Устройство для автоматического управления процессом жидкостной экстракции в аппарате с перемешиванием Советский патент 1987 года по МПК B01D11/04 G05D23/00 

Изобретение относится к технике втоматического управления процессом идкостной экстракции и может быть спользовано в химической, фармацевической, пищевой и нефтеперерабатыающей промьгашенности.

Целью изобретения является эконоия энергозатрат и повьшение степени чистки продукта за счет оптимизации роцесса.

На фиг. 1 представлена фунтсцио- альная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема блока ычисления частных производных.

Устройство (фиг. 1) содержит датчик 1 количества оборотов (тахометр), соединенньй с приводом электродвигателя мешалки 2, установленной в экстракционном аппарате 3. Выход датчика 1 количества оборотов двигателя соединен с первым входом блока 4 вычисления частных производных, второй вход которого соединен с датчиком 5 расхода, установленным на линии 6 подачи растворителя. Выходы 7 и 8 блока вычисления производных соединены с входами потенциометров 9 и 10, выходы которых соединены с первыми входами сумматоров П и 12 соответственно. Вторые входы сумматоров 11 и . 12 соединены с датчиками количества оборотов двигателя 1 и расхода растворителя 5 соответственно. Выходы сумматоров 11 и 12 через блоки 13 и

14ограничения сигналов соответственно соединены с первыми входами пропорциональных регуляторов 15 и 16 соответственно. Второй вход регулятора 15 соединен с выходом датчика

1 количества оборотов двигателя, а второй вход регулятора 16 - с вьгхо- .дом датчика 5 расхода растворителя. Выход пропорционального регулятора

15соединен с приводом электродвигателя мешалки 2, а выход пропорционального регулятора 16 - с датчиком 1 расхода растворителя.

Блок 4 вычисления частных производных содержит потенциометр 18, пер- вьш вход которого соединен с задат- чиком 19 постоянного коэффициента а,, второй - с датчиком 5 расхода растворителя, а выход - с первым входом сумматора 20, второй вход которого соединен с задатчиком 21 постоянного коэффициента, а третий - с выходом потенциометра 22, первый и второй входы которого соединены с датчиком 5 расхода растворителя, а третий - с задатчиком 23 постоянного коэффициента а. Выход сумматора 20 соединен с первым входом сумматора 24, второй вход которого соединен с задатчиком 25 концентрации примесей в продукте, а третий - с выходом сумматора 26. Первый вход последнего

соединен с выходом потенциометра 27, первьй вход которого соединен с датчиком 1 количества оборотов электродвигателя мешалки, а второй вход - с выходом потенциометра 28, первый вход

которого соединен с задатчиком 29 постоянного значения коэффициента а

5

0

0

5

а второй - с выходом датчика 5 расхода растворителя-. Второй вход сумматора 26 соединен с выходом потенциометра 30, первьш вход которого соединен с выходом задатчика 31 постоянного значения коэффициента а, а второй - с выходом датчика 1 количества оборотов двигателя. Выход сумма- 5 тора 24 соединен с первым входом потенциометра 32, второй вход которого соединен с выходом задатчика 33 значения, равного 2, а выход - с первым входом потенциометра 34, второй вход которого соединен с выходом сумматора 35, первым входом соединенного с выходом потенциометра 36, вторым входом - с выходом потенциометра 28, а третьим - с выходом задатчика 31 значения постоянного коэффициента а,. Первьй вход потенциометра 36 соединен с задатчиком 33 постоянного коэффициента 2, второй - с з.адатчиком 37 постоянного коэффициента а, а третий - с выходом датчика 1 количества оборотов двигателя и с первым входом потенциометра 38, второй вход которого соединен с задатчиком 37 постоянного коэффициента. Выход потенциометра 38 соединен с первым входом потенциометра 39, второй вход которого соединен с выходом датчика 1 количества оборотов двигателя, а выход - с третьим входом сумматора 26. Выход потенциометра 32 соединен с первым входом потенциометра 40, второй вход которого соединен с выходом сумматора 41, первьй вход которого соединен с выходом задатчика 19 значения постоянного коэффициента a , второй вход - с выходом потенциометра 42, первьй вход которого соединен с выходом датчика 5 расхода растворителя, второй вход - с задатчиком 23 значе0

5

0

55

ния постоянного коэффициента a,jj а третий - с выходом задатчика 33 значения постоянного коэффициента 2,

Третий вход сумматора 41 соединен с выходом потенциометра 43, первый вход которого соединен с задатчиком 29 значения постоянного коэффициента Eg, а второй - с выходом датчика 1 количества оборотов электродвигателя мешалки. Выход потенциометра 34 соединен с входом потенциометра 9, а выход потенциометра 40 - с входом потенциометра 10.

Устройство для автоматического уп равления процессом жидкостной эст- ракции в аппарате с перемешиванием работает следующим образом.

