Устройство для защиты циркуляционной электродиализной установки Советский патент 1983 года по МПК G05B19/418 G05D27/00 

(54)- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к системам управления циклическими технопогичеокими процессами, а именно к сУютемам управления электродиаяизными установками циркуляционного типа, предназначенными для опреснения сопоноватых вод с целью получения питьевой или технической воды и для обессоливания водопроводной воды, например, с целью получения воды, используемой при приготовлении физиологического раствора в системе водоподготовки для аппаратов TicKyccTBet}ная почка.

Известны электродиализные установки циркуляционного типа, устройство для зашиты которых содержит логический блок, блок пуска с кнопками, вход которого соединен с выходом блока аварийной сигнализации С1 .

Недостатком устройства является от сутствие средств, позволяющих KOHTponasровать производительность установки по опресненной воде относительно заданеого уровня ее потребления и сигналиэировагь

аварийное 5гменьшенне прснаво.гаггепьйпсгп по опресненной воде

Из известных наиболее 6nyj3«:tnv к ярэдлягаемому по технической CTOIHOCTJI яв ляегся устройствD для заЩГгы :inp; ynsi-

ЦИОНКОЙ ЗПеКТрОДШЛЕЭНОЙ ycTuHIOnKEj С&

держащее датчг-ки верхнего и штжняго уровня в сборной емкости, пускатег ь .ны™ прямитепьного агрегатв; пускаталь ДЯКгателя лабиринтных шспсов. логический

10 блок, бпок пуска с кнопкеми вход когс рого соединзн с аыходом блока аварки--вой с0гнализацт5 С 23Недостатком кзвестного устройства является отсутсгЕне срецств, позволяю-15щвх контролировать пронзЕоя1-пелы ог..гь .установки по опресненной воде OTKOCSS-тельно заданного уровня ее погре лення и Сигнализировать йварнйное т еньшеЕете цроизводЕтеаьности по опрескенной воде.,

