Устройство автоматического управления режимом работы гидроциклона Советский патент 1985 года по МПК B04C11/00 G05D27/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению технологическими процессами, в частности к автоматическому управлению процессом разделения суспензий в гидроциклонах, и может быть использовано в химической, целлюлозно-бумажной, горнорудной, угледобывающей и других отраслях промышленности, а также для очистки сточных вод от механических примесей. Цель изобретения - повышение на- дежности работы и Э11)фективности очистки. На фиг, I изображены графики изменепия величины диаметра пескового патрубка при его открытии или закрытии от рабочей высоты обратного кону са 1ФН различных углах конусности обратного конуса; на фиг.2 - кривые изменения величины погрешности регулирования площади пескового патрубка при различных углах конусности обратного конуса с учетом инерционност системы; на фиг.3 - кривая изменения величины эффективности очистки (эффективности работы гидроциклона) при различных углах конусности обратного конуса; на фиг,4 - принципиальная схема устройства автоматического регулирования режимом работы гидроциклона. Устройство содержит проточный кон центратомер 1, установленный на тангенциальном подводящем патрубке гидроциклона и имеющий в своем составе источник 2 света и фотоприемник 3, связанный через первый усилитель 4 и функциональный преобразователь 5 с реверсивным двигат елем 6, Площадь пескового патрубка 7 регулируют с помощью обратного усечейного коаксиального конуса 8, имеющего сквозное отверстие для подачи воздуха в рабоч камеру гидроциклона. Обратный усеченный конус зажат в обойму, которая движется по направляющим 9. Система аварийного открытия пескового патрубка 7 включает электроконтактный манометр 10, установленный на сливной линиигидрощ1клона, второй усилитель 11 и электромагнит t2. Реверсивный двигатель 6 и электромагнит 12 связаны с обратным усеченным коаксиальным конусом 8 через систему 13 рычагов, Соосное расположение пескового патрубка 7 и обратного усеченного конуса 8 достигается за счет болтового соединения нижнего фпанца гидроциклона со шламовой камерой, в которой установлены направляющие 9. Обратный усеченный коаксиальньй конус 8, система 13 рычагов и реверсивный двигатель 6 образуют механизм регулирования проходного сечения пескового патрубка 7, Автоматическое управление режимом работы гидроциклона осуществляется следующим образом. Исходная суспензия, поступающая в гидроциклон через тангенциальный патрубок, сепарируется в рабочей камере гидроциклона под действием центробежных сил, при этом осветленная суспензия отводится по сливному патрубку на дальнейшую очистку, а взвешенные частички суспензии направляются к песковому патрубку, Концентрацию взвешенных частиц в исходной суспензии, проходящей через проточньй концентратомер 1, контролируют с помощью входящих в его состав источника 2 света и фотоприемника 3, Сигнал о величине концентрации взвешенных веществ в исходной суспензии с концентратомера 1 усиливается с помощью первого усилителя 4 и подается на автоматический функциональный преобразователь 5, представляющий собой автокомпенсационное устройство, преобразующее сигнал от концентратомера 1 в импульс, воздействующий через реверсивный двигатель 6 и систему 13 рычагов на обратный усеченный коаксиальньй конус 8, который в свою очередь, двигаясь вверх, уменьшает проходное сечение пескового патрубка, а двигаясь вниз увеличивает его. . Функциональный преобразователь 5 выполнен в виде шаблона, по которому скользит ролик копира. Профиль шаблона представляет собой кривую, отражающую зависимость диаметра пескового отверстия от концентрации твердой фазы в исходной суспензии. Определенное положение копира на шаблоне соответствует определенному значеншо проходного сечения пескового патрубка. Ролик копира связан через реверсивньш двигатель 6 с механизмом перемещения обратного усеченного конуса 8 в вертикальной плоскости, тем самым открывая или закрьшая песковый патрубок 7 в зависимости от концентрации взвешенных веществ в исходной суспензии. При забивке пескового патрубка 7 резко повышается давление в сливном потоке, отводимом через сливной патрубок. При этом замыкается контакт электроконтактного манометра 10, установленного на трубопроводе осветленной суспензии. Слабый сигнал с электроконтактного манометра 10 поступает на второй усилитель 11, который преобразует его в мощньй сигнал и подает на электромагнит 12 с помощью которого через систему 13 рычагов осуществляют перемещение обратного усеченного конуса 8 в край нее нижнее положение, полностью открывая песковый патрубок 7. Время полного открытия пескового патрубка 7 составляет 1-2 с, поэтому гидроциклон не успевает забиться полностью. Образовавшаяся пробка выбивается давлением жидкости в аппарате давление в сливном потоке нормализуется и вся система возвращается в исходное положение. Анализ характера прямых на фиг. показывает, что наиболее плавное регулирование размеров пескового пат рубка 7 .достигается при угле конусг йости (vi 5°. Однако в данном случае время, в течение которого происходит полное закрытие пескового патрубка 7, больше, чем при угле конусности 06 бО, что является нежелательным так как изменения концентрации взвешенных веществ в исходной суспензии могут быть значительными и система не будет успевать отрабатывать сигнал. Кроме того, наименьшее время, в течение которого происходит .полное закрытие пескового патрубка 7, будет при угле конусности об 60-. В этом случае при ui 5° появляется другое нежелательное явление - инерционност системы, т.е. время запаздывания выполнения действия по сравнению с поступлением сигнала. В предлагаемом устройстве при ско рости поступательного движения обрат ного коаксиального конуса 1 см/с время запаздывания, т.е. инерционнос устройства, не превышает 0,5 с. Из сравнения кривых на фиг. 2 еле дует, что наибольшая величина погреш ности регулирования соответствует углу конусности ui 60 , а наименьшая величина погрешности соответствует углу конусности ей 5 , однако при таком угле конусности высота (h) значительно больше чем при угле конусности od 60. Б этом случае при регулировании размеров пескового .патрубка 7 значительная часть конуса находится в рабочей камере гидроциклона, что приводит к существенным изменениям в гидродинамической обстановке аппарата, а это в свою очередь вызывает снижение эффективности очистки, т.е. эффективности работы гидроциклона. Анализ характера изменения кривой на фиг. 3 показьшает, что максимальная величина эффективности очистки (эффективности работы гидроциклона) достигается при угле конусности обратного усеченного конуса 15-25. Эффективность очистки снижается до 50% и ниже при уменьшении угла конусности от 15 до 5°. Именно при таких углах конусности значительная часть обратного конуса находится в рабочей камере гидроциклона, что ведет к снижению эффективности его работы. При увеличении угла конусности свьше 25 также наблюдается снижение эффективности работы гидроциклона из-за резкого увеличения величины относительной погрешности, достигающей при угле конусности oi - 60-80%. Одновременное регулирование сечения пескового патрубка гидроциклона в зависимости от концентрации взвешенных веществ в исходной Суспензии и от давления в сливном патрубке позволяет работать на суспензняк с различной концентрацией и повышает работоспособность и надежность работы устройства. Эффективность очистки при регулировании размеров пескового патрубка с помощью резиновой манжеты значительно ниже, чем при испЬльзованни обратного усеченного конуса. Кроме того,в первом случае забивка пескового патрубка наступает через каддые 15-40 мин (в зависимости от концентрации взвешенных веществ в исходной суспензии), между тем как во втором случае забивки гидроциклона не происходило. Таким образом, предлагаемое устройство более надежно в работе, так как наличие системы аварийного открытия пескового патрубка обеспечит