С датчика 1 количества оборотов двигателя сигнал, равный текущему значению количества оборотов двига

теля , поступает на первьш вход блока 4 вычисления частных производных, на второй вход которого поступает сигнал., равный текущему значению расхода растворителя Qp , с датчика 5 расхода растворителя. В блоке 4 (фиг. 2) вычисляются значения частных производных

Э1

9Qp

I (,-С5„д

) тем JoiA / квадратичный

критерий качества; теп текущее значение концентрации примесей, определяемое по математической модели

а

a,Qp + a(Q Г a,( -ь a,Q:n

ОБ

где Вд, а , а, а, а, и aj. - постоянные коэффициенты.

С первого выхода блока 4 сигнал,

„81.

. равный - поступает на вход

циометра 9, где реализуется его умножение на постоянный коэффициент Л.,, С выхода потенциометра 9 сигнал, рав. 91 ньи А, 75-тг 06

на первый вход сумматора 11, на второй вход которого поступает сигнал, равный текущему значению количества оборотов двигателя . В сумматоре П

со знаком

- поступает

06

происходит сложение поступающих сигналов. Суммарный сигнал, равньй

п

п

- Л,

31

с выхода суммаОЬ ОБ - ,

тора 11 поступает на вход блока 13 ограничений, где сравнивается с сигналом, равным максимально допустимо

5

му числу оборотов двигателя п Если п

п+

ОБ Moikc

п,

то

06 -- 06 махе и первый вход регулятора 15 поступает сигнал, равньй , в противном случае - сигнал, равньй п . На второй вход

об

регулятора 15 поступает сигнал, равньй с датчика 1 количества оборотов. С выхода регулятора 15 на привод двигателя мешалки поступает управляющий сигнал, пропорциональньй разности текущего значения количества оборотов двигателя и рассчитаннозначения

(К./п

06

ГО оптимального

0-nSr ).

С второго выхода блока 4 сигнал,

„ 31

равный . . поступает на вход по- оЦр

тенциометра 10,где реализуется его 5 умножение на постоянный коэффициент

10

Лг. С

равный А

выхода

Э1

потенциометра

со

знаком -,

сигнал, поступа30

35

ет на первый вход сумматора 12, на второй вход которого с датчика 5 расхода растворителя поступает сигнал, равньй значению Qp . В сумматоре 12 происходит сложение поступающих сигналов. Суммарный сигнал, равный Qp

QP г л п с выхода сумматора 12

0&

поступает на вход блока 14 ограничений, где сравнивается с сигналом, рав- ным максимально допустимому значению

40

расхода растворителя Q

рмакс

Если

QP QpMcuKc то на первый вход регулятора 16 поступает сигнал, равный

«p мйкс равньш Q

в противном случае - п

Р

сигнал,

На второй вход регуля5

0

тора 16 поступает сигнал, равный Ермаке датчика 17 расхода растворителя поступает управляющий сигнал, пропорциональный разности текущего значения расхода растворителя и рассчитанного оптимального значения

(VQ - Q7 ).

Блок 4 вычисления частных произ- , водных работает следующим образом.

Сигнал, равный значению расхода растворителя Qp, с датчика 5 расхода поступает на первые входы потенциометров 18., 28 и 42, а также на первый и второй входы потенциометра 22. Потенциометры 18 и 28 реализуют уможение сигнала а- на постоянные коффициенты а и ад соответственно. игналы, равные постоянным коэффициентам а, и а, поступают на вторые ходы потенциометров 18 и 28 соответственно с эадатчикав 19 и 29 постояных коэффициентов соответственно. На второй вход потенциометра 42 поступает сигнал, равный 2, с задатчика 33, а на третий его вход и третий вход потенциометра 22 - сигнал, равньш а.. с задатчика 23. С выхода потенциометра 22 сигнал, равный , поступает на первьш вход сумматора 20, на второй вход которого поступает сигнал, равный а , с выхода задатчика 21, а на третий - сигнал, равный a,Qp, с выхода потенциометра 18. Потенциометр 28 осуществляет умножение сигнала равного Qp, на постоянный коэффициент а. Сигнал, равный скорости вращения ротор-а мещалки Пд, поступает на первые входы потенциометров 43, 27, 36, 38 и 30, на вторые входы которых поступают сигналы, равные а, , а, с задатчика 29 постоянного коэффициента а J, с выхода потенциометра .28, с задатчика 37 постоянного коэффициента а задатчика 31 постоянного коэффициента а соответственно.

В перечисленных потенциометрах происходит умножение поступающих сигналов. На первый вход потенциометра 39 поступает сигнал, равный , с выхода потенциометра 38, на второй вход которого поступает сигнал, рав- ньй Пр , с. датчика 1 количества оборотов двигателя. С выхода потенциомет, ,ра 27 сигнал, равный , по- ступает на первый вход Сумматора 26, на второй вход которого поступает

сигнал, равный а.