20

Цель Ейобрега-шя - повышение напйК носта устройства с.пя защтгты ыирк.чящ- онной электродналкзной установки. без опасности пропессй пбессоливаг-тя ЕОЦЫ; 3lOO испо.чы уемой в системах воцоподготовки центров гемодиализа. Указанная цель достигается тем, что Известное устройство Д7Ш зашить циркуляционной электродиализной установки, содержащее датчики верхнего и нижнего уровней в сборной емкости, пускатель выпрямительного агрегата, пускатель двигателя насоса откачки очи щенной воды, реверсивный пускатель двигателя лабиринтных HacocoBj логический блок, блок пуска с кнопками, вход которого соединен с выходом блока аварийной сигнализации, снабжено блоком блокировки, содержащим перы:й элемент НЕ першяй и второй элементы И и первый элемент , программнь м блоком и узлом управления, причем выход блока пуска соединен с входом первого элемен- та НЕ. с первым входом первого элемент 1-1, с первым входом узла управления и с восьмым входом логического блока, второй вход первого элемента И соединен с вторым входом узла уП1ивления и с вы ходом да1чика верхнего уровня, выходы первого апемепта И и первого элемента {Р Ооответственно подключе}ЕЫ к первом) и второму входам первого элеме гга 1Ъ МЯГЬ; выход которого связан с пер™ къ.м входом второго элемента И и с третьим входом логического блока, -выход датчика нижнего уровня соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу блока аварийной сигнализации, первьш выход программного блока соединен с третьим входом узла управления, подключенного своим выходом к входу программного бл ка, второй, третий, четвертый и пятый в:-лход1- 1 программного блока соединены соответственно с четвертым, пятым, шее ть:м и седьмым BxonaMV логического бло ка, перш51й вход которого связан с кнопкой Пуск блока пуска, а второй вход - с пятым выходом программного блока, первый выход логического блока соедине с пускателем двигателя насоса откачки очтценной воды, второй выход с пускателем Быпр-ямительного агрегата, третий и четвертый с реверсив11ьп л пуо- кателем двигателя лабиринт.Н1,1х насосов. Узел управле1тя содержит первь й эле мент ЗАПРЕТ и первый элемент ИМ ПЛИ КАЦЛЯ, примем первый и второй входы первого элемента 3AF1PET соединены со ответственно с первы -1 и вторым входам узла управления, первый и второй входь; первого элемента ИМПЛИКАЦИЯ связаны соотвегственно с третьшу; входом узла 04 у15равлеиия и с вь)ходом первого элемента ЗАПКЕГ, а выход первого элемента МПЛИКАЦИЯ соединен с выходом узла управления. Логический блок содержит элемент ИЛИ, второй элемент НЕ, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй, третий и четвертый элементы ИМПЛИКАЦИЯ, второй, третий четвертый и пятый элементы ПАМЯТЬ, причем вторые входы второго и третьего элементов ММЦуТИКАЦИЯ связаны с выходом четвертого элемента И, второй вход четвер того элемента ИМПЛИКАЦИЯ соединен с выходом шестого элемента И, первый вход второго элемента ПАМЯТЬ подключен к выходу третьего элемента И,второй вход -- к выходу второго элемента ИМПЛИКАЦИЯ, а выход к второму выходу логического блока, первьш вход третьего элемента подключен к выходу третьего элемента И, второй входк выходу третьего элемента ИМПЛИКАЦИЯ, а выход - к третьему выходу логического блока, первый вход четвертого элемента ПАМЯТЬ соединен с выходом пятого элемента И, второй вход с выходом четвертого элемента ИМПЛИКАЦИЯ, а выход - с четвертым выходом логического блока, первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока, а выход - с первым входом седьмого элемента И, второй вход седьмого элемента И и вход второго элемента НЕ подключены к третьему входу логического блока, выходы седь мого элемента И и второго элемента НЕ связаны соответственно с первым и вторым входами пятого элемента ПА/ЧЯТЬ, подключенного СЕЮИМ выходом к первому выходу логического блока, вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены соответственно с четвертым, пятым, шестым и седьмь1м входами логического блока, восьмой вход которого подключен к первому входу третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и к первому входу второго, третьего, четвертого элементов ИМПЛИКАЦИЯ, На чертеже представлена функциокапь ная блок-схема устройства для защиты циркуляпионной электродиализной установки. Устройство содержит 1 исходной (водопроводной) воды, напорную емкость 2, поплавковый клапан 