Устройство для управления циркулярционной электродиализной установкой Советский патент 1983 года по МПК G05B19/418 G05D27/00 G05B19/427 

Изобретение относится к системам управления технологическими цикличе кими .процессами, а именно к системам управления электррдиализными ус тановками циркуляционного типа, и может найти широкое применение в народном хозяйстве для управления электродиалиэными установками цирку ляционного типа, применяемыми для опреснения солоноватых вод с целью получения питьевой воды, а также дл обессоливания водопроводной воды с целью получения воды, пригодной для изготовления физиологического раствора для аппаратов искусственная почка. Известны электродиализные установки циркуляционного типа, системы управления которыми содержат датчики уровня и солесодержания в гщрку ляционных баках дилюата и концентрата 1 . Однако большое число датчиков, установленных в среде с высокой кор розионной активностью, снижает надежность известной систекы управлеНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее логический блок, подключенный своими выходами к выходным каналам устройства, а входами к датчикам верхнего и нижнего уровня в емкости очищенной воды, к выходу схемы пуска, к датчикам солесодержания и уровня, размещенным в циркуляционных баках 2 . . Однако большое число датчиков, установленных в среде с высокой кор розионной активностью, снижает надежность и этого .устройства. Кроме того, это устройство прекращает цик опреснения при затоплении датчика верхнего уровня в емкости очищенной воды и начинает новый цикл опреснения при осушении датчика нижнего уровня в емкости очищенной воды, чт приводит к увеличению объема емкости очищенной воды и к уменьшению надежности устройства управления, т как в устройстве для управления используются два датчика уровня. Целью изобретения является повышение надежности устройства для управления циркуляционной электродиализной установкой. Указанная цель достигается тем, что устройство для управления циркуляционной электродиализной установкой, содержащее датчик верхнего уровня в емкости очищенной вод пускатель выпрямительного агрегата, реверсивный пускатель двигателя лабиринтных насосов, блок пуска и логический блок, снабжено программн блоком и узлом управления, содержащем элементы И-НЕ и ИМПЛИКАЦИЯ, при чем первый выход программного блока соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй входкоторого подключен к выходу элемента ИМПЛИКАЦИЯ, соединенного своим первым входом с выходом блока пуска и вторым входом - с датчиком верхнего уровня в емко.сти очищенной воды, выход элементаИ-НЕ связан с входом программного блока, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к первому, второму. Третьему и четвертому входам логического блока, пятый вход логического блока соединен с выходом блока пуска, первый выход логического блока связан с пускателем выпрямительного агрегата , а второй и третий выходы с реверсивным пускателем двигателя насосов. Логический блок содержит элемент ИЛИ, первый и второй элементы ЗАПРЕТ, первый и второй элементы НЕ, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, причем .первые входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с пятым входом логического блока, второй вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом элемента ИЛИ и с вторым входом логического .блока, а выход - с первым входом первого элемента И и с входом первого элемента НЕ, соответственно подключенных выходами к первому и второму входам первого элемента ПАМЯТЬ, вы-. ход которого соединен с первыми входом логического блока, второй вход второго элемента ЗАПРЕТ, соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому входу логического блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с входом второго элемента НЕ, с первыми входами второго и третьего элементов И, первый вход логического блока сообщен с вторы входом, первого элемента И и с вторым входом второго элемента И, прдключенного выходом к пepвo y входу второго элемента ПАМЯТЬ, выход которого связан с вторым выходом логшсеского блока, третий вход которого сообщен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к первому входу третьего элемента ПАМЯТЬ, выход которого соединен с третьим выходом логического блока, а выход ВТррого элемента НЕ подключен к второму входу второго и третьего элементов ПАМЯТЬ. На чертеже схематически изображено устройство для управления цирл уляционной гГлектродиализной установкой. Схема содержит линию 1 исходной (водопроводной) воды, напорную емкость 2, поплавковый члапан 3, электродиалиэатор 4, выпрямительный агрегат 5, бак концентратора 6, бак дилюата 7, лабиринтные насосы 8 и 9 Со сливными импеллерами в баках 6 и 7, двигатель 10 насосов 8 и 9, поплавковые клапаны 11 и 12 в баках б и 7, емкость 13 очищенной воды, датчик 14 верхнего уровня в емкости 13, линию 15 подачи, исходной воды ,из емкости 2; линии 16 и 17 подачи, исходной воды в баки 6 и 7, обратные клапаны 18 и 19 на линиях 16 и 17, линию 20 слива очищенной воды из бака 7 в емкость 13, линию 21 подачи концентратора из бака 6 в электродиализатор 4, линию 22 подачи концентратора из электродиализатора 4 в бак б, линию 23 прокывки электродных камер электродиализатора, насос 24 откачки очищенной воды, сливной коллектор 25, линию 26 подачи дилюата из бака 7 в электродиализатор 4, линию 27 подачи дилюата из электродиализатора 4 в бак 7, логический блок 28, программный блок 29, вход 30 програмглно го блока 29, выходы 31-35,блока 29, сигнальную лампу 36, блок пуска 37, кнопки Пуск 38 и Стоп 39 блока 3 элемент 40 ЗАПРЕТ блока 37, элемент, 41 ПАМЯТЬ блока 37, инвертор 42 блбка 37,- элемент 43 КН ПЛИКАЦИЯ, элемен 44 И-НЕ, первый 45, второй 46, третий 47 элементы И блока 28, первый 48, .второй 49 элементы ЗАПРЕТ блока 28, элемент 50 ИЛИ блока 28, первый 51, второй 52 элементы НЕ блока 28, первый 53, второй 54, третий 55 элементы ПАМЯТЬ блока 28, пускатель 56 агрегата 5, катушку 57 пускателя 56, контактную группу 58 пускателя: 56 , реверсивный пускатель 59 двигателя 10, первую 60 катушку пускателя 59, первую 61 контактную группу пускателя 59, вторую 62 катушку пускателя 59, вторую 63 контактную группу пускателя 59, источник .64 тре фазного переменного напряжения (например, 220/380 В), двигатель 65 наcoca 24, пускатель 66 двигателя 65, входы 67-71 логического блока 28.

