险化工品的安全使用。酸碱再生树脂后，还会产生大量的废酸废碱，排放后会污染环境。据专家研究，在这种离子交换树脂化学再生过程中，酸或碱的实际利用率很低，以H2SO4为例，只利用其中2%的H+离子，而98%的SO42—离子没有得到应用，以NaOH为例，只利用了42.5%的OH—离子，而57.5%Na+离子没有得到利用，这种废酸废碱无法回用，只能排放，给当地环境造成危害；随着人们对环境要求的不断提高和新兴技术的不断涌现，传统的酸碱再生工艺已经越来越不符合当今时代的要求。   二、双极膜树脂电再生项目简介 双极膜树脂电再生技术是一种上世纪90年代初新兴的膜工艺技术，双极膜树脂电再生工艺技术属于环保技术领域，已经达到国际领先水平，国内外暂无相类似的技术。它由双极膜制备酸碱系统，酸碱存贮系统、树脂再生系统，废液回收系统四个系统构成。 双极膜制备酸碱系统主要由双极膜、隔板、电极板等装置构成。其核心构成为双极膜。双极膜是阳离子交换层，阴离子交换层和中间亲水界面层复合而成。如图1所示：  图1 双极膜水解离示意图 在外加电场的条件下，理论上双极膜在电压达到0.83V时，就可以将中间亲水界面层吸收的水解离同时产生H+离子和OH—离子，通过必要的技术手段，将盐水（NaCl）中的阴阳离子Na+离子和Cl—离子分别引出，使得H+离子和Cl—离子结合形成酸（HCl），OH—离子和Na+离子结合形成碱（NaOH）。 需要指出的是双极膜电离水产生酸碱工艺和用食盐电解产生烧碱和氯气的工艺两者有本质的不同： 1、双极膜电离水产生酸碱耗能低，在膜间电压0.83V时开始工作，产生酸碱，而电解法的膜间电压至少为2.1V以上。 2、双极膜电离水产生酸碱没有逸出功，不大量产生气体。而电解过程产生大量的气体。 产生的酸碱经水泵收集至酸碱存贮系统备用。酸碱存贮系统的所收储的酸碱浓度为质量百分浓度3~5%，这个浓度的酸碱可以直接用于离子交换树脂的再生。由于酸碱浓度很低，所以使用十分安全，直接接触也不会灼伤皮肤。 树脂再生系统：除了将原有的酸碱输送系统改造后，其它的设备和原有的设备相比变化不大，这便于工人的操作和管理，也便于设备的稳定运行。 废液回收系统：当失效的离子交换树脂再生后，会产生了一定量的废酸废碱和部分破碎的树脂颗粒及杂质，根据具体情况，经废液处理后，除去杂质回收可作为盐水，再生制备酸碱。 和常规再生失效离子交换树脂工艺相比，而双极膜树脂电再生工艺技术（又称离子交换树脂电再生技术）只消耗电能和少量盐，电再生是靠水电离得到的H+和OH—离子，用于再生离子交换树脂。生成的酸碱经树脂再生使用后，大部分回用重新制备成为酸碱使用。使得物料循环运行，减少了排废。 双极膜电去离子装置电再生混床离子交换树脂的示意图如图2所示。  图2 双极膜电去离子装置电再生混床离子交换树脂的示意图 1—稀盐水罐；2—极水罐；3—双极膜电去离子装置；4—稀碱再生液罐；5—稀酸再生液罐；6—混床中阴树脂再生部分；7—混床中阳树脂再生部分 双极膜电去离子装置利用从稀盐水罐泵出的稀盐水，分别产生的3~5%酸和碱，（一般为盐酸和氢氧化钠）分别存入稀酸及稀碱再生罐备用。当失效的混床离子交换树脂再生时，先将混床中的失效阴阳树脂分层，再分别取出稀酸及稀碱直接再生，期间无需将酸液或碱液冲稀配制，再生后产生的废水经处理后，存入稀盐水罐回用。  