1 引 言
    臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，在給水工程中可用于消毒、除臭味、除色、除膠體；在工業(yè)廢水處理工程中可用于除酚、除表面活性劑，此外還用于紙漿漂白等。如臭氧在飲用水、礦泉水、純水、游泳池循環(huán)水及養(yǎng)殖水處理和工業(yè)、醫(yī)院污水處理等方面已有廣泛的應(yīng)用。由于臭氧在對(duì)微生物起作用之后，會(huì)裂變?yōu)橥耆珶o(wú)害的氧原子，不會(huì)產(chǎn)生任何二次污染，因此臭氧已越來越多地用來代替氯及其化合物的消毒。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，臭氧將會(huì)成為公認(rèn)的最佳消毒劑之一。本文就產(chǎn)生臭氧的中頻臭氧發(fā)生器的相關(guān)技術(shù)問題作簡(jiǎn)要討論。

2 臭氧的生成原理

    臭氧的工業(yè)生產(chǎn)方法，通常應(yīng)用高壓無(wú)聲放電原理：讓凈化干燥的空氣或者氧氣流過高壓電極間隙，在通過該高壓放電間隙時(shí)，部分氧分子中的化合鍵斷開而生成氧原子，在一定條件下氧原子與氧分子結(jié)合就生成臭氧。這種臭氧產(chǎn)生臭氧的方法稱為電暈放電法，其工作原理也就是當(dāng)放電器件兩電極間所加的高頻正弦交流電壓大于臨界起暈電壓時(shí)，在放電電極的表面上產(chǎn)生電暈放電。

3 中頻臭氧發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    中頻臭氧發(fā)生器的由4個(gè)部分組成：
（1）電源部分，由變頻器及變壓器組成，將工頻市電轉(zhuǎn)換為高頻高壓電源，一般為2000V至8000V，頻率為400至1000Hz，用以提供中頻高壓電源；

（2）氣源部分，臭氧發(fā)生器可以利用2種氣源，一種為空氣由無(wú)油空壓機(jī)、干燥器等提供。另一種為純氧或者富氧空氣，由氧氣瓶或者制氧機(jī)提供?？諝饣蛘哐鯕膺M(jìn)入發(fā)生器之后需要適度的干燥和減壓，經(jīng)計(jì)量后連續(xù)地送入臭氧發(fā)生放電室；

（3）臭氧發(fā)生放電室，采用垂直管式單元?dú)馐遥呻姌O管、介電管或者水管等組成。放電室兩端連接不銹鋼管用于氣流通路，放電室的二個(gè)放電片背面貼鋁質(zhì)散熱片進(jìn)行風(fēng)冷卻或水冷卻。氧氣或空氣進(jìn)入放電室后被分為二路，沿著放電片的表面隙縫的高頻高壓電場(chǎng)流過，部分氧分子中的化合鍵斷開而生成氧原子，氧原子與氧分子結(jié)合生成臭氧分子，臭氧氣和空氣的混合氣體沿管路泵出；

（4）冷卻裝置，用軸流風(fēng)扇對(duì)放電室進(jìn)行風(fēng)冷卻，當(dāng)然也可以采用直流冷卻水，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入氣室水套。

    在使用過程中用戶可以通過臭氧發(fā)生器機(jī)體上的控制面板對(duì)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)臭氧的產(chǎn)量，也可通過其電磁式電流表和電壓表來對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。中頻臭氧發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

  
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4 相關(guān)技術(shù)說明

1）變頻器的高頻輸出響應(yīng)

    臺(tái)達(dá)變頻器B系列是新一代高功能無(wú)感測(cè)向量控制型變頻器, 功能齊全、調(diào)速精度高、穩(wěn)定性好，可應(yīng)用范圍廣；V系列高性能無(wú)感測(cè)磁束矢量型變頻器是結(jié)合現(xiàn)代電力電子與微電腦控制技術(shù)所設(shè)計(jì)的一款高科技產(chǎn)品，具有響應(yīng)速度快、精度高、輸出力矩大（最大200%轉(zhuǎn)矩電流）以及定位控制等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)機(jī)械、工廠過程控制自動(dòng)化、建筑、石化、冶金、鋼鐵、能源、電力、樓宇、環(huán)保等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。臺(tái)達(dá)B、V系列均具有高頻輸出的功能，通過其高頻輸出直接給變壓器供電，簡(jiǎn)化了臭氧電源電路的設(shè)計(jì)，其完善的保護(hù)措施保證了該中頻電源系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，完善的控制算法，可保證高頻輸出電流的穩(wěn)定。圖2是在變頻器的輸出端無(wú)電抗器，變壓器工作在額定頻率之上的電流響應(yīng)波形，由圖可以看出，臺(tái)達(dá)變頻器在負(fù)載沖擊比較大的情況下，仍然能夠保證電流的平滑性。

圖2 變頻器的輸出響應(yīng)

2）變頻技術(shù)在臭氧發(fā)生器中的應(yīng)用

　  電源系統(tǒng)是臭氧產(chǎn)生過程中的關(guān)鍵部件，它不僅影響臭氧發(fā)生系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，而且也決定了臭氧的合成效率。目前臭氧發(fā)生器中的電源系統(tǒng)可以根據(jù)頻率劃分為：工頻電源、中頻電源、高頻電源。頻率在400-1000Hz的電源稱為中頻電源，1000Hz以上的電源稱為高頻電源。電極工作特性要求與其匹配的供電電源必須具備穩(wěn)定的輸出頻率和適當(dāng)?shù)碾妷悍逯?，只要這樣才能保證電極高效、可靠地工作。為使臭氧產(chǎn)量穩(wěn)定，供電電源的輸出功率應(yīng)該保持足夠恒定。通常臭氧發(fā)生器中的電源采用電壓調(diào)節(jié)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。但存在工作頻率不穩(wěn)定、輸出電壓隨輸入交流電壓波動(dòng)而變化。采用變頻器加變壓器的方式不但可產(chǎn)生需要的恒功率高壓電源而且操作方便、性能可靠，選用臺(tái)達(dá)VFD-B或者VFD-V系列BH版本的變頻器高速功能，就可滿足臭氧發(fā)生器電源的要求。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，變壓器輸入端電壓為單相105V, 頻率在800Hz的.參數(shù)如表1 所示。

表1  參數(shù)設(shè)定表

    變頻器的操作面板可以外接到機(jī)器的外面，以方便用戶的控制，但是設(shè)定的參數(shù)必須是不可修改的，以免引起用戶的錯(cuò)誤無(wú)操作，導(dǎo)致變壓器的輸出電壓過高，輸出發(fā)生畸變，影響臭氧的產(chǎn)能。中頻高壓電源的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 中頻高壓電源結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)場(chǎng)圖1

5 結(jié)束語(yǔ)

    隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，臭氧發(fā)生器的應(yīng)用將越來越普遍。臺(tái)達(dá)B、V系列變頻器是實(shí)現(xiàn)中頻臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它能適應(yīng)高壓變壓器的負(fù)載波動(dòng)工況作穩(wěn)定的輸出。采用上述方案實(shí)現(xiàn)的電源系統(tǒng)，降低了變壓器的工作電壓，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并可以保證高效率地產(chǎn)生臭氧。