Автоматизированная установка непрерывного действия для процесса нейтрализации Советский патент 1993 года по МПК G05D11/08 C02F1/66 G05D27/00 

Недостатками приведенной схемы комбинированного регулирования рН являются:

1) невысокая точность регулирования рН, обусловленная значительным временем пребывания нейтрализуемой жидкости в емкостных смесителях;

2) нестабильность давления нейтрализуемой жидкости из установке вызывает ухудшение качестпа стабилизации рН либо требует более сложного контура регулирования рИ;

3) трудности обеспечения непрерывного режима нейтрализации при существенной кратности изменения расхода нейтрализуемой жидкости, что ведет к значительным выбегам рН в пусковых режимах;

4) возможное наличие режимов холостого хода при отсутствии поступления нейтрализуемой жидкости;

5), использование значительного количества параллельно-соединенных РК с различной пропускной способностью и расходными характеристиками, не обладающих к тому же отсечными свойствами, что усложняет алгоритм управления и приводит к перерасходу реагентов в пусковых и остановочных режимах;

6) перемножение сигнала по расходу нейтрализуемой жидкости, поступающей в емкостной смеситель, со значением сигнала по рН нейтрализованной жидкости на выходе из емкостного смесителя не дает своевременного требуемого воздействия по корректировке расхода дозируемого компонента в силу существенного запаздывания, связанного со значительным временем пребывания нейтрализуемой среды в емкости- смесителе. Данная система регулирования по рН среды фиксирует обычно отклонение произведения параметров, смещенных во времени по отношению друг к другу, что приводит к преждевременному или запоздалому изменению степени открытия регулирующего клапана, переходящее затем в автоколебательный режим и, в конечном итоге, вызывающее потерю устойчивости самой системой регулирования рН.

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности стабилизации рН нейтрализованной среды и исключение перерасхода нейтрализующих реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что автоматизированная установка непрерывного действия (АУНД)для процесса нейтрализации, содержащая приемную емкость нейтрализуе мой среды (ПНС), РЕКР и РЕЩР, аппарат нейтрализации, патрубки подачи нейтрализуемой среды и нейтрали0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

зующих реагентов, насос подачи нейтрализуемой среды на нейтрализацию, 1-ые датчики расхода и рН нейтрализуемой среды, 2-ой датчик рН нейтрализованной среды, 3 датчика уровня кислотного и щелочного реагентов в соответствующих РЕКР и РЕЩР, а также нейтрализуемой среды в ПНС, НРП соответствующих параметров. 1-й регулятор рН, 1-ый и 2-ой регуляторы уровня нейтрализующих реагентов в соответствующих РЕКР и РЕЩР, 1-ый блок умножения, микропроцессорное устройство (МПУ). электропневматические преобразователи (ЭПП). 1-ые два РК с различными расходными характеристиками и пропускной способностью, причем РК с большей пропускной способностью и обладающий линейной расходной характеристикой параллельно подсоединен к РК с меньшей пропускной способностью, но обладающий логарифмической расходной характеристикой, установленных на линиях подачи нейтрализующих реагентов к аппарату для нейтрализации, магнитный пускатель (МП) двигателя насоса подачи нейтрализуемой среды, отчесные клапаны (ОК) на линиях подачи нейтрализуемых реагентов в соответствующие расходные емкости, причем выход с 1-го датчика уровня кислотного реагента последовательно через НРП, позиционный регулятор, ЭПП соединен с приводом ОК на линии подачи кислотного реагента в аппарат для нейтрализации, а выход с 2-го датчика уровня последовательно через НРП, позиционный регулятор, ЭПП связан с приводом ОК на линии подачи щелочного реагента в аппарат для нейтрализации, в ней:

аппарат нейтрализации выполнен в виде щелевых струйных насосов предварительной (СНПН) и окончательной (СНОН) нейтрализации (признак 1);

на напорной линии насоса установлены параллельно соединенные ОК и дроссельный клапан (ДР), а последовательно с ОК расположен трехходовой клапан (ТХК) (признак II);

АУНД дополнительно снабжена 2-ым датчиком расхода нейтрализуемой среды (признак 111);

датчиком, НРП, регулятором, блоком задания (БЗ) и запорно-регулирующим клапаном (ЗРК) давления нейтрализованной среды (признак IV);

2-ми двумя ЗРК с различными расходными характеристиками и пропускной способностью (признак V);

двумя суммирующими блоками с заданием по рН (признак VI);

2-ым регулятором по отклонению рН на выходе установки (признак VII);

2-ым блоком умножения (признак VIII);

двумя позиционными регуляторами по знаку отклонения рН (признак IX);

двумя сумматорами (признак X);

логическим элементом (Л Э) ИЛИ (признак XI);

тремя ЛЭ ИЛИ-НЕ (признак XII);

тремя ЛЭ ЗАПРЕТ (признак XIII);

двумя ЛЭ ПАМЯТЬ (признак XIV);

тремя БЗ по достижению соответствующих значений уровня в ПНС (признак XV);

причем выход с ПНС последовательно через насос подачи, а на выходе его параллельно через ОК соединен с входным патрубком, а через ДК с первым выходом ТХК (признак XVI);

1-ый выход с ТХК соединен последовательно через 1-ый датчики расхода и рН щелевой СИПН, 2-ые датчики расхода и рН, щелевой СНОН, 3-ый датчик рН и датчик давления с ЗРК стабилизации давления на установке (признак XVII);