三、双极膜树脂电再生工艺有如下特点从经济性上分析1）运行费用低：电再生过程耗能极低，在膜间电压0.83V时，双极膜就可以使水解离产生H+和OH—离子，且没有气体的逸出功消耗，电解水的能耗为 198.5KJ／mol，而双极膜水解离的能耗仅为 79.9KJ／mol，故不发生氢气和氧气逸出的相变。 和离子膜法制备酸碱相比（目前市场上的烧碱多用这种方法制得），当膜间电压加至2.1V时，氯化钠才开始电解，离子膜法的最终产物为烧碱和氯气，需要气体逸出功，因此和本技术有本质的不同。 经测算约消耗120度电，可以同时生产1吨3%的酸和碱，在市场上1吨30%盐酸的价格为400元/吨，1吨30%氢氧化钠的价格为800元/吨。用电再生法生产1吨30%的酸和碱的耗能为1200度电。若厂用电为0.2元/度电计算，则费用为240元。远低于用化学酸碱再生法（1200元）的运行费用。 2）降低了企业排污成本：电再生过程产生等摩尔数量的H+和OH—离子，这两者最终结合后产生中性的盐，无废酸碱排放，不污染环境。其中产生的大部分盐水经处理后，可以回用。减少了对环境物料的排放。排污费用基本为零。从安全性分析1）使用酸碱的浓度低，安全性好 直接制备供树脂再生浓度的酸碱，改变了原有的酸碱再生工艺，不需要用水力喷射器冲稀勾兑，一步到位，减少了操作步骤。 2）无需储备高浓度酸碱，减少了设备维护费用 树脂酸碱再生工艺需要存贮高浓度酸碱，每年必须对设备进行必要的维护，需要更换被腐蚀的阀门、管件、罐体，对地面、厂房进行涂漆防腐处理等。有人测算，每年的酸碱腐蚀设备维护费用就约数十万元，用电再生工艺用的是低浓度酸碱，对设备的腐蚀程度降低。可以大量节约费用。 3）对操作人员的安全性好 每年不少化工厂和电厂都会发生因酸碱管路或阀门的泄漏导致的人员伤害的事故。因此“酸碱泄露事故安全预案”也是不少化工厂和电厂每年进行安全培训的必修科目。当用电再生工艺后，由于所用的酸碱浓度很低约为3%~5%，对人体基本上伤害轻微，不会灼伤人体皮肤，人员操作安全性大大的提高。 4）符合安全生产的需要 酸碱是化工危险品，需要特定的槽车安全运输。国家反恐形势的严峻态势，天气等自然灾害的发生，会使得酸碱等危化品的运输发生困难，这是影响企业安全稳定生产的因素。使用电再生技术彻底摆脱了酸碱运输的难题，企业化水的生产不再受天气、安全等外部环境的干扰，这是对企业安全生产最大的贡献。从环保角度分析1）制水车间基本实现“零排放” 用电再生工艺制备后的酸碱基本回用，少量排放，再生后产生的废酸碱中和后形成的盐水，经处理后再次回用重新制备成为酸碱备用。这样循环使用。无需排废。 2）符合当前的环保形势 随着新的环保法的实施，国家对大气污染和水污染的管理越加严格。原来不需要治理的项目也要求治理了，比较典型的如“反渗透浓水的回收”。本项目符合环保的形势，产生的酸碱废水经处理后循环利用，不再外排。和当前形势相互呼应，有相当的现实意义。  四、集成了双极膜电再生技术的离子交换工艺和其他水处理工艺的比较 目前电厂化水处理中和离子交换工艺竞争的有反渗透工艺、电去离子制备纯水工艺等。双极膜电再生技术主要应用于离子交换工艺，它使得传统的离子交换工艺焕发了新春，使得原有离子交换工艺摆脱的传统用酸用碱等危险化学品的困扰，酸碱盐循环使用，减少了废酸废碱的排放。成为一个安全环保的绿色工艺。 1、和反渗透工艺比较 反渗透工艺，是一种压力驱动膜工艺，主要依靠水泵加压使水通过反渗透膜，截留下盐分。它有出水水质好，不用酸碱，管理方便的优点，和离子交换工艺相比它也有不少缺点： 1）反渗透工艺产生的浓水不便于回收，自用水量约15~30%，远远超过离子交换工艺的自用水量。 