3, электро- диализатор 4, выпрчмнтельньтй агрегат 5, S1661 бак 6 концентрата, бак 7 дилюата, пабиpHHTHbie насосы 8 и 9 со сливными mvj; пеллерами в баках 6 и 7, двигатель 1О насосов 8 и 9, поплавковые клапань 11 и 12 в баках 6 и 7, сборную емкость Г 13, датчик 14 верхнего уровня в емкости 13, датчик 15 нижнего уровня в емкости 13, линию 16 подачи исходной вййы из емкости 2, линии 17 и 1 В подачи исходной воды в байи б и 7, обрат- Ю ные клапаны 19 и 2О на линиях 17 и 18, линии 21 слива очищенной воды из бака 7 в емкость 13, линию 22 подачи концентрата из бака 6 в электродиализатор4, линию 23 подачи конценаграта из 5 электродиализатора 4 в бак 6, линию 24 промывки электродных камер электроди лизатора 4, сливной коллектор 25, линию 26 подачи дилюата из бака 7 в элелтродиализатор 4, линию 27 подачи дилюата из электродиапизатора 4 в бак 7, насос 28 откачки очищенной воды, двигатель 29 насоса 28, пускатель 30 двигателя 29 насоса, откачки очищенной воды катушку 31 пускателя 30, контактную группу 32 пускателя ЗО, пускатель 33 выпрямительного агрегата 5, катушку 34 пускателя 33, контактную группу 35 пускателя 33, реверсивный пускатель 36 двигателя 10 лабиринтных насосов, первую катушку 37 пускателя 36, первую 38 контактную группу пускателя 36, вторую катушку 39 пускателя 36, вторую 4О контактную группу пускателя 36, программный блок 41, двигатель 42 блока 41, первый 43 второй 44, третий 45, четвертый 46, пятый 47 выходы блока 41, вход 48 блока 41, сигнальную лампу 49, узел 50-управления, первый 51, второй 52, третий 53 входы узла 50, выход 54 узла 5О, первый элемент ЗАПРЕТ 55, первый элемент ИМПЛИКАЦИЯ 56, блок 57 аварийной сигнализации, кнопку СБРОС БЛОКИРОВКИ 58 блока 57, элемент И 59 блока 57, элемент НЕ 60 блока 57, элемент ПАМЯТЬ 61 блока 57, блок 62 блокировки, первый элемент НЕ 63, первый 64, второй 65 элементы И, первый элемент ПАМЯТЬ 66, блок 67 пуска, кнопку ПУСК 68 блока 67, кнопку СТОП 69 блока 67, элемент ЗАПРЕТ .70 блока 67, элемент ИМПЛИКАЦИЯ 71 блока 67, элемент ПАМЯТЬ 72 блока 67, логический блок 73, первый 74, второй 75, третий 76, четвертый 77, пятый 78, шестой 79, седьмой 8О, восьмой 81 входы блока 73, первый 82, второй 83, третий 84, четвертый 85 выходы блока 73, третий 86, четвертый 87, пятый 88, 5 10« шестой 89, седьмой 90 элементы И, эпемент ИЛИ 91, второй элемент НЕ 92, второй 93, третий 94, четвертый 95, пятый 96 элементы ПАМЯТЬ, второй 97, третий 98, четвертый 99 элементы ИМПЛИКАЦИЯ, источник 100 трехфазного переменного напряжения, например 220220/38О В. Для правильного функциониоования устройства необходимо выполнение следующих требований. Производительность электродиализной установки по очищенной воде должна быть больше ее максимального потребления, объем емкости 13 выше датчика 14 должен быть больше объема порции очищенной воды, сливаемой из ба-i.ка дилюата 7, объем емкости 13, заключенный между датчиками 14 и 15, должен быть больще объема очищенной воды, отбираемой из емкости 13 в течение од- рого цикла очистки. Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени емкость 2, баки 6 и 7 заполнены исходной водой, емкость 13 опорожнена. При подаче питания с выхода датчика 14 блоков 57 и 67, элементов 55,64, 65,66,86-89 и 93-96, выходов 82-85 блока 73 появится сигнал О, с и.хода датчика 15. элементов 63,92,97-99 появится сигнал 1. Если блок 41 находится в положении, когда на одном из выходов 44-47 устанавливается сигнал 1, а на выходе 43 устанавливается сигнал О, то лампа 49 не горит, на выходе элемента 56, выходе 54 узла ЬО, входе 48 блока 41 устанавливается сигнал 1 и двигатель 42 будет вращаться Д° появления сигнала I на аыходе 43 и входе 53, когда загорается пампа 49, а на выходе элемента 56 и выходе 54 устанавливается сигнал О. Блок 41 установлен в положение готовности к началу цикла очистки исходной воды. При нажатии кнопки 68 ш выходе элементов 70 и 72 блока 67 появляется сигнал 1, что приводит к появлению сигнала 1, на входе 51, выходе элементов 55 к 56, на выходе 54, на входе 48, запуску двигателя 42 и к появлению сигнала О на выходе элементов 97-99. Начинается цикл очистки исходной воды. Через интервал времени, например с на выходе 43 появляется сиг нал О, гаснет лампа 49, затем через интервал времени, например с, на выходе 44 появляется сигнал I, в течение например, интервала времени