2-ой выход с ТХК через возвратный патрубок связан с ПНС (признак XVIII);

1-ый м 2-ой ЗРК большой пропускной способности с линейной расходной характеристикой расположены на боковых патрубках камеры всасывания щелевого СНПН (признак XIX);

3-ий и 4-ый ЗРК меньшей пропускной способности и с логарифмической расходной характеристикой установлены на боковых патрубках камеры всасывания щелевого СНОН (признак XX);

выход с РЕКР параллельно соединен с

1-ым и 3-им ЗРК щелевых СНПН и СНОН (признак XXI);

а выход с РЕЩР параллельно соединен с 2-ым и 4-ым ЗРК щелевых СНПН и СНОН (признак XXII);

выходе 1-го датчика расхода последовательно через НРП связан с 1-ым входом 1-го блока умножения (признак XXIII);

выход с 1-го датчика рН соединен последовательно через НРП с 1-ым суммирующим блоком с заданием по рН (признак XXIV);

выход с которого параллельно связан с

2-ым входом 1-го блока умножения и с входом 1-го позиционного регулятора по знаку отклонения рН (признак XXV);

выход с 1-го блока умножения параллельно соединен с 1-ым входом 1-го сумматора и с входом 1-го ЛЭ ЗАПРЕТ (признак

XXVI);

выход 2-го датчика рН последовательно через НРП связан параллельно с 1-ым регулятором, рН по отклонению и с 2-ым суммирующим блоком с заданием по рН (признак

XXVII);

выходе первого регулятора рН по отклонению соединен с 2-ым входом 1-го сумматора, выходе которого связан с 1-ым входом 1-го ЛЭ- ИЛИ-НЕ (признак XXVIII);

выход с 1-го позиционного регулятора по знаку отклонения рН связан с 2-ым входом 1-го ЛЭ ИЛИ-НЕ, параллельные выходы с которого соединены с 1-ым и 2-ым входами 2-го ЛЭ ЗАПРЕТ (признак XXiX);

выход с 1-го ЛЭ ЗАПРЕТ последовательно через 1-ый вход ЛЭ ИЛИ связан с 3-им входом 2-го ЛЭ ЗАПРЕТ, 1-ый выход с которого последовательно через ЭПП соединен с приводом 2-го ЗРК на линии подачи

кислотного реагента к щелевому СНПН (признак XXX);

2-ой выход с 2-го ЛЭ ЗАПРЕТ последовательно через ЭПП связан с приводом

1-го ЗРК на линии подачи щелочного реаген- та к щелевому СНПН (признак XXXI);

выход с 2-го датчика расхода через НРП соединен с 1-ым входом 2-го блока умножения выход с которого связан с 1-ым входом

2-го сумматора (признак XXXII);

выход с 2-го суммирующего блока с заданием по рН параллельно направлен с 2-му входу 2-го блока умножения и к входу 2-го позиционного регулятора по знаку отклонения рН (признак XXXIII);

выход с 3-го датчика рН последовательно через НРП и 2-ой регулятор рН по отклонению соединен с 2-ым входом 2-го сумматора, выход с которого соединен с 1- ым входом 2-го ЛЭ ИЛИ-НЕ , а к 2-му входунаправлен выход с 2-го позиционного регулятора по знаку отклонения рН (признак XXXIV);

параллельные выходы с 2-го ЛЭ ИЛИ- НЕ направлены к 1-му и 2-му входам 3-го

ЛЭ ЗАПРЕТ, 1-ый выходе, которого последовательно через ЗПП соединен с приводом 4-го ЗРК на линии подачи кислотного раствора к щелевому СНОН (признак XXXV); 2-ой выход с 3-го ЛЭ ЗАПРЕТ последовательно через ЭПП связан с приводом 3-го ЗРК на линии подачи щелочного раствора к щелевому СНОН (признак XXXVI);

выход с датчика уровня в ПНС последовательно через НРП параллельно соединен

с входом 1-го регулятора, 1-го, 2-го и 3-го БЗ уровня (признак XXXVII);

выход с регулятора уровня параллельно направлен к 1-му входу 3-го ЛЭ ИЛИ-НЕ. а через ЭПП к приводу ТХК (признак

XXXVIII);

выход с датчика давления последовательно через НРП и 1-ый вход регулятора давления, ЭПП связан с приводом ЗРК давления (признак XXXIX);

дискретный выход с 1-го БЗ уровня через 1-ый вход 1-го ЛЭ ПАМЯТЬ параллельно соединен с 2-ым входом 3-го ЛЭ ИЛИ-Н Е и через ЭПП с приводом ОК на напорной линии насоса (признак XL);

дискретный выход с 2-го БЗ уровня последовательно направлен через 1-ый вход 2-го ЛЭ ПАМЯТЬ параллельно к 2-му входу МП управления двигателем насоса и к 2-му оходу ЛЭ ИЛИ (признак XLI);

дискретный выход с 3-го БЗ уровня параллельно соединен с 1-ым пходом МП управления двигателем насоса, 2-ми входами 1-го и 2-го ЛЭ ПАМЯТЬ (признак XLII);

аналоговый выход с БЗ давления связан через 3-ий вход 3-го ЛЭ ИЛИ-НЕ с 2-ым

входом регулятора давления (признак XLill), Таким образом, отличительными признаками предложенного технического решения являются:

1) введение новых конструктивных элементов (признаки: I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV. XV);

2) наличие новой взаимосвязи между элементами установки (признаки: .XVI- XLIII):

Из вышеперечисленных отличительных признаков: I-V, VII, VIM, X-XIV и XVIII - последние хотя и относятся к новым по отношению к прототипу, но часто встречаются: в других источниках научно-технической .и патентной литературы.