Объем емкости 13 выше датчика 14 должен быть больше объема порции очищенной воды, сливаемой из бака дилюата 7; объем емкости 13 ниже датчика 14 и выше нижнего допустимого уровня, например, при котором происходят засасывание воздуха во всасыванхцую линию насоса 24, должен быть больше объема очищенной воды, пфтребляемой в течение технологического цикла.

Устройс-йво работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени емкость 2, бакИ: 6 и 7 заполнены исходной водой, емкость 13 опорожиена, блок 29 находится в произволь.ном положении;

При подаче питания на выходах датчика 14 и блока 37 появляется сигнал О, на выходе элемента 43 сигнал 1. Если блок 29 находится в положении, когда срабатывает один из каналов 32-35, а на выходе канала 31 устанавливается сигнал О, то лампа 36 не горит, на выходе элемента 44 появляется сигнал 1 и , двигатель 30 блока 29 вращается до появления сигнала 1 на выходе канала 31. Загорается лампа 36, блок

29устанавливается в положение готовности к началу цикла очистки исходной воды.

При нажатии кнопки 38 блока 37 на выходах элементов 40 и 41 появляется сигнал 1, что приводит к появлению сигнала О на выходе элемента 43 и сигнала 1 на вцходе элемента 44, запуску двигателя

