Устройство для автоматического распределенного контроля стабильности гидросмесей в резервуарах Советский патент 1985 года по МПК G01N9/26 

Изобретение относится к автомати ке -и контрольно-измерительной техни jKE и может быть использовано для контроля технологических параметров гидросмесей (пульп) в резервуарах гид,ротранспортных систем горной и горнорудной промышленности, а также на ТЭЦ и ГРЭС, в гидрометаллургии, пищевой и химической промьшшенности при непрерывном автоматическом конт роле плотности и стабильности (расслоения) пульп5 диспергированных лсидкостных растворов в резервуарах, сгустителях, контактных чанах и дру гих подобного типа емкостях. Известно устройство для контроля плотности жидкостей в резервуаре, содернсащее две пневмометрические трубки, продуваемые сжатьм воздухом и погруженные на различную глубину в контролируемую жидкость, которые импульсными линиями подключены к из мерительнйму прибору - дифманометру измеряющему разность давлений в трубках, которая пропорциональна плотности жидкости il , Недостатком данного устройства является иизкая точность и ненадежность работы в процессе контроля плотности гидросмесей (пульп) из-за периодической закупорки пневмометри ческих трубок твердыми частицами, содержащимися в гидросмесях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является плотномер, содержащий датчики давления, чувствительные элементы кото рых установлены на отсчетных уровня и блок сигнализации 2J , Данное устройство осуществляет контроль средней плотности гидросмеси (пульпы) в резервуаре по разности давлений на двух уровнях и предназначено для измерения плотнос ти гидросмеси (пульпы), которая сохраняет постоянный состав по всей глубине резервуара и не имеет расслоения. При переменном составе гид росмеси либо ее расслоении измеренная средняя плотность существенно отличается от действительных значений плотности гидросмес -, которая может изменяться по глубине резерву ара от плотности несущей жидкости до плотности, близкой к плотности сгущенного ишама или твердой фракции. Кроме того, точность определения плотности гидросмеси данньм уст ройством в значительной степени зависит и от колебаний уровня жидкости в резервуаре. Таким образом, известное устройство не дает достоверной информации по измеренной средней плотности гидросмеси в резервуаре о действительных ее значениях по всей глубине контролируемой гидросмеси; не обеспечивает распределенного контроля стабильности (расслоения) гидросмеси по глубине резервуара; не осуществляет селективного контроля плотности гидросмеси по отсчетным уровня в -резервуаре; имеет низкую точность измерения плотнос-ти гидросмеси при малых ее значениях и больших колебаниях уровня лслдкости в резервуарае. Цель изобретения - повышение точ-ности, надежности и зффективности контроля стабильности и плотности гидросмеси по всей глубине резервуара . Указанная цель достигается тем, что стройство для автоматического распре-деления контроля стабильности гидросмесей в резервуарах, содержащее датчики давления, чувствительные элементы которых, установлены на отсчетных уровнях в контролируемой гидросмеси, и блок сигнализации, снабжено датчиком уровня, задлтчиком эталонной плотности и каналами контроля параметров гидросмеси на отсчетных уровнях, каждый из которых включает блок вычисления параметров стабильности, функциональный преобразователь, сумматор, элемент вьгчитания, блок задания модели гидростатического давления на отсчетном уровне и последовательный ограничитель, нход которого соединен с выходом датчика уровня, а выход - с первыми входами функционального преобразователя и блока задания модели, второй вход которого соединен с выходом задатчика эталонной плотности, а выход - с одним из входов элемента вычитания, другой вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход элемента вычитания соединен с вторым входом функционального преобразователя, причем первь й вход сумматора соединен с выходом задатчика зталонной плотности, Е}торой-вход - с выходом функционального преобразователя и первым входом блока вычисления параметров стабильности, второй вход 311 которого соединен с выходом функционального преобразователя последующего канала контроля, а выходы сумматора и блока вычисления параметров Стабильности подключены к соответствующим входам блока сигнализации. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Зстройство содержит датчики 1 дав ления, чувствительные элементы, которых установлены на отсчетных уровнях h,, 1 ,п по всей глубине резервуара 2, разбивая таким образом контролируемую гидросмесь (пульпу) на И слоев, для контроля каждого из которых имеется свой канал контроля. Число контролируемых слоев определяется таким образом, чтобы одновремен ным контролем параметров плотности и стабильности (расслоения) гидросмеси на слоях охватить состояние 1идросмеси по всей глубине резервуара и обеспечить отображение информации по этому состоянию. Поэтому число отсчетных уровней, а следовательно, и каналов контроля определяется требуемой точностью контроля плотности и стабильности гидросмеси по глубине резервуара и классом точности используемых датчиков давления Выходы датчиков 1 давления i -х отсчетных уровней, соответствующих 1-м каналам контроля, подключены на одни из входов соответствующих элементов 3 вычитания, другие входы которых соединены с выходами блоков 4 задания моделей, моделирующих гидростатическое давление эталонной жидкости с плотностью р в зависимо ти от уровняее в резервуаре. Блоки 4 задания моделей первыми входами подключены к выходам соответствующих последовательных ограничителей 5, входы которых соединены с выходом датчика 6 уровня гидросмеси (пульпы) в резервуаре 2. Вторые входы блоков 4 задания моделей подключены к выходу задатчика 7 эталонной плотности PJ. В качестве параметра эталонной плотности используется плотность несущей жидкости гидросмеси, например воды. ВЬЕХОДЫ ограничителей 5 и элементов 3 вычитания подключены к соответствующим входам функциональных преобразователей 8, преобразующих отклонения текущего уровня гидросмеси относительно отсчетных значений и отклонения модель 2 ного гидростатического давления относительно их действительных значений на этих же отсчетных уровнях в приращении плотности гидросмеси (пульпы) в слоях резервуара относительно моделей плотности. Выходы функциональных преобразователей 8 подключены на первые входы соответствующих сумматоров 9 и блоков 10 вычисления параметров стабильности гидросмеси на отсчетных уровнях. Вторые входы сумматоров 9 и блоков 10 подключены соответственно к выходу задатчика 7 плотности и к выходам функциональных преобразователей 8 последующих каналов контроля, а вькоды - к соответствующим входам блока 11 сигнализации. Устройство работает следующим образом. Состояние гидросмеси (пульпы) в резервуаре характеризуется накоплением (объемом) ее в резервуаре, , уровнем, плотностью гидросмеси по слоям и стабильностью (расслоением) по всей глубине резервуара. Параметр стабильности (расслоения) характеризуется значением коэффициента, определяемого как отношение приращения отклонений U Р| и плотности гидросмеси на смежных i -м п(ч+1)-м слоях к отклонению плотности на i -м слое, и для 1 -го слоя имеет вид ,Pu.) i 1, n-1. Основные возмущения, которые вызывают изменение состояния гидросмеси в резервуаре, связаны с притоком или забором гидросмеси в (из) резервуар (а), либо хранением ее в резервуаре (источники притока и забора гидросмеси на чертеже не показаны). В случае повьпления уровня гидрох-.меси Б -резервуаре 2 на выходе датчика 6 уровня формируется сигнал, пропорциональный текущему значению уровня h . При достижении уровнем первого отсчетного значения на выходе датчика 6 уровня имеется сигнал, пропорциональный отсчетному уровню hj. Так как порог ограничения последовательного ограничителя 5 первого канала настроен на это значение от- Счетного уровня; то первый канал подключается для обработка сигналов, поступающих от датчика 6 уровня, датчика 1 давления с чувствительным элементом на отсчетном уровнеЬ и залатчика 7 эталонной плотности р- . При дальнейшем повышении уровня на выходе ограничителя 5 этого канала появляется сигнал пропорциональный разности текущего уровня h и отсчетного его значения ,Ь, , т.е. лЬ п- Ь,, который поступает на первый вход блока 4 задания модели, на второй вх-од которого поступает сигнал с выхода задатчика 7, пропорциональный эталонной плотности О5 этим сигналам на выходе блока 4 задания модели формируется сигнал, пропорциональный гидростатическому даилепию эталонной жидкости с плотностью fi для отсчетного урови г П и равный значению Р Й5Й(11-Ь.,) , (,8l m/см Зскорение ci-шы тяжести) ,, который является модельным (эталонным) сигналом для этого отсчетного урокня. Далее сигнал Pj, с выхода блока 4 задания модели поступает на один из входов элемента 3 вычитанияj на дру гой вход которого от датчика 1 давления отсчетного уровня h- поступает сигнал, пропорциональный действи тельному давлению Р на этом отсчет ном уровне J зазИСя;.цсму от пло1ности гидросмеси. На выходе э.