Так/признак I по использованию щелевых струйных насосов (ЩСН) на стадиях предварительной и окончательной нейтрализации известен из а.с. № 1201556, где приведено его конструкционное исполнение с указанием широкой области применения.

Признак I по установке на напорной линии параллельно соединенных ОК и ДК последовательно с ТХК известен из положительного решения от 29,06,89 по заявке № 4416737 приоритетом от 22.03.88, где он применяется в системе автоматического управления реактором полунепрерывного действия (РПНД) для стабилизации температурного режима по регулируемой подаче дозируемого компонента из мерника и в качестве противоаварийной защиты по отсечке подачи компонента при аномальном повышении температуры.

Признак.Hi по дополнительному снаб- 2-ым датчиком расхода нейтрализованной среды применяется в каскадной

автоматической системе регулирования КАСР) температуры жидкости в парожидко- стном теплообменнике с регулятором соотношения расходов во внутреннем контуре

см, книгу: (Автоматическое управление в химической промышленности).

Признак IV по снабжению установки датчиком, НРП, регулятором, БЗ и ЗРКдав- 5 ления нейтрализованной среды известен из книги; Обновленский П.А. и др. Системы защиты потенциально опасных процессов химической технологии, Л.о.: Химия, 1978,224 с, где на с.217, рис.4-1 б он используется в

10 схеме управления процессом получения реактива Гриньяра.

Признак V по снабжению ЗРК с различными расходными характеристиками и пропускной способностью и признак XV по

15 оснащению 3-мы БЗ по достижению соответствующих значений уровня, известны из а.с. 1230667, где он применяется в системе стабилизации температуры в РПНД по по- даче дозируемого компонента из расходной

0 с переменным гидростатическим давлением.

Признак VII по введению 2-го регулятора по отклонению рН на выходе установки известен в блок-схеме автоматизации не5 прерывного процесса производства карба- мидных смол по жидкофазному методу.

Признак VIII по установке 2-го множителя известен по схеме регулирования двух расходов с изменением их соотношения в 0 широком диапазоне из книги: Шински Ф., Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов. - М.: Химия, 1974, - 336 с./ с.158, рисЛ/1-10 - предназначенного для расширения возмож5 нрсти увеличения измерения соотношения

. -расходов.

. Признак X по введению 2-х сумматоров встречается в схеме автоматического -регулирования давления в реакторе полимери- 0 зации этилена.

Признак XI по применению ЛЭ ИЛИ известен из а.с, 1194862, где он используется в устройстве автоматической защиты процесса нитрования для реализации мажо5 ритарного принципа 2 из 3 при выработке противоаварийных управляющих воздействий.

Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах се0 рии ЭТ. М-Л.: Энергия, 1966. - 144 с, где на с.116, рис.64 поз. 1 и 8 они используются в схеме автоматизированного запуска дизель-генераторного агрегата стадии.

Признак XIII по применению 3-х ЛЭ

5 ЗАПРЕТ и признак XIV по использованию 2-х ЛЭ ПАМЯТЬ известен из а.с. 1487693, где они введены в устройство автоматического управления кристаллизатором периодического действия.

Признак XVIИ по соединению 2-го выхода с ТХК через возвратный патрубок с приемником нейтрализуемой среды известен из книги: П.А.Обновленский. Эффективность автоматического управления химико- технологическими процессами, - Л,: Машиностроение, 1969,-160 с, где на с. 145, рис.2 он используется на установке нитрования с дистанционным управлением.

Остальные отличительные признаки: VI, IX, XVI, XVII, XIX-XIII - являются абсолютно новыми и неизвестными авторам из других информационных источников научно-технической и патентной литературы.

В данном техническом решении извест- ные признаки: I-V, VII, VIII, X-XV, XVIII - реализуют свои непосредственные свойства, но в совокупности с остальными новыми признаками: VI, IX, XVI-, XVII t XIX-XLIll - они позволяют всей совокупности отличитель- ных признаков, указанных в формуле изобретения, достичь существенного положительного эффекта -повысить точность стабилизации рН нейтрализованной среды и исключить перерасход нейтрализующих реагентов.

В порядке обоснования соответствия отличительных признаков критерию Существенные отличия приводим следующие доказательства.

1. Процесс нейтрализации ввиду суще- ственной нелинейности расхода нейтрализующей среды в окрестности точки нейтрализации рН 7 и значительного диапазона изменения ее кислотных и щелочных свойств является весьма сложным, не по- зволяющим ограничиться одноконтурной системой стабилизации рН, функционирующей лишь по отклонению регулирующего параметра, так как в точке нейтрализации статическая .характеристика системы при- ближается к свойствам релейного элемента, что требует весьма незначительного коэффициента усиления регулятора.

2. Использование ЩСН для нейтрализации сточных промышленных сред позволяет свести к минимуму время пребывания жидкости в системе, что исключает транспортное запаздывание в работе системы регулирования и улучшает качество стабилизации рН, так как при высоких скоростях реакции нейтрализации в ЩСН практически обеспечивается полнота их протекания.