2）反渗透工艺为防止浓水中的钙镁离子在反渗透膜上结垢，需要不断添加阻垢剂、抗氧化剂等多种药剂，这不仅增大了浓水回收的难度，也增加的运行成本。 3）反渗透不适合直接制备超纯水，在电厂化水制备中，必须和其他工艺结合，如混床离子交换工艺、电去离子制备纯水工艺等，产水才能达到电厂用水的要求。不能像离子交换树脂工艺那样一步到位。 4）反渗透工艺的投资成本和运行成本都比较高。 下表是反渗透工艺和离子交换工艺的比较  2、和电去离子制备纯水工艺比较 电去离子制备纯水工艺是一种电驱动膜工艺，可以制备高纯水。该技术有占地面积小，自动化程度高，不用酸碱，出水水质好等优点，和离子交换工艺相比它也有缺点： 1）电去离子制备纯水工艺，适于制备高纯水，必须有前端的预处理，最好是使用反渗透工艺，一般用来代替离子交换的混床精处理工艺，从多年的使用经验看，电去离子制备纯水工艺最好配备两级反渗透系统，所以虽然该工艺的投资成本不高，但所有的配置加在一起，是离子交换树脂工艺投资成本的2~3倍。 集成了双极膜电再生技术离子交换工艺，使得该工艺也不再外购酸碱再生树脂，避免了因使用酸碱危险化工品的种种问题。和反渗透  总结： 本项目技术先进，利用当今最新的双极膜技术，用电和少量的盐再生失效的离子交换树脂，产生废水循环使用，没有排废。 本项目的优点： 1）稀酸碱再生剂需要多少，生产多少，没有酸碱再生剂的购置和长期贮运问题，浓酸碱属危险的化学品，要用专人审批购置，要使用特殊的防爆车辆运输，要专门的危险品库贮存，非常不便； 2）环保效益好，出水呈中性； 3）以百分质量浓度≤5%的稀酸碱运行，工人劳动条件有所改善； 4）操作有所简化，设备使用费用低，利于推广； 5）本发明产品特别适用于边疆和西部地区等酸碱供应困难的地区； 6）特别适用于火力发电厂或核电厂使用，尤其适合于老厂节能减排技改时使用。 本项目技术采用当前先进的双极膜技术，来改进传统的混床的再生工艺，尤其适用于在火力发电厂使用。  四、情况分析 结合晋城阳煤电厂的具体情况，和电再生项目的工作原理，进行数据分析。目前电厂的补给水系统由前置反渗透系统+阴床+阳床+混床组成，出水水量50m3/h，出水指标为电导率<0.2μS/cm，硅<20μg/L。 晋城阳煤电厂用酸碱量统计表及分析 表1阳床再生统计  从上表看出：#1阳床和#2阳床用酸为1.17-1.46吨，平均用酸1.19吨。 只有在2013.10.19同时存在两组阳床再生的问题 表2阴床再生统计  从上表看出：#1阴床和#2阴床用碱为1.16-1.17吨，平均用碱1.167吨 只有在2013.10.19同时存在两组阴床再生的问题 表3混床再生统计  混床再生次数约15~20天再生一次。 从上面电厂树脂酸碱再生时，使用酸碱情况可以看出，阳床用酸1.19吨（平均值），阴床用碱1.16吨（平均值），混床用酸0.19吨，用碱0.5吨。

研发阶段/n内容简介：具体技术包括：同步电动机-水泵机组运行参数实时检测技术；基于CAN现场总线的数据通信技术；温度、电量数据采集单元的软硬件设计、开发；典型故障自动检测、保护；主控系统的软硬件设计、开发。监控软件功能：接收CAN总线上传的数据，并通过CAN总线下传操作指令；将数据存入数据库；进行实时监测，能识别典型故障并作出适当处理如报警、自动关机等，保证系统的安全；友好操作界面,能按要求生成各种报表；可扩展联网功能。主要创新点：将CAN总线用于电排站机组群参数测控,通信距离远，实时性强；采用数字