30блока 29, подаче сигнала 1 на

первые входы элементов 48 и 49, появлению сигнала 1 на выходах элементов 48 и 49 и сигнала О на выходах элементов 51 и 52. Начинается цикл очистки исходной воды. Через интервал времени, например с, на выходе 31 пояплется сигнал О, гаснет лампа 36, затем через интервал времени, например Hj l-5c, на выходе 32 появляется сигнал 1 в течение, например, интервала, времени ,с. При этом сигнал 1 появляется на выходах элементов 45 и 46 И и элементов 53 и 54 ПАМЯТЬ. Напряжение постоянного тока поступает на электроды электродиализатора 4 и насосы 8 и 9 начинают прокачивать воду, через электродиализатор 4 по Контуру дилюата (бак 7 - линия 26 электродиализатор 4 - линия 27 бак 7) и по контуру концентрата (бак 6 - линия 21 - электродиализатор 4 - линия 22,.- бак 6), Часть . во/цл из контура концентрата по линии 23 направляется для промывки электродных камер электродиализатора 4 и затем сбрасыва.ется в коллектор 25. В процессе многократной циркуляции через электродиалиэатор 4 солесодержание воды в контуре дилюата снижается, а в контуре концентрата повышается, -убыль воды из контура концентрата на промывку электродных камер электродиализатора 4 компенсируется поступлением исходной воды в бак 6 по линиям 15 и 16. Убыль воды из контура дилюата в результате переноса солей и электрйосмотического переноса воды в электродиализаторе 4 в контур концентрата компенсируется поступлением исходной воды в бак 7 по линиям 15 и 17. Исходная вода заполняет бак б и 7 до уровней, при которых клапаны.11 и 12 перекрывают воздушки баков 6 и 7. Убыль воды из, бака 2 компенсируется ее притоком по линии 1 через клапан 3. Степень очистки исходной водопроводной воды, например до солесодержания 30-100 мг/л, зависит от заданной длительности очистки исходной воды в течение интервала времени и 10-60 мин, который сле.дует за интервалом времени Tj . По истечении времени U2 на выходе 33появляется сигнал 1 в течение времени Т,1-5 с. При этом блок 28 отключает агрегат 5 и останавливается двигатель 10 насосов 8 и 9 .следующим образом. На выходе элемента 50 появляется сигнал 1, на выходах элементов 48, 45, 49 и 46 устанавливается сигнал О, на выходах элементов 51 и 52 устанавливается.сигнал 1, а на выходах элементов 53 и -54 появля ется сигнал О. Катушки 57 и 60 обесточиваются, размыкаются контакт ные группы 58 и 61, напряжение от источника 64 снимается с агрегата 5 и двигателя 10. Процесс очистки воды прекращается. По истечении времени(5-10 с), в течение которого происходит полная остановка двигателя 10- на выходе 34 появляется сигнал 1 , например в течение интервала времени с. При этом блок 28 включаег .двиг тель 10 в реверсивном режиме следую щим образом. В течение интервала времени U ,на выходе 33 и,выходе элемента 50 у устанавливается сигнал О, на выходах элементов 48 и 49 устанавлива ется сигнал 1, на выходах элемен тов 51 и 52 - сигнал О, При появлении сигнала 1 на выходе 34. сигнал устанавливается на выходах элементов 57 и 55, Напряжение поступает на катушку 62, срабатывает контактная группа 63 пускателя 5 Напряжение от источника 64 с переключением двух фаз поступает на дви гатель 10. Насосы 8 и 9 развивают давление в линиях 16 и 17, и очищен ная вода по линии 20 начинает поступать из бака 7 в емкость 13. Обратные клапаны 18 и 19 препятствуют поступлению воды из баков 6 и-7 в емкость 2, Очищенная вода продолжа ет поступать в емкость 13, напрш ер в течение интервала времени 15 мин, который следует за интервалом Т.. ПосЛе окончания интервала . на выходе 35 появлется сигнал 1, нап ример , в течение интервала времени Т5.1-5 с. При этом блок 2В отключае двигатель 10 насосов 8 и 9 следующи образом. в течение интервала.времени U на выходе элемента 47 устанавливается сигнал О.При появлении сигнала 1 на выходе элемента 50 на выходе элемента 49 устанавливается сигнал ,.а на выходе элемента 52 - 1, что приводит к появлению сигнала О на выходе элемента 55. Катушка 62 обесточивается, размыкается контактная группа 63, и напряжение от источника 64 снимается с двигателя 10. откачка очищенной воды из бака 7 прекращается. За интервалом времени Tg следует интервал времени Uj, напри- . мер,, длительностью 1-5 с, в течение которого на выходах элементов 50 и 52 устанавливается сигнал О, на выходе элемента 49 устанавливается сигнал 1, а по окончании этого интервала на выходе 31 появляется сигнал Цикл очистки порции исходной воды окончен-, и начинает-ся новый цикл очистки следуквдей порции исходной воды о Циклы очистки продолжаются непре- рьшно один за другим до тех пор, покаВ емкости 13 не будет затоплен датчик 14,. на выходе которого появляется сигнал 1. При наличии сигнала 1 на выходах датчика 14 элемента 43 и канала 31 на выходе эле мента 44 устанавливается сигнал О к останавливается двигатель 30 блока 29(прекращается отсчет времени Т )„ Новый цикл очистки порции исходной воды начнется только после осушения датчика 14, на выходе которого устанавливается сигнал О, что. вызывает появление сигналов О на . выходе элемента 43, 1 на выходе элемента 44 и включение двигателя 30блока 29. .Подача очищенной воды из емкости 13 потребителю осуществляется насосом 24, включение двигателя 65 которого обслуживающий персонал производит нажатием кнопки Пуск пускателя 66 (не показана) при готовности системы гемодиализа к приготовлению диализной жидкости при достижении уровнем в емкости 13 некоторого значения (например, при затоплении датчика 14). Так как производительности установки по очищаемой воде вьше среднего отбора ее потребителями, то все последующие циклы заканчиваются затоплением датчика 14 и остановкой двигателя 30 блока 29 при появлении сигнала 1 с выхода канала 31„ Новые циклы начинаются после осушения датчика 14. При нажатии кнопки Стоп 39 на выходе элемента 42 появляется сигнал , на вьгходах элементов 40 и 41 устанавливается сигнал О,