3. Очевидным и несомненным преимуществом применения ЩСН в задачах нейт- рализации сточных вод является естественное сочетание в.нем следующих положительных качеств:

3.1. Простота конструкции. . 3.2. Отсутствие движущихся частей.

3.3. Сочетание эжекционных (отсасывание нейтрализующих реагентов) и инжекци- онных (нагнетание нейтрализуемых сред) свойств.

3.4. Выполнение функций статического смесителя.

4. Естественное существование.сакуума в ЩСН.сводит на нет влияние переменных значений уровней исходных реагентов в РЕКР и РЕЩР из их расход, и его текущее значение будет целиком определяться степенью открытая ЗРК, его пропускной способностью и расходной характеристикой. Это способствует более устойчивому режиму управления процессом нейтрализации.

5. Особенность функционирования ЩСН, в котором сопло представляет собой центральную щелевую насадку, выполненную в виде нескольких концентрически вставленных друг в друга колец разных диаметров с осевым передним смеа(ением каждого, состоит в том, что струя нейтрализуемой среды, истекающая из каждого кольцевого канала сопла создает вокруг себя вакуум. Благодаря возникновению дополнительного вакуума, а также наличию трения и импульсному обмену активной струей (нейтрализуемой жидкостью) захватывается так называемая пассивная среда,- нейтрализующие реагенты, подаваемые в камеру всасывания ЩСН. Активная (нейтрализуемая) среда, затягивается вовнутрь каждого поверхностного слоя щели, способствует и быстрой миграции туда пассивной (нейтрализующей) среды, В свою очередь пассивная среда, впрессовываясь в образуюидоеся слои, перенасыщает собой активную среду, осуществляя, таким образом, полноту смещения нейтрализуемой среды и нейтрализующего реагента самого процесса нейтрализации. Для ЩСН с такой насадкой уже приемлемо даже небольшое разрежение, при котором он успешно функционирует, и тот широкий диапазон скоростей истечения в насадке, который он допускает. Это обеспечивает стабилизацию рН с высокой динамической точностью в условиях воздействия переменной нагрузки на установку нейтрализации.

6. Регулирование уровня в ПНС позволяет обеспечить непрерывный режим работы установки вне зависимости от количества поступающей среды на нейтрализацию без необходимости частого останова,и последующего пуска установки, что положительным образом сказывается ка качестве нейтрализации сточной среды.

7. Применение ДК на напорной линии насо са подачи нейтрализуемой среды, включенного параллельно ОК, исключает холостой режим работы установки при опорожненном ПНС, что возможно при односменной и двухсменной работе, а также в выходные и праздничные дни, когда нейтрализуемая среда с производства не поступает.

При этом варианте в случае пониженно- 5 го значения уровня в ПНС ОК на напорной линии будет полностью закрыт и тогда нейтрализуемая среда начнет подаваться только через ДК, Когда же уровень нейтрализуемой среды в ПН С достигнет нулевой отметки, насос 10 подачи среды к ЩНС остановится. Для успешного функционирования системы нейтрализации в предостановочном режиме пропускная способность ДК выбирается меньшей пропускной способности ОК.15

8. С целью исключения колебания вакума в ЩСН при изменении расхода нейтрализуемой среды подаваемой насосом на нейтрализацию, в системе необходимо реализовать контур стабилизации давления. 20 Для этого на выходе установки размещается ЗРК с воздействием на его приводной механизм по сигналу от системы регулирования . указанного параметра.

Поскольку при стабилизации уровня в ПНС меняется расход нейтрализуемой среды в широком диапазоне, то соответствующим образом подвержено колебанию и давление нейтрализованной среды на выхо- 30 де установки. Чтобы этого не происходило, задание по давлению корректируется с учетом сигнала с регулятора уровня в ПНС, предотвращая, та ким образом, появление возмущающего воздействия со стороны из- 35 менения расхода. Это успешно решается применением каскадной системы стабилизации давления (КССД), где внутренний контур осуществляет стабилизацию данного параметра, а внешний корректирует зада- 40 ние по давлению с учетом величины и знака отклонения уровня;

9. Для стабилизации рН среды в точке нейтрализации с высокой динамической точностью целесообразно использовать две 45 автономные системы регулирования: предварительной и окончательной нейтрализации с использованием в каждой системе ЗРК с различной расходной характеристикой (линейной и логарифмической) и различ- 50 ной пропускной способностью (большой и алой). Особенность функционирования лапана с линейной расходной характеритикой и большой пропускной способнотью применяемого для СНПН, состоит в 55 ом, что при больших значениях произведения F- Д Q (где F - расход нейтрализуемой ,реды,Др - величина отклонения значения рН от точки нейтрализации), коэффициент

передачи системы автоматически уменьшается, несмотря на то, что характеристики самой системы измерения рН имеет практически релейную зависимость, т.е. большой коэффициент усиления. Применение клапанов с логарифмической характеристикой и меньшей пропускной способностью для СНОН связано с тем, что их статическая характеристика около точки нейтрализации становится адекватной самой криврй нейтрализации, а коэффициент передачи клапана, являясь функцией действительного расхода нейтрализующего реагента, автоматически обеспечивает адаптивность системы стабилизации рН в точке нейтрализации.