ОБ

, с выхода потенциометра 30, а на третий - сигнал, равный а - П|55 , с выхода потенциометра 39. С выхода сумматора 26 а, QO - п.. -t- а,- п

сигнал, + а. X

-р об3 о&

поступает на первый вкод сум24, на второй вход которого

равный а о + a,Qf, +

равный

матора

поступает сигнал, pacnDi « i + с выхода сумматора 20, а на третий - сигнал, равный заданному значению концентрации примесей Cj со знаком -, с задатчика 25 заданного значения концентрации примесей. На первый вход сумматора 35 поступает

сигнал, равный а,

Р

с выхода потенциометра 28, на второй вход - Сигнал, равньй 2 а п, , с выхода

потенциометра 36, а на третий - сигнал, равный постоянному коэффициенту а, с задатчика 31. С выхода сумматора 24 сигнал, равный (а + а, Qp +

.

+ а.

п.

5

+ aj. - чр - т, об 4 ОБ 5 Qp- ) - CjJ , поступает на первый вход потенциометра 32, на второй вход которого поступает сигнал, равньш 2, с задатчика 33 постоянного коэффициента 2. С выхода потенциометра 32 сигнал, равный произведению поступающих сигналов, поступает на первые входы потенциометров 34 и 40. На второй вход потенциометра 34 поступает сигнал, равный (а, + а. . QP), с

+ 2

п

06

0

3 - - 4 1у . чр;, - выхода сумматора 35, а

с выхода потенциометра 34 сигнал, равный значению частной производной

а,а;.а,. Q

06 X п

In,,

f

р

а,х

-СЛ у

об 50.)

jj Uj + 34 ПОБ + ay Qp) ступает на вход по тенциометра 9 (фиг. 1),

по5 С выхода потенциометра 43, сигнал.

равный а,

ОБ

поступает на первьШ

вход сумматора. 41, на второй вход которого поступает сигнал, равный 2 . Qp, с выхода потенциометра 42, 0 на третий - сигнал, равный а,, с задатчика 19. В сумматоре 41 происходит сложение поступающих сигналов , и с его выхода сигнал, равный (а + + а. . п„. +2 -а, QP),

5

.g . ,,gg . vj чр/ поступает на второй вход потенциометра 40, на первьй вход которого поступает сигнал, равньш 2 ( + a,Qp + .

+ ас Qo- n

+ a.-n

+ a.

p + + a, . Qp. .

0

4 ОБ 5 f 06

С выхода потенциометра 40 поступает

сигнал, равный 37 - 2 i

, + а,.

.Об) - Q р),на

3Q

ПОБ 41

Р + а„

(.

Р

п

OS

а.

I- aj п,- +

1 5 ОБ ВХОД потенциометра 10

5

0

5

+ 2 (фиг. 1)..

Использование изобретения позволяет улучшить качество очистки продукта, уменьщить технологическую себестоимость процесса экстракции за счет более рационального использования дорогостоящего растворителя и уменьщения его потерь с продуктами, а также значительно сйизить объем некондиционной продукции.

Формула изобретения

Устройство для автоматического управления процессом жидкостной экстракции в аппарате с перемешиванием.

/ 1

содержащее датчик и регулятор расхода растворителя, датчик числа оборотов двигателя мешалки, соединенный через регулятор с двигателем мешалки, блоки умножения, отличающееся тем, что, с целью экономии энергозатрат и повышения степени очистки продукта за счет оптимизации процесса, оно дополнительно содержит задатчик концентрации примесей в готовом продукте, блок вычисления частных производных по расходу растворителя и числу оборотов двигателя мешалки, сумматоры, блоки ог38871

раничения, при этом задатчик, датчики расхода растворителя и число оборотов двигателя мещалки соединены с входами соответствующих сумматоров и с блоком вычисления частных производных, выходы которого через соответствующие блоки умножения подключены к другим входам сумматоров, выходы ко10 торых через соответствующие блоки ограничения с регуляторами числа оборо- , тов двигателя мешалки и расхода растворителя соединены с .двигателем мешалки и исполнительным механизмом -на

15 линии подачи растворителя.

А

dt

ВНИППИ Заказ 4159/4 Тираж 656

П1)иизв.-полигр. .пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2

Подписное

Изобретение относится к автоматизации процесса жидкостной экстракции, может быть использовано в химической промышленности и позволяет сократить энергозатраты и повысить степень очистки продукта. Устройство содержит датчик (д) 1 количества оборотов, соединенный с приводом электродвигателя мешалки 2, установленной в экстракционном аппарате 3. Выход Д 1 связан с входом регулятора (р) 15 и одним из входов блока 4 вычисления производных. Один из выходов последнего подключен к последовательно соединенным потенциометру 9, сумматору 1 1 , блоку 13 ограничения сигналов .и Р 15. Второй выход блока 4 связан с последовательно соединенными потенциометром 10, сумматором 12, блоком 14 ограничения сигналов, подключенным к одному из входов пропорционального Р 16. Второй вход последнего связан с датчиком расхода растворителя, -а выход Р 16 подключен к клапану .17 расхода растворителя. 2 ил. i (Л PaipuHam ПМД I Экстракт 3 со 00 00 00 vl