I1 U(

c. При этом сигнал появляется на входе 77, на выходе элементов 86s 93, и 94, т выходах 83 и 84 Напряжение поступает на катугпки 34 и 37 срабатывают контактные группы 35 и

38 пускателей 33 и 36 Напряжеьше от источника 100 поступает на вкод агрегата 5 и двигатель 1О. Напряжение постоянного тока поступает на электроды электродиализатора 4, насосы 8 vi 9 начинают перекачивать воду через электро-диализатор 4 по контуру дилюата {бак 7, линия 26. электродиализатор 4, линия 27s бак 7) и по контуру концентрата {бак 6, линия 22, эпектродиализатор 4. линия 23, бак 6) Часть воды из контура концентрагй по линии 24 направляется для промывки электрод1{ых камер электродиализатора. 4 и затем сбрасывается в коллектор 25. В процессе много- кратной циркуляции через электродиали- затор 4 солесодержание воды в контуре дилюата снижается, а в контуре концентрата повышается. Убыль воды из конту ра концентрата компенсируется поступлением исходной воды в бак 6 по линиям 16 и 17. Убыль воды v;3 контура дилюэг в результате переноса ео1;ей и электрс осмотического переноса воды в электро-диализаторе 4 в контур концентрата ком пенсируется поступлением исходной воды в бак 7 по линиям 16 и 18, Исход шя |вода запол}ыет баки 6 и 7 до урэвпой, при которых клапаны 11 и 12 покрываются. воды из емкости 2 компенсируеТСя ее притоком по пинки 3. через клапан 3,

Степень очистки «.сходной воцоировоД ной воды, например до ЗО-10О мг/Л; зависит от заданной длительности очистки исходной Боды в течение интервала времени И2 5-60 мин, который след}ВТ за интервалом времени Т2- Р зтом на выходе элемента 86 устанавливается сигнал 0, а при окончашга интервола времени И2 на выходе 4-5 и на аходе 78 появится сигнал 1 в течение иктер вала времени, HanpHiviep Тч - 1--5 с;. При этом сигнал 1 устанавлшаегея на Р.Ы. ходе элементов 87,97 и n8j а ца выхо де элементов 93 и 94 и на выходах 83 и 84 устанавливается сю/шал О, катранк)я 34 и 37 обесточиваются, разыъисакт ся контактные группы 35 и 38 Ыапря-

жение от источншш 100 снш -1ается с агрегата 5 и двигателя 1О. Процесс .

очистки воды прекращаетсКо При оконианвд ивтервапа времени, н&пример И-.j 5- 10 с., в течение которого происходит

