Способ автоматического управления работой сгустителя Советский патент 1988 года по МПК B01D21/00 G05D27/00 

4 ГО

со ск

Изобретение относится к способам автоматического управления работой .сгустителя и может быть использовано в производстве минеральных удобрений, химической и дру- :гих отраслях промышленности.

Целью изобретения является уменьшение потерь жидкой фазы суспензий со шламом и повышение чистоты слива сгустителя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматического управления работой сгустителя, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - модульная структура вычислителя; на фиг. 3 - схема алгоритма управления окончанием разгрузки.

Способ осуш.ествляется следуюш,им образом.

На сгустителе 1 установлен сливной желоб 2 для отвода осветленной суспензии, к выходу которого присоединен трубопровод 3 слива. К выходу сгустителя 1 присоединен трубопровод 4 разгрузки с установленным на нем разгрузочным клапаном 5, приводимым в действие исполнительным двигателем 6. Суспензия питания и реагент поступают в сгуститель по трубопроводам 7. В сгустителе 1 существует нечетко выраженная граница между осветленной зоной 8 и зоной 9 осаждения. На трубопроводе 4 разгрузки шлама установлен датчик 10 плотности, один из выходов которого через блок

11управления подключен к исполнительному двигателю 6 разгрузочного клапана 5. На. трубопроводе 4 разгрузки установлен датчик 12 расхода. Датчик 10 плотности своим вторым выходом через дифференциатор 13, а датчик 12 расхода непосредственно подключены к вычислителю 14.

Непосредственно в сгустителе 1 установлены датчики 15 и 16 уровня. Датчик 15 уровня установлен ближе к верхнему уровню суспензии в сгустителе 1. Датчик 16 уровня установлен на заданной (максимально допустимой по высоте) границе зоны осветления и осаждения. Выходы датчиков 15 и 16 уровня подключены к вычислителю 14, выход которого связан с исполнительным двигателем 6, управляюш,им разгрузочным клапаном 5.

При достижении зоной осветления высоты максимально допустимого нижнего уровня (т. е. при уменьшении глубины осветленной зоны) датчик 16 уровня подает сигнал на вычислитель 14, который вырабатывает управляющий сигнал, подаваемый на исполнительный двигатель 6 разгрузочного клапана 5, и клапан 5 открывается.

В течение всего периода разгрузки непрерывно измеряется плотность шлама (датчик 10 плотности), вычисляется скорость изменения плотности пшама (дифференциатор 13), измеряется расход шлама (датчик

12расхода) и уровень суспензии в сгустителе (датчик 15 уровня). В вычислителе 14 непрерывно вычисляется сумма модуля скорости изменения плотности и модуля скорости из0

менения расхода шлама, причем это слагаемое корректируется по высоте уровня суспензии в сгустителе 1. В случае, если указанная сумма окажется выше заданного для данного сгустителя 1 значения, вычислитель 14 вырабатывает сигнал, подаваемый на исполнительный двигатель 6, и разгрузочный клапан 5 закрывается. Если скорость изменения плотности и расхода малы, то клапан 5 закрывается при снижении плотности суспензии разгрузки непосредственно по сигналу датчика 10 плотности на блок 11 управления, который подает сигнал на испол нительный двигатель 6, что приводит к закрытию клапана 5.

5

Величину максимально допустимого нижнего уровня осветленной зоны, значение суммарной скорости изменения плотности и расхода суспензии разгрузки, постоянные формул сравнения текущих и заданных значений

0 задают на основе технологической карты. Задание производится вводом данных в вычислитель 14 (фиг. 2). Кроме того, задание по величине нижнего уровня осветленной зоны вводится ручным датчиком на датчик

с 16 уровня, а задание по плотности (жидкой фазы) для всех сгустителей, работающих на одинаковом продукте, вводится ручным задатчиком на блок И управления.