Блок 28 отключае.т насос 10 и агрегат 5 следующим образом.

На выходах элементов 48, 49, 45-47 устанавливается сигнал О, на выходах элементов 51 и 52 , на выходах элементов 53-55 устанавливается сигнал О, обесточиваются катушки 57, 60 и 62, .размыкаются контактные группы 58, 61 или 63. Процесс очистки воды прекращается. Двигатель 30 блока 29 продолжает вращаться до установления сигнала 1 на выходе канала 31. Загорается лампа 36, блок 29 устанавлива:ется в положение готовности к началу следующего цикла очистки. Отключение насоса 24 производится. Например , нажатием кнопки Стоп пускателя 66 (не показана).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять управление циркуляционной электроди,ализной установкой с пс 1ощью минимального чдела датчиков (датчика верхнего уровня в емкости очищенной воды) и программного блока, который самоустанавливается в готовности к началу цикла очистки очередной порции исходной воды. Предлагаемое устройство значительно проще, надежнее и точнее известных устройств управления, что особенно важно при работе с системами гемо-. диализа и аппаратами искусственная почка.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРЛВЛЕ- . НИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКОЙ, содержащее датчик верхнего уровня в емкости очШценной воды, пускатель вьтрямительного агрегата, реверсивный пускатель двигателя лабиринтных насосов,.блок пуска и логический блок, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно .снабжено программным блоком и узлом управления, содержащим элементы И-НЕ и ИМПЛИКАЦИЯ, причем первый выход программного блока соединен с первым входом элемента И-НБ, второй вход которого подключен к выходу элемента ИМПЛИКАЦИЯ, соединенного своим первым входом с выходом блока пуска и BTOpjM входом - с датчиком верхнего уровня в емкости.очищенной воды, выход элемента И-НЕ связан с входом программного блока, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к п.ервому,второму/ третьему и четвертому входам логического блока, пятый вход логического блока соединен с выходом блока пуска, первый выход логического блока связан с пускателем выпрямительного агрегата, а второй и третий выходы - с реверсивным .пускателем двигателя насосов. Г2. Устройство по П.1, о т ли чающее ей тем, что логический блоксодержит элемент ЦЛИ, первый и второй элементы ЗАПРЁТ, первый и второй элементы НЕ, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, причем nispBHe входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с пятым входом логического блока, второй -вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом элемента ИЛИ и с вторым входс 1 логического блока, а выход - с первым входом первого элемента И и с входом первого элемента НЕ соответственно подключенных выходами к первому и второму входам первого элемента (О ПАМЯТЬ, выход которого соединен с первым выходом логического блока, второй вход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому входу логического блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ сое динен с входом втородо элемента НЕ, с первыми входами второго и треть4 его элементов И, первый вход логического блока соединен с входом первого э 1емента И и с Г вторым входом второго элемента И, подключенного выходом к первому СО .входу второго элемента ПАМЯТЬ, вы- : ход которого связан с вторым выходом логического блока, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к первому входу третьего элемента ПАМЯТЬ, выход которого соединен с третьим выходом логического блока, а выход второго элемента НЕ подключен к второму входу второго и третьего элементов ПАМЯТЬ.