вает бесперебойную работу гидроциклона в течение всего срока службы. Кроме того, при использовании в качестве исполнительного механизма об20 гЗ 30 35 40 5 50 „S,CM

Аи,/ Г 234 56 7 9 ,

О

ратного усеченного конуса с углом конусйости а; 15-25 -повьшается эффективность очистки в среднем на 15- 5 20%.

/f

7 в 9 W аи

и/в

Jik

Фиг. 2

Лшл Ю 7Г гг 73 74 7S ,/f%ff,CM ,

.J

УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО . УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ГИДРОЦИКЛОНА, содержащее концентратомер, установленный на входном патрубке гидроциклона и связанный через первый усилитель с функциональным преобразователем , механизм регулирования проходного сечения пескового патрубка гидроциклона и трубопровод осветленной суспензии, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и эффективности очистки, механизм регулирования проходного сечения пескового патрубка выполнен в виде обратного усеченного коаксиального конуса с углом конусности 15 - 25 f системы рычагов и реверсивного двигателя, а устройство дополнительно содеряшт электроконтактный манометр, установленный на i трубопроводе осветленной суспензии, второй усилитель и электромагнит, (Л при этом выходы реверсивного двигатеС ля и электромагнита соединены через систему рычагов с обратньм усеченным коаксиальным конусом, вход реверсивного двигателя связан с выходом функционального преобразователя, а вход электромагнита через второй усилитель - с электроконтактным манометром. 90 о 90