Повышение качества регулирования редокс-потенциала электроактивированной воды

Электроактивированные растворы находят всё более широкое использование в сельскохозяйственном производстве. Так, они применяются при силосовании, предпосевной обработке семян, поении животных и птиц, дезинфекции помещений, оборудования и тары и т.д. Основными показателями степени активированности получаемых водных растворов являются значения водородного показателя рН и редокс-потенциала. Для разных технологических процессов электроактивированная вода должна иметь достаточно точное значение этих показателей, т.к. она во многих технологических процессах взаимодействует с биологическими объектами.

Существует несколько причин, вызывающих изменение редокс-потенциала: изменение давления в водопроводной сети;

колебания напряжения питания; температура исходной воды; концентрация растворённых солей в воде и др. Для питания активаторов используется постоянный ток. Но даже стабилизация питающего напряжения не позволяет поддерживать постоянными вышеназванные параметры. Все это приводит к тому, что в процессе получения растворов необходимо достаточно часто контролировать выходные значения и вносить в процесс соответствующую коррекцию. Коррекция, как правило, осуществляется изменением тока, протекающего через активатор, для чего применяются чаще всего системы стабилизации тока, хотя при изменении производительности активатора при одном и том же токе выходные параметры активированной воды могут быть различными. Регулирование тока про- изводится, как правило, изменением подводимого к активатору напряжения за счет изменения угла открытия тиристоров.

Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования значения редокс-потенциала показали, что в целом система может отрабатывать возмущающие воздействия, но во многих случаях качество регулирования оказывается достаточно низким, а в некоторых случаях система может оказаться и неустойчивой.

На рисунке 1 приведён график переходного процесса регулирования при ступенчатом изменении задания редокс-потенциала с 400 графика, длител цесса составляет более 1000 секунд, да и перерегулирование составляет более 25%. Это говорит о том, что практически система автоматического регулирования редокс-потенциала неработоспособна, так как склонна к автоколебанию. Это объясняется тем обстоятельством, что система слишком быстро стремится изменить редокс-потенциал, поэтому необходимо изыскивать способы устранения автоколебательного процесса.

Одним из таких способов является введение гибкой отрицательной обратной связи по промежуточному параметру. Та-скорость етра.

Время, С.

Рис. 1. График переходного процесса при ступенчатом изменении задания редокс-потенциала от 400 до 460 mВ

Поскольку значение редокс-потенциа-ла при прочих равных условиях зависит от значения тока, протекающего через активатор, то целесообразно ввести гибкую отрицательную обратную связь именно по току.

Для этой цели была разработана электрическая схема, с помощью которой в систему автоматического регулирования можно ввести гибкую отрицательную обратную связь по току (рис. 2).

TA1

вых

Рис. 2. Электрическая схема звена гибкой отрицательной обратной связи по току

Передаточная функция звена будет иметь вид

W ( P ) =

k обрT обр p , _ _                      . ,

T „ р +1 обр

где обр

Т -обр

• -    передаточный коэффициент обратной связи, отношение приращения выходного напряжения к приращению тока,

А ь= мы=0,5-0,4 B / A;

А вх

• -    постоянная времени звена гибкой отрицательной обратной связи, T обр = ( R 2 + R з ) C = ^0,2-²⁰ сек.

Гибкая отрицательная обратная связь действует только в переходный период. Если по какой-либо причине выходной регулируемый параметр увеличивается, то обратная связь замедляет скорость его нарастания, если уменьшается, то обратная связь замедляет его уменьшение.

При наличии звена гибкой отрицательной обратной связи структурная схема регулирования будет иметь вид, представленный на рисунке 3.

А и оБ

Р

Рис. 3. Структурная схема регулирования редокс-потенциала с гибкой отрицательной обратной связью:

1 – источник питания; 2 – электрохимический активатор; 3 – датчик редокс-потенциала;

4 – звено гибкой отрицательной обратной связи по току

Редокс-потенциал

Источник питания 1 имеет передаточную функцию

W (P)=к 1. к 1 =

АІ

А U упр

= 0.2...2,1 А / В.

Передаточная функция электрохимического активатора

- ^{р т}

W ( P ) =   2 ^{k 0} e^ ----. к 0

T p + 2Tp + 1

^Upn = 35...250 mB / A , Т = 41 сек, т = 8,5 сек.

I

Датчик редокс-потенциала имеет передаточную функцию

к з =

^ U РП = 75 mB / B .

U упр

Результаты экспериментального регу-

лирования редокс-потенциала с использованием звена гибкой отрицательной обратной связи по току представлены на рисунке 4.

Как видно из графика, время переходного процесса, по сравнению с регулированием без звена отрицательной обратной связи (рис. 1), уменьшилось более чем в два раза, перерегулирование также существенно снизилось и составило не более 4...5% от нового значения редокс-потенциала.

Рис. 4. График переходного процесса при ступенчатом изменении задания редокс-потенциала от 360 до 380 mB

Таким образом, за счёт регулирования значения передаточного коэффициента звена гибкой отрицательной обратной связи кобр и его постоянной времени Tобр можно добиться требуемого качества регулирования редокс-потенциала при получении электроактивированных растворов.