[发明专利]一种小麦秸秆制沼气的时机自判定的均匀补料自动控制系统

权利要求书

1.一种小麦秸秆制沼气的时机自判定的均匀补料自动控制系统，该系统包括：滤网(4)、发酵液进循环泵管路(5)、发酵液循环泵(6)、发酵液出循环泵管路(7)、小麦秸秆补料罐(8)、补料电磁阀(9)、补料量标记(10)、电控单元(11)、补料罐均匀散料出口(12)、压料活塞连杆组件(14)、步进电机(15)、秸秆粉均匀释放筛(16)、气体流量传感器(17)、甲烷浓度传感器(18)。

其特征是：

该系统对原发酵池(1)改动小，只需在发酵池(1)上开设发酵液进循环泵管路(5)和发酵液出循环泵管路(7)螺纹，以及在发酵池产气出口管路(19)上开设气体流量传感器(17)和甲烷气体浓度传感器(18)两个传感器的安装孔即可。

发酵液进循环泵管路(5)，其一端伸入发酵池(1)，并与发酵池(1)螺纹连接。

发酵液出循环泵管路(7)，其一端伸入发酵池(1)远离发酵池废料出口(3)处，该端部布置秸秆粉均匀释放筛(16)，其上有直径为小麦秸秆平均长度的3～5倍的释放孔。

小麦秸秆补料罐(8)上设有补料量标记10，其端部为补料罐均匀散料出口(12)。补料罐均匀散料出口(12)，其由8个异向孔出口组成，直径为小麦秸秆平均长度的3～5倍。

步进电机(15)通过压料活塞连杆组件(14)，与小麦秸秆补料罐(8)相连。

2.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆制沼气的时机自判定的均匀补料自动控制系统，其特征是：

电控单元(11)，与气体流量传感器(17)、甲烷浓度传感器(18)连接，采集气体流量传感器信号和甲烷浓度传感器信号；与补料电磁阀(9)连接，控制补料电磁阀(9)的开启和关闭；与步进电机(15)连接，控制步进电机(15)转速。

3.根据权利要求1所述的一种小麦秸秆制沼气的时机自判定的均匀补料自动控制系统，其特征是：

运行流程包括如下步骤：

步骤一，补料自动控制系统定时采集一次气体流量传感器(17)信号和甲烷气体浓度传感器(18)信号，获得发酵池产气出口管路(19)处甲烷总流量Q_甲烷测及甲烷浓度C_甲烷测。

步骤二，对是否需要补料进行判断：

电控单元(11)对比当前发酵池产气出口管路(19)处甲烷总流量Q_甲烷测与电控单元(11)内部存储的发酵池产气出口管路(19)处的甲烷总流量设计值Q_甲烷设

情况a：Q_甲烷测＜k₁×Q_甲烷设，k₁为阈值系数，取0.6～0.8，发酵池(1)需要补料，进入步骤三。

情况b：其它情况，发酵池(1)不需要补料，返回步骤一。

步骤三，电控单元(11)计算小麦秸秆补料量m_小麦秸秆、补料电磁阀(9)开启、步进电机(15)和发酵液循环泵(6)工作时间T，以及步进电机(15)步进速度v。

步骤四，电控单元(11)根据步骤三计算得到的参数：补料电磁阀(9)开启、步进电机(15)和发酵液循环泵(6)工作时间T，以及步进电机(15)的步进速度v，发出控制信号至补料电磁阀(9)、步进电机(15)和发酵液循环泵(6)。

步骤五，补料电磁阀(9)执行电控单元(11)的开启命令；发酵液循环泵(6)执行电控单元(11)的运转命令；步进电机(15)执行电控单元(11)的运转命令，步进速度为v。

步骤六，电控单元(11)计时至T后，发出控制信号至补料电磁阀(9)、步进电机(15)和发酵液循环泵(6)，关闭补料电磁阀(9)、步进电机(15)和发酵液循环泵(6)，补料结束，返回步骤一。

4.根据权利要求3所述的一种小麦秸秆制沼气的时机自判定的均匀补料自动控制系统，其特征在于：

所述步骤三中，电控单元(11)计算小麦秸秆补料量m_小麦秸秆、补料电磁阀(9)开启、步进电机(15)和发酵液循环泵(6)工作时间T，以及步进电机(15)的步进速度v，其计算方法如下：

其中，m_{小麦秸秆设}为标定小麦秸秆质量设计值，为第一次在小麦秸秆补料罐(8)中加入的小麦秸秆质量。

其中，k₂为循环系数，取0.2～3；V_发酵池为发酵池(1)总体积；为发酵液循环泵(6)流量，发酵液循环泵(6)选型应符合循环泵流量其每小时泵液体积V_1h应满足2V_发酵池≤V_1h≤5V_发酵池；C_甲烷设为电控单元(11)内部存储的发酵池产气出口管路(19)处的甲烷浓度设计值，一般取0.4～0.6。

其中，ρ_小麦秸秆为小麦秸秆新料(13)的密度；S_{补料罐横截面}为小麦秸秆补料罐(8)的横截面面积。