10. Поскольку на установку нейтрализации поступает нейтрализуемая среда с различными значениями расхода и рН, которые являются значительными возмущающими воздействиями могущими вызвать неустойчивый режим контура регулирования рН по отклонению, необходимо и на стадии предварительной и на стадии окончательной нейтрализации использовать комбинированную систему стабилизации рН, в несколько раз повышающую точность стабилизации рН.

11. Так как возможно поступление в ПНС нейтрализуемой среды с производства с кислотными или щелочными свойствами, то для нейтрализации такой среды требуется использовать избирательный принцип управления по подаче нейтрализующих реагентов, как дополнение к комбинированной системе управления по стабилизации рН у каждого ЩСН. При рН 7 в качестве управляющего воздействия служит подача кислого реагента, а при рН 7 - щелочного.

12. Следует иметь ввиду, что после СНПН предварительной нейтрализации возможно за счет подачи одного из нейтрализующих реагентов возрастание) расхода нейтрализуемой среды. Поэтому для точной выработки корректирующего сигнала по управляющему воздействию на стадии окончательной нейтрализации (для СНСН) необходимо учитывать и возросший расход на выходе СНПН.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующими рисунками:

1) Функциональной- схемой АУНД для процесса нейтрализации (фиг. 1).

2) Структурной схемой избирательно- комбинированной системы регулирования рН на предварительной стадии нейтрализации (СИ.КП) (фиг.2).

3) Структурной схемой избирательно-, комбинированной системы стабилизации

рН на окончательной стадии нейтрализации (СИКОНфиг.З).

4) Структурной схемой двухконтурной системы управления уровнем (СДСУ) в ПН С и КССД нейтрализованной среды на. установке (фиг.4).

АУНД, предназначенная для нейтрализации сточных вод промышленных предприятий, включает (фиг.1) в себя следующее оборудование: приемник ПНС 1 нейтрализуемой среды 2; расходные емкости: РЕКР

3 кислого 4 и РЕЩР 5 щелочного 6 реагентов: насос 7 с двигателем 8 подачи нейтра- лизуемой среды на нейтрализацию. Подающие патрубки 9, 10 и 11 предназначены соответственно для заполнения ПНС 1 нейтрализуемой средой 2, поступающей с производства, а РЕКР 3 и РЕЩР 5 - кислым

4 и щелочным 6 реагентами, подающими из аппаратов, предназначенных для их приготовления требуемой концентрации,

На напорной линии 12 насоса 7 последовательно установлены: ДК 13 и ОК 14 с параллельным включением, ТХК 15, струйные насосы: СНПН 16 и СНОН 17, ЗРК 18 стабилизации давления нейтрализуемой среды внутри установки. Второй выходной патрубок ТХК 15 соединен с возвратным патрубком 19 циркуляции части нейтрализ уемой среды в насосной системе для более точной стабилизации ее давления на уста- новке вне зависимости от диапазонов коле- . бания нагрузки,

Для измерения уровней нейтрализуемой среды 2 в ПНС 1 предназначен датчик уровня 20, кислого реагента 4 в РЕКР 3 - датчик уровня 21, а щелочного раствора 6 в РЕЩР-датчик уровня 22, Контроль расхода и рИ нейтрализуемой среды, подаваемой к СНПН 16 реализуется с помощью датчиков расхода 23 и рН 24, а поступающей к СНОН 17 - посредством датчиков расхода 25 и рН 26. На выходе с СНОН 17 измеряется рН и давление среды посредством датчиков рН 27 и давления 28,

Выходы с перечисленных датчиков свя.заны с соответствующими НРП 29-37, вырабатывающими унифицированный электрический сигнал для свода полученной информации в МПУ 38.t .

РЕКР 2 заполняется приготовленным кислым реагентом 4 через ОК 39, а РЕЩР 5 - щелочным реагентом 6 через ОК 40.

К СНПН 16 в качестве пассивной среды подводится через ЗРК 41 с линейной расходной характеристикой кислый реагент А а через ЗРК 42 с такой же характеристикой - щелочной реагент 6. К СНОМ 17 в качестве пассивной среды через ЗРК43 слогарифмической расходной характеристикой поступает кислый реагент, а через ЗРК 44 с такой же характеристикой - щелЪчной реагент 6. Причем, условные проходы ЗРК 41 и 42 значительно бо/илие условных проходов ЗРК43

и 44.

Управление О К и ЗРК с пневматическими приподними механизмами реализуется через ЭПП по команде с МПУ 38 (Yi - Yg). Для упрояпения двигателем 8 насоса 7

0 служит МП 54, выполняющий логическую функцию ПАМЯТЬ. Цифрами 55, 56 и 57 обозначены текущие значения уровней нейтрализуемой среды и нейтрализующих реагентов соответственно в ПНС 1, РЕКР 3 и

5 РЕЩР 5; буквами с цифровыми индексами: Xi - -- информационные сигналы, поступающие с некоторых датчиков через свои НРП к МПУ 38;

командные сигналы, вырзбаты0 ваемые МПУ 38;

цифрами 58-66 обозначены информационные сигналы, поступающие непосредственно с НРП на входы МПУ 38, а 67 и 68 командные сигналы, вырабатываемые МПУ

5 38 для управления через ЭПП 45 и 53 приводом ЗРК 15 и 43.

В П1-1С.1 буквенными индексами обозначены:

LB - верхний уровень нейтрализуемой

0 среды, при котором включается насос подачи ее на установку.

U - регулируемый уровень нейтрализуемой среды.