Пусть разгрузка сгустителя 1 закончена несколько часов назад и теперь величина

Q нижнего уровня осветленной зоны (датчик 16 уровня) приближается к заданному максимальному значению. Информация поступает на модуль 17 вычислителя 14. Если величина нижнего уровня осветленной зоны, умноженная на некоторый масштабный

5 коэффициент, превзойдет заданное наперед значение La, то блок 18 вычислителя 14 подаст сигнал на открытие исполнительным двигателем 6 клапана 5 и одновременно на запуск блока 19 вычислителя 14.

Информация на блок 19 поступает также

0 из блока 17, в котором аналоговые сигналы датчиков и приборов дискретизируются. На блок 19 вычислителя 14 поступает информация от датчика 12 расхода, датчика 15 уровня и дифференциатора 13. Там же храс нится запомненная величина задания.

В блоке 19 вычислителя 14 происходит дифференцирование и суммирование модулей производных: скорости изменения плотности суспензии разгрузки и скорости изменения ее расхода с учетом высоты уровня

0 суспензии в сгустителе. Когда сумма модулей производных достигает или превзойдет . задание, блок 19 даст сигнал клапану 5 через исполнительный двигатель 6 на прекращение разгрузки сгустителя 1 и одновременный запуск блока 18.

5 В дальнейшем алгоритм начинает работать по сигналу об окончании разгрузки шлама из сгустителя 1. Этот сигнал подается от конечного выключателя клапана 5. ПОСТУпающая на вычислитель 14 информация непрерывно (время дискретизации не более 0,1 с) подается в арифметическое устройство (процессор). Вычисление (сравнение) производится по формуле

,(1)

где Li - текущее значение параметра, харак- рактеризующего высоту нижнего уровня зоны осветления; b - постоянный для данного сгустителя

коэффициент;

LZ - величина нижнего уровня осветленной зоны.

При значении L, , где Lj - заданное (/С-е) значение величины, характеризующей максимально допустимую высоту нижнего уровня зоны осветления, подается сигнал на открытие клапана 5, т. е. сигнал начала разгрузки сгустителя 1.

Алгоритм окончания разгрузки связан с вычислением суммы модулей производных: скорости изменения (уменьщения) плотности суспензии разгрузки (от дифференциатора 13) и производной от расхода суспензии разгрузки, которая изменяется (увеличивается) за счет того, что начинает разгружаться жидкая фаза. Величина расхода суспензии разгрузки должна непрерывно корректироваться, так как при разгрузке сгустителя 1 может падать уровень суспензии в нем (L), поскольку расход суспензии питания во время разгрузки сгустителя 1 остается постоянным.

Снижение расхода разгрузки при снижении высоты уровня суспензии вычисляется по формуле

), (2) где/(/,) - функция, характеризующая изменение расхода, связанного с уменьщением уровня суспензии в сгустителе, при этом знак минус в правой части формулы показывает, что расход Af 1 и функция f(Li) уменьщаются; 5 - площадь поперечного сечения

трубопровода разгрузки, g - ускорение свободного падения,

L - уровень суспензии в сгустителе, м;

т-коэффициент расхода. Сумма производных непрерывно вычисляется по формуле

о,||5 1+а2| - 1,Лк, (3)

где Oi, Qo - весовые коэффициенты с размерностью й| (л/кг); 02 (4/м ); fa - расход суспензии разгрузки, м /ч;

f{L) -составляющая расхода от снижения уровня суспензии в сгустителе, MV4;

Fi, FiK. - текущее и заданное значения суммы модулей производных плотности и расхода.

0

При подается сигнал на окончание разгрузки сгустителя 1, т. е. закрытие клапана 5. Сумма модулей в формуле (3) принята, -так как производная по плотности

отрицательна, а по расходу положительна. Кроме того, разгружаемые щламы (осадок, зона уплотнения сгустителя) могут иметь слоистый (по плотности) характер.. Тогда знак производной dDz/dt изменяется, в результате чего может замедлиться рост величины F,, т. е. появится погрещность в определении MOiVieHTa окончания разгрузки твердой фазы.

В случае, если изменение плотности и расхода суспензии разгрузки будет очень

5 медленным, плавным, скорости изменения незначительными, датчик 10 плотности подаст сигнал на блок 11 управления и последний закроет разгрузочный клапан 5 сгустителя 1.