пемента срав нения формируется сигнал, равньй йР Р Р/л- который поступает па од из входов функционального преобразо вателя 3, на второй вход которого поступает сигнал, пропорн,ионал..ый разности h-h, с выхода ог-рачичителя 5. По этим сигналам ,1:ональный гфеобразователь 8 на своем выходе формирует сигнал, пропорциональный отклоне1ги;о действительной плотности гидросмеси на отсчетн)м уровне hj от плотности ггалоииои жи кости, равгый iP, (gub. , (h-h, ) Сигнал5 пропорциональный oTic-ioHe нию &р1 плотности, пост-упает на оди из входов cy fмaтopa 9, г,ае cyirr.jHpyется с сигналом, пропорцпопа.мьным эталонной плотностир, поступа-слп.им на другой вход сумматора ог задсггуи ка 7, В резульгате суммирсу- лч.Гя этих сигпалов на выходе сумматепэл У первого канала форьлГруется ciriia.n., прг.порциональный действите,1гьной пло кости гидросмеси на отсч-етиом уровне h,-первого ее слоя и равно; п ,-fApi5 который передастся на соответствуюп;ий вход, зации для отображения этой информа ции диспетчеру. Прр достижении гидросмесью второго отсчетного уровня на выходе датчика 6 уровня появляется сигнал, нронорциональный значен ю уровня )„ , на который настроен порс; ограничителя 5 второго канала, } результате этого подключаете второй ка1;ал обработки сигналов от тех же дагчиков 6 и задзтчика 7, а так.же ср;гнала датчика 1 да}зления отсче пого уровня. Работа второго канала осуществляется аналогиш о описанной работе первого 1санала с тем отл;-;чием, -по на выходах суммато;,а 9 и функд-юнадпэаого преобразователя 3 (Ьормируются сигналы, пропорциейаль1Н)е соответственпо плотности Oj итсрого слоя гидросмеси и огклоьсния apj е,е относитель){о эталогпо/i л: ;дкост -1„ Информациогг. :-.1Й сипгал р, с выхода сумматора 9 поступает ча состзетствующий вход блока 1 1 сигнализялпи; для представления информации диспетчеру. Сигналы откло;;ен; ; лО- и Лру. ,;;.,-сформированные на выходах ;;;ункц гонал-ьных преобразователе:.: 8 соотвстс т в е I ь о г о пер к о I о и т, г о р о г {; : а н а.; о в . г .оступают на первый и второй вхсдь; блока 10 первого ка1;ала для ;.ппсЛенин параметра стябигплюсти (рассло-ения) первого слоя ги;1росмеси Б ре-зервуарй, Инс1юрм ПЦ1Я о вычисленном параметре стабильности Y. . (jif).,-- upj,-/ 1 выхода блока 10 riepijoro капала поступает яа соогн тс1вую-игип вход блока 1 1 си-чалггзапии представления ц i с гг е т ч п i у, Таким со раз О:.-.j текущее состоя iw-ie гидросмеси в резервуаре, характеризуемое иакоплс -)-;;;- ее Бьп;;е отсчетс т б р ажм е т с я д и с г; е то плтиости Гидросмеси на nc;fBoM i-i BTopciM слое гидросмеси и коэфф1:.циенте стабильнссги ее между }иг-:ч jpai n,e раздела) „ Если коэффИ1(испт с ( a6iJ.i;b; ocTJ- , резе;и5 аре гяцроj; не пмее-г расслоепня, что соогве-|Ч;твует оди 1аковсч Vс то-чп-юс;тью до- гюгосипюсти зычис.ге 1-п-ш) плотпостп ч;дросмеси в слоях, т.е.р, ,,. Kc:jni чОзффи;;испт K.i, то имеет biCCTo полное расслоение 1идросмеси (,(ульчы) на границе раздела (уроуень п 9 ), что соот-ветстнует

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕННОГО КОНТРОЛЯ СТАБИЛЬНОСТИ П-ЩРОСМЕСЕЙ В РЕЗЕРВУАРАХ, содержащее датчик давления, чувствителтзные элементы которых ус; тановлепы па отсчетных уровнях в : контролируемой гидросмеси, и блок i сихнализадии, отлиг ающее; с я тем, что, с целью повьтшния точi ности, надежности и эффективности ;контроля стабильности и плотности гидросмеси по всей глубине резервуара, оно.снабжено датчиком уровня, задатчиком эталонной плотности и каналами контроля параметров гидросмеси на отсчетных уровнях, каждый КЗ KoTopi ix взслючает блок вычисления параметров стабильности, функциональный преобразователь, суь1матор, элемент вычитания, блок задания модели гидростатического давления на отсчетном уровне и последовательный ограничитель, вход которого соединен с выходом датчика уровня, а вы. ход - с первыми входами функционального преобразователя и блока задания модели, второй вход которого соединен с выходом яадатчика эталонной плотности, а выход - с одним из входов элемента вычитания, другой вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход элемента вычитания соединен с вторым входом функционального преобразователя, причем первьвЧ вход суммаа тора соединен с вькодом яадатчика эталонной плотности, второй вход - с выходом функционального преобразователя и первым входом блока вычисления параметров стабильности, рой вход которого соеди; е 1 с выхо4 дом функционального преобразователя последузошего ганала контроля, а выходы сумг-мтора и блока вычисления О пгг.a 5cтpoв стабильности подключены ю к соответствующим входам блока сигнализации,.