LH - нижний уровень, по достижении

5 которого ОК 14 полностью перекрывается, ТХК 15 переключается на возврат нейтрализуемой среды в ПНС 1.

LO - нижний уровень, при котором происходит отключение насоса подачи нейтра0 лизуемой среды и перекрытие ЗРК 41-44.

Структурная схема СИКП (фиг.2) состоит из первых: БЗ 69 по определению величины и знака отклонения рН поступающей нейтрализуемой среды, блока умножения 70, ре5 гулятора рН по отклонению 71, сумматора 72, позиционного регулятора рН 73, ЛЭ ИЛИ-НЕ 74, ЛЭ ЗАПРЕТ 75 и ЛЭ ИЛИ 76, а также 2-го ЛЭ ЗАПРЕТ 77.

Структурная схема СИ КО (фиг.З) состоит

0 из вторых: БЗ 78 по определению величины и знака отклонения рН нейтрализуемой среды, блока умножения 79, регулятора по отклонению рН 80, сумматора 81, позиционного регулятора рН 82 и 2-го ЛЭ ИЛИ-НЕ2 83, а

5 также 3-го ЛЭЗАПРЕТз 84.:

Структурная схема СДСУ и КССД нейтрализуемой среды представлена на фиг.4. Она состоит из регулятора уровня 85 в ПНС 1, регулятора давления 86, 1-го 87, 2-го 88 и 3-го 89 БЗ значений уровня в ПНС 1, БЗ 90

значения давления па АУНД и 3-го ЛЭ ИЛИ- НЕз 91, 1-го ЛЭ ПАМЯТЬ2 92 и 2-го ЛЭ ПА- МЯТЬзОЗ.

Работу АУНД для процесса нейтрализации осуществляют следующим образом.

Из ПНС 1 (фиг.1) нейтрализуемая среда насосом 7 по напорному патрубку 12 подается последовательно через параллельно соединенные ДК 13 и OK 14.TXK 15 с частичным возвратом по патрубку 19с ПНС 1,1-ые датчики контроля расхода 23 и рН 24, СНПН

16. 2-ые датчики расхода 25 рН 26, СИОН

17. 3-ий датчик рН 27 и датчик давления 28.

При изменении расхода и рН подаваемой нейтрализуемой среды сигналы с датчиков 23 и 24 через НРП 32 и 33 поступают на вход МПУ 38, в которой реализуется С1/1КП р.Н для СНПН 16. Входные сигналы 59 и 60 поступают на соответствующие 1-ые БЗ при рН 69 и блок умножения 70(фиг.2)для определения знака отклонения рН отточки нейтрализации (рН 7) и величины возмущающего воздействия с учетом расхода и отклонения рН нейтрализуемой среды длл выработки корректирующего сигнала регулятора рН 71.

Выходной сигнал с 2 1-го БЗ по рН 69 параллельно поступает на 2-ой вход 1-го блока умножения и на вход 1-го позиционного регулятора рИ 73. Сигнал с выхода 2-го блока умножения 70, где определяется величина и необходимость ввода корректирующего воздействия 1-му регулятору рН 71, направляется параллельно на входы 1-го сумматора 72, где происходит, сложение полученного сигнала с выходным сигналом регулятора рН 71 и 2 1-го ЛЭ ЗАПРЕТА 75, где вырабатывается дискретный двоичный сигнал в зависимости от значения рассчитанного произведения (F AQ)3, определяющего целесообразность подключения к управляющему воздействию ЗРК 41 и 42 СНПН 16. При значении текущего произведения (F- A Q)r (F- Д Q)3 необходимость включения СНПН 16 в контур управляющего воздействия для нейтрализации рН поступающей среды, полностью отпадает, так как величина возмущающего воздействия незначительна и с такой нагрузкой справится СНОН 17 со своей CI/1KO (фиг.З). Сигнал с выхода 1.-го сумматора 72 направляется к 1-му входу 1-го ЛЭ ИЛИ-HEi 74 в виде управляющего воздействия на приводы ЗРК 41 или 42,

С 1-го позиционного регулятора 73 сигнал поступает, с зависимости от знака отклонения рЫ, в виде дискретного управляющего на 2-ой вход 1-го ЛЭ ИЛИ- HEi 74 и при рН 7 управляющий сигнал с 1-го сумматора 72 направлен на подачу ще- почно го раствора из РЕЩР 5, воздействуя

на привод ЗРК 41 (канал YS), а при рН 7 управляющий сигнал направлен на подачу кислого раствора из РЕКР 3. воздействуя на привод ЗРК 42 (канал Y4).

5На вход ЛЭ ИЛИ 70 поступает два запрещающих сигнала: один от 1-го ЛЭ ЗА- ПРЕТ-i 75 при наличии неравенства, когда (F Д Q)T (F Д О}з, а второй (канал Ya) от второго БЗ 88 (фиг.4) по уровню в ПНС

0 1 при полном ее опорожнении.

Выходной сигнал с ЛЭ ИЛИ 76 поступает в качестве запрещающего 2-му ЛЭ ЗАПРЕТ, для блокировки выработки управляющего воздействий на приводы ЗРК

5 41 и 42, что случается при двух вариантах: когда произведение (F ДО)т незначительно и когда нейтрализуемая среда в ПНС 1 отсутствует.