UJ8

полная остановка двигателя 10, и кота---рый следует за интервалом времени Т не выходе 46 и на входе 79 появляется сигнал i, напршч ер в течение интервала времени 74 1-5 с. При этом блок 73 включает двигатель 10 в реверсивном следующим образом, В течение кнтефвала времени И на выходе 45 и входе 78, на выходе элементов 87,97,и 98устанйвливается сигяал OMlpH появлении сигнала 1 на выходе 46 и входе 79 сигнал 1 устанавливается на выходе эде™ ментов 88 и95,и на выходе 85.Напряжение nocTjTiaeT на катушку 39,срабатывает контакт5тя группа 40 пускателя 36.Напряжение от источника ЮОс переключением дву фаз поступает на двигатель Ю.Насосы 8 и У развивают давление в линиях 17 и 18 и очищенная вода по линии 21 начинает поступать из бака 7 в емкость 13. Об- paTHfc.ie К7шпань 19 и 20 препятствуют лостзттлению воды из баков 6 и 7 в емкость 2. Очищенная вода продолжает по- CTynsiTb в емкость 13, например в течение интервала времени мин, который следует за интервалом Т. При этом на выходе 46, входе 79, и на вы---, ходе элемента 88 устанавливается ей;-Ш.Л О, После окончанж интервала iHfi выходе 47, входе 80, на выходе эле- ментов 89 и 99 появляется сигнал 1 , iianpiiivTep в течение интервала времени 1. с. При этом на выходе элеме -; та 95, на выходе 85 устанавливается сщчшл О, катушз а 39 обесточ шается., р{131-дыкается контактная rpjoina 40 и нацряже ше от источника 100 сн15мается с двигателя 10. Откачка очищен ной воды из бака 7 прекращается. За интервалом времени Т;- следует интервал времени И J- Г1П11тельностью 1-5 с. в течение ко- Ioporo -ю. выходе 47,, входе 80, на выходе элементов 89 и 99 устанавливается сигнал О, и по оконча1Ш|. которого v/a Изгхоие 43 и входе 53 появляется сигшал 1. Цшсл очистки исходной воды окончен и начинается новый цикл очистки следующей порции исходной воды. Циклы очистки продолжаются непрерывно один за другим до тех пор, пока в емкости 13 не будет затоплен датчик 14, на выходе которого появляется сигнал i в течение интервала Тл или И цикла опреснения. При этом на выходе элемента 55 устанавливается сигнал О, на выходе элем:ентов 64 и 66 устанавливается сиг™ Н8.Л Л, на выходе элемента 92 устанавлавается сигнал О, При появлении сш нала 1 с выхода 47 в течение кнтервала Tr, 75, на выходе элементов 9О и 96 и на выходе 82. Напряжение поступает на катушку 31, срабатывает контактная групп 32 пускателя 30, запускается двигатель 29 и насос 28, очищенная вода поступае потребителю. Новый цикл очистки порц воды начи нается толысо после осушения датчика 14, на выходе которого и на входе 52 устанавливается сигнал О, что вызывает появление сигнала I на выходе эле.ментов 55 и 56, на выходе 54, на входе 48 и включение двигателя 42 блока 41. Когда производительность эпектродиализной установки по очищенной воде выше среднего отбора ее потребителем, то все последующие циклы будут заканчиваться затоплением датчика 14 и остановкой двигателя 42 блока 41 при появлении сигнала 1 на выходе 43. Новые циклы будут начинаться после осущения датчика 14. При этом уровень в емкости 13 будет колебаться выше и ниже датчика 14 в ограниченных пределах. Если среднее потребление очищенной воды возрастает и становится больше производительности электродиал51зной уотановки, то уровень в емкости 13 начи- нает убывать и при осушении датчика 15 на его выходе появляется сигнал 1. При этом сигнал 1 устанавливается т выходе элемента 65 блока 62,на выходе элементов 59 и 61 блока 57,на выходе эпемен та 71 блока 67,что вызывает появление сигналами на выходе элементов 70и 72 блока 67 и аварийное отключение установки (на выходе элементов 63,92,97,98и 99 устанавливается сигнал ,на выходе эле- ментов 66,93-96 и на выходах 82-85 устанавливается сигнал , обесточиваются катушки 31,34,37 или 39, отключаются двигатели 10, 29 и агрегат 5). Двигатель 42 блока 41 будет продолжать врашение до появления сигнала 1 с 43. Новый запуск установки возможен после устранения аварийной ситуации (уо транения течи в баке 13, насосе 28, либо увеличения производительности уста новки по очищенной воде, на прим ер,при уменьшении длительности цикла очистки путем изменения настройки блока 41). При нажатии кнопки 58 блока 57 на ны Хрде элемента 60 устанавливается сигнал , на выходе элемента 61 появляется сигнал О, что вызывает появление сиг нала О .на выходе элемента 71 Блок 67 установлен.в исходное состояние. 1 01010 Очередной цикл опреснения можно начинать нажатием кнопки 68 после появления сигнала 1 на выходе 43 и остановки двигателя 42, когда загорается сигнальная лампа 49. При нажатии кнопки 69 на выходе элемента 71 устанавливается сигнал 1, на выходах 82-85 устанавливается О и происходит отключение двигателей 10 и 29 и агрегата 5. Использование предлагаемого устройства позволяет эффективно контролировать производительность циpкyляцvIoннoй электродиализной установка по опресненной воде относительно изменяющегося в широких пределах ее потребления и производить аварийное отключение установки при недопустимом увеличении среднего потребления очищенной воды, при неправильном выборе производительности электродиалианой установки. Таким образом, повышается надежность устройства и безопасность процесса обессошшания воды, используемой в системах водоподготовки центров гемодиализа. Формула изобретения 1 Устройство для защиты циркуляционной элек родиализной установки, содержагцее датчики верхнего и нижнего уров«ней в сборной емкости, пускатель выпря митепьного .агрегата, пускатель двигателя насоса откачки очищенной воды, реверсивный пускатель двигателя лабиринтных насосов, логический блок, блок пуска с кнопками, вход которого соединен с выходом блока аварийной сигная15зации, отл ичающееся тем, что, с ыелью повышения надежност, оно снаб жено блоксм блокировкихзодержащим первый элемент НЕ,первый и второй элементы И и первый элемент ПАМЯТЬ, .программным блоком и узлом управления, причем выход блока пуска соединен с входом первого элемента НЕ, с первым входом первого элемента И, с первым входом узла управления и с восьмым входом л о, гического блока, второй вход первого элемента И соединен с вторым входом узла управления;;и с выходом датчика верхнего уровня, выходы первого элемента И и первого элемента НЕ соответственно подключены к первому и второму входам первого элемента ПАМЯТЬ, выход которого связан с первьл входом второго элемента И и с третьим рходсм логического блока, выход датчика нижнего уров11lOOlOlO12