Режи.м работы сгустителя 1 зависит от конкретных значений плотностей компонентов суспензии разгрузки.

В условиях шламовых сгустителей калийной обогатительной фабрики суспензия состоит из маточного раствора - насыщен5 ного раствора солей (в основном KCI) с плотностью 1,64 кг/л, кристаллических NaCl с плотностью 2,17 кг/л и KCI с плотностью 1,90 кг/л и нерастворимого остатка с плотностью 2,4 кг/л. Нормально в разгрузку подается суспензия с плотностью 1,9-

0 2,1 кг/л, понижение плотности указывает на увеличение количества маточного раствора, но при близких значениях плотностей компонентов может оказаться, что сигнал на закрытие подается слищком поздно. Начало разгрузки. Заданное значение

5 максимально допустимой высоты нижнего урвня Lax 25, что соответствует высоте 2,5 м. При ухудщении осаждения частиц шлама вследствие повышения уровня зоны уплотнения макснма,тьно допустимая высота

Q зоны увеличится и станет, например, 2,6 м. Тогда в соответствии с выражением (1) L,,, где коэффициент b принят равным 10.

Так как (), клапан 5 открывается и начинается разгрузка сгусти5 теля.

Окончание разгрузки. Предположим, что через некоторое время после начала разгрузки плотность падения плотности увеличилась и достигла

. кг/и-г кг/л-с.

Скорость роста расхода шлама также увеличилась и составила

dRci ДП. 0,6 3/,, - f-0;2-0,3 м /ч-с.

Коэффициенты формулы (3) примем ai 10 л/кг, ч/.м . Будем считать, что

f()0. Это соответствует номинальному уровню суспензии в сгустителе в течение всего времени разгрузки (слив не прекращается).

: По формуле (3) найдем

j F; :lO-|0,05H-15-10,,5+4, л/с.

I Предположим, что заданное значение qyMMbi модулей Fax также равно 5 л/с. тогда и разгрузочный клапан закрывается.

Для каждого предприятия и даже для каждого отдельного сгустителя при определенных компонентах суспензии, реагентах, возмущениях и так далее режим работы сгустителя отличается от расчетного, регламентного. Поэтому окончательные значения коэффициентов и задания определяются экспериментально при настройке алгоритма ;и периодически корректируются.

Формула изобретения Способ автоматического управления работой сгустителя с периодической разгрузкой путем измерения и регулирования расхода выгружаемого из него шлама в зави-. симости от его плотности и вычисления скорости изменения плотности шлама, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь жидкой фазы суспензии со шламом и повышения чистоты слива сгустителя, разгрузку шлама из сгустителя начинают при достижении зоной осветления заданного максимально допустимого уровня, дополнительно во время разгрузки непрерывно измеряют уровень суспензии в сгустителе, вычисляют скорость изменения расхода шлама и сумму модулей скорости изменения плотности шлама и скорости расхода шлама, скорректированной по уровню суспензии в сгустителе, и при превышении суммой модулей заданного значения прекращают разгрузку шлама из сгустителя.

Изобретение относится к cnocodajvi автоматического управления работой сгустителя и может быть иснользовано при строительстве минеральных удобрений и в других отраслях промышленности. Применение изобретения позволит сократить потери жидкой фазы суспензии со шламом и повысить чистоту слива сгустителя. Способ автоматического управ ления осушествляется путем периодической разгрз зки сгустителя и регулирования расхода шлама в зависимости от его плотности Разгрузку шлама начинают при достижении зоной осветления .максимально допустимого уровня. Во время разгрузки контролируют уровень суспензии в сгустителе, вычисляют скорость изменения выхода шлама и сумму модулей скоростей изменения его плотности и расхода. При превышении суммой модулей заданного значения прекращают разгрузку шла.ма из.сгустителя. 3 ил. €

Питание

(Pu2.1

Иичи/1ьный

запуск ,ldi

О;

Si

h

L3

(Ъ

17

9иг.2

Пуск (нача/го разгрузки шлама

В6од и.нсрормаци.и.

dt

F2i,Lii,F3K cLf,a2

J.,I.M;,