На стадии окончательной нейтрализа0 ции (фиг.З), реализуемой на СНОН 17 с помощью СИКО, сигналы с 2-ых датчиков расхода 25 и рН 26 и 3-го датчика рН 36 через свои НРП 34, 35 и 36 поступают на вход МПУ 38. Входные сигналы 63 и 64 по5 ступает на соответствующие 2-ые БЗ по рИ 78 и блок 79 умножения для определения знака отклонения рН от точки нейтрализа- дии (рН 7) и величины возмущающего воздействия с учетом расхода и отклонения рН

0 нейтрализуемой среды для выработки корректирующего сигнала регулятору рН 80,

Выход со 2-го БЗ по рН 78 связан параллельно со 2-ым входом 2-го блока умножения 79 и со входом 2-го позиционного

5 регулятора рН 82.

Выход со 2-го блока умножения 79, в котором определяется величина корректирующего воздействия 2-му регулятору рН

80. как компенсация возмущения со сторо- 0 ны отклонения параметров нейтрализуемой среды, поступающей на вход СНОН 17, направляется на второй вход 2-го сумматора

81. На 1-ый его вход поступает выходной сигнал с 2-го регулятора 80 по отклонению

5 phi нейтрализуемой среды на выходе СНОН 17. Выход со 2-го сумматора 81 направляет- . ся к 2-му ЛЭ ИЛИ-НЕ 2 83 в виде управляющего сигнала воздействия на приводы ЗРК 43 или 44.

0 Со 2-го позиционного регулятора 82 в зависимости от знака отклонения рН поступает дискретный избирательный сигнал 2- муЛЭИЛИ-НЕг83,иприрН 7управляющий сигнал направлен на подачу щелочного рас5 твора из РЕКР 5, воздействия на привод ЗРК 43 (канал 68), а при рН 7 управляющий сигнал направлен на подачу кислого раствора из РЕКР 3, воздействуя.на привод ЗРК44 (канал YC).

Выходные сигналы с 2-го ЛЭ ИЛИ-НЕг 83 проходят через 3-ий ЛЭ ЗАПРЕТз 84, запрещающий сигнал (канал Ya), которому поступает с 2-го БЗ по уровню 88 в ПНС 1 (фиг.4), когда нейтрализуемая среда в нем отсутствует.

Стабилизация уровня нейтрализуемой среды в ПНС 1 на отметке U осуществляется с помощью регулятора уровня 85 (фиг.4) по сигналу с датчика уровня 20 через НРП 29 (канал 58) (фиг.1) воздействием на привод ТХК 15 через ЭОП 45 (канал 67) за счет перераспределения потока нейтрализуемой среды, подаваемой для нейтрализации последовательно к СНПН 16 и кСНОН 17 и возвращаемой по патрубку 19 обратно в ПНС1.

При понижении уровня до отметки LH в случае прекращения поступления нейтрализуемой среды с производства,.когда ТХК 15 перекрыт по команде с .регулятора 85 на полный возврат потока обратно в ПНС 1, с 1-го БЗ уровня 87 поступает через 1-ый ЛЭ ПАМЯТЬ, 92 сигнал параллельно через ЭПП 46 (канал Уз) на привод ОК 14 для его закрытия и на 3-ый ЛЭ ИЛИ-НЕз 91 для отключения от регулятора давления 86 нейтрализуемой среды в системе выработки корректирующего сигнала с регулятора уровня 85 и подключения к регулятору давления 86 БЗ по давлению 90. В этом случае поток нейтрализуемой среды поступает к СНПН 16 и к СНОН 17 только через ДК 1.3 с дальнейшим понижением уровня в ПНС 1. При достижении уровнем среды нулевой отметки когда ПНС 1 полностью опорож1- нен, с 2-го БЗ уровня 88 поступает команда (канал Y2) на МП 54 через 2-ой ЛЭ ПАМЯТЬ. 93 на отключение двигателя 8 насоса 7 подачи нейтрализуемой среды на установку 2- му ЛЭ ЗАПРЕТ2 77 последовательно через ЛЭ ИЛИ 76 на закрытие ЗРК 41 и 42 СНПН 16 и 3-му ЛЭ ЗАПРЕТз 84 на закрытие ЗРК 43 и 44 СНОН 17.:

При поступлении нейтрализуемой среды с производства в ПНС 1, когда уровень ее повышается до отметки LB с 3-го БЗ 89 по уровню поступит команда параллельно МП 54 (Yi) на включение двигателя 8 насоса 7 подачи нейтрализуемой среды на установку, снятие блокировки с 1-го ЛЭ ПАМЯТЬ 1 92 (открытие ОК 14 и соединение выхода регулятора уровня 85 в качестве задания

регулятору давления 86) и снятие блокировки с 2-го ЛЭ ПАМЯТЬа 93 (получение разрешающих сигналов на включение двигателя 8 насоса 7 и управление ЗРК 41, 42, 43 и 44).

Для регулирования давления нейтрализуемой среды на установке сигнал с датчика давления 28 через НРП 37 по импульсной линии 65 поступает на вход МПУ 38, где реализуется регулятор давления 86 (фиг.4) с

коррекцией задания по выходному сигналу с регулятора давления по импульсной линии Yy поступает через ЭПП 52 на привод ЗРК 18, управляя расходом нейтрализованной среды на выходе установки, стабилизируя

тем самым в ней давление. Для подачи кислого 4 и щелочного 6 растворов в РЕКР 3 и РЕЩР 5 предназначены позиционные регуляторы, реализованные в МПУ 38, Выходной сигнал с датчика уровня 21 через НРП 30

поступает по импульсной линии 61 на вход МПУ 38, выход которого через ЭПП 47 по импульсной линии Ye воздействует на привод О К 39 подачи кислотного раствора из аппарата предварительного его приготовления по патрубку 10.