ня соединен с вторым входом второгоПЛИКАЦИЯ соединен с выходом шестого

элемента И, выход которого подключенэлемента И, первый вход второго улек входу блока аварийной сигнализации,мента ПАМЯТЬ подключен к выходу

первый выход программного блока соеди- третьего элемента И, второй вход - к

йен с третьим входом узла управления, подключенного своим выходом к входу программного блока, второй, третий, чет-« вертый и пятый выходы программного и блока соединены соответственно с чет- вертым, пятым, шестым и седьмым входами логического блока, первый вход коуторого связан с кнопкой Пуск блока пуска, а второй вход - с пятым выходом программного блока, первкй вь1ход логического блока соединен с пускателем двигателя насоса откачки очищенной воды, второй выход - с пускателем выпря мительного агрегата, третий и четвертый выходы - с реверсивным пускателем двигателя лабиринтных насосов. 2, Устройство поп, 1,отличаю щ е е с я тем, что узел уп1Х1Вления содержит первый элемент ЗАПРЕТ и первый элемент ИМПЛИКАЦИЯ, причем первый и второй входы первого элемента ЗАПРЕТ соединены соответственно с первым и вторым входами узла гаравле- кия, первый и второй входы первого элемента ИМПЛИКАЦИЯ связаны соответственно с третьим входом узла таравлекия и с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, а выход первого элемента ИМПЛИКАЦИЯ соединен с выходом узла ;гправления. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что логический блок содержит элеме гг ИЛИ, второй элемент НЕ, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И, второй, третий и четвертый элементы ИМПЛИКА.ЦИЯ, второй, третий, четвертый и пятый элемен™ ты , причем вторые входы второ го к третьего элементов ИМПЛИКАЦИЯ . связаны с выходом четвертого элемента И, второй вход четвертого элемента ИА выходу второго элемента ИЛ ПЛИКАЦИЯ а выход к второму выходу логического блока, первый втсод третьего элемента ПАМЯТЬ подключены к выходу третьего элемента И, второй вход - к выходу третьего элемента ИМПЛИКАЦИЯ, а выход - к третьему выходу логического блока, первый вход четвертого элемента ПАМЯТЬ соединен с выходом пятого элемента И, второй вход - с выходом четвертого элемента ИМПЛИКАЦИЯ, а выход - с четвертым выходом логического блока, первый и второй входы элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока, а выход - с первым входом седьмого элемента И, второй вход седьмого элемента И и вход второго элемента НЕ подключены к третьему входу логического блока, выходы седьлуюго элемента И и второго элемента НЕ связаны соответ- ственно с первым и вторым входами пятого элемента ПАМЯТЬ, подключенного своим выходом к первому выходу логичаокого блока, вторые входы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И соединены соответственно с четвертым, пятым, шестым и седьмым входами логического блока, восьмой вход которого подключен к первому входу третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и к первому входу второго, третьего, четвертого элементов ИМПЛИКАЦИЯ., Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 4970-26, кл. В 01 D 13/О2, 1974. 2.Пульт ПУ-42. Техническое описание и инcтpyкцvш по эксплуатации. 12048.001ТО, М., 1975 (прототип).