Выходной сигнал с датчика уровня 20 через НРП 31 поступает по импульсной линии 62 на вход МПУ 38, выход с которого через ЭПП 48 по импульсной линии Yg воздействует на привод ОК 40 подачи щелочного раствора из аппарата предварительного его приготовления.

Реализация предложенного технического решения может быть осуществлена на

базе серийных средств автоматизации промышленного назначения; в частности,регулирующих микропроцессорных контроллеров типа Ремиконт Р-122 (см. книгу: Промышленные приборы и средства автоматизации.

Справочник / под ред. В,В.Черенкова, -Л.о.: Машиностроение, 1987. - 847 с// с. 528- 533).

Потребуется лишь .конструктивная проработка щелевого СРН и его изготовление,

не отличающиеся особой сложностью.

Использование предложенного технического решения позволит успешно решить экологическую задачу как по нейтрализации с высокой точностью промышленных сточных вод ± 0,5 рН с широким спектром изменения рН,так и исключить перерасход нейтрализующих реагентов на 10-15%.

Формула изобретения Автоматизированная установка непрерывного действия для процесса нейтрализации, содержащая приемную емкость

нейтрализуемой среды, расходные емкости кислотного и щелочного реагентов, аппарат нейтрализации, патрубки подачи нейтрализуемой среды и нейтрализующих реагентов,

насос подачи нейтрализуемой среды на нейтрализацию, первые датчики расхода и рН нейтрализуемой среды, второй датчик рН нейтрализованной среды, три датчика уровня кислотного и щелочного реагентов в соответствующих расходных емкостях, а также нейтрализуемой среды в приемной емкости, нормирующие преобразователи соответствующих параметров, первый регулятор рН, первый и пторой регуляторы уровня нейтрализующих реагентов в соответствующих расходных емкостях, первый блок умножения, микропроцессорное устройство, электропневматические преобразователи, первые два регулирующих клапана с различными пропускной способностью и расходной характеристикой, причем регулирующий клапан с большей пропускной способностью, обладающий линейной расходной характеристикой, параллельно подсоединен к клапану с меньшей пропускной способностью, но обладающему логарифмической расходной характеристикой, ус- тановленных на линиях подачи нейтрализующих реагентов к аппарату для нейтрализации, магнитный пускатель двигателя насоса подачи нейтрализуемой среды, отсечные клапаны на линиях подачи нейтрализующих реагентов в соответствующие расходные емкости, причем выход с первого датчика уровня кислотного реагента последовательно через нормирующий преобразователь, позиционный регулятор, электропневматический преобразователь соединен с приводом отсечного клапана на линии подачи в свою расходную емкость .кислотного реагента, а выход с второго датчика уровня последовательно, через нормирующий преобразователь, позиционный регулятор, электропневматический преобразователь связан с приводом отсечного клапана на линии подачи в свою расходную емкость щелочного реагента, о т л и ч а ю щ и- й с я тем, что, с целью повышения точности стабилизации рН нейтрализуемой среды и исключения перерасхода нейтрализующих реагентов в ней ппарат нейтрализации выполнен в виде щелевых струйных насосов предварительной и окончательной нейтрализации, на напорной линии насоса установлены параллельно соединенные отсечной и дроссельный, а последовательно с отсечным расположен трехходовой клапаны, дополнительно снабжена вторым датчиком расхода нейтрализуемой среды, датчиком, нормирующим преобразователем, регулятором, блоком задания и запорно-регулирую- щим клапаном давления нейтрализованной среды, вторыми двумя запорно-регулирую- щими клапанами с различными расходными

характеристиками и пропускной способностью, первыми двумя суммирующими блоками с заданием по рН, вторым регулятором по отклонению рН на выходе установки, вто- 5 рым блоком умножения, двумя позиционными регуляторами по знаку отклонения рН, двумя сумматорами, логическим элементом ИЛИ, тремя логическими элементами ИЛИ- НЕ, тремя логическими элементами ЗА- 0 ПРЕТ, двумя логическими элементами ПАМЯТЬ, тремя блоками задания по достижению соответствующего уровня в приемнике нейтрализуемой среды, причем выход с приемной емкости нейтрализуемой среды

5 последовательно через насос подачи, а на выходе его параллельно через отсечной клапан соединен с входным патрубком, а через дроссельный клапан - с первым выходом трехходового клапана, первый выход с трех0 ходового клапана соединен последовательно через первые датчики расхода и рН, щелевой струйный насос предварительной нейтрализации, вторые датчики расхода и рН, щелевой струйный насос окончательной

5 нейтрализации, третий датчик рН и датчик давления с запорно-регулирующим клапаном стабилизации давления на установке, второй выход с трехходового клапана через возвратный патрубок связан с приемником

0 нейтрализуемой среды, первый и второй за- порно-регулирующие клапаны большой пропускной способности и с линейной расходной характеристикой расположены на боковых патрубках камеры васывания щеле5 вого струйного насоса предварительной нейтрализации, третий и четвертый запор- но-регулирующие клапаны меньшей пропускной способности и с логарифмической расходной характеристикой установлены на

0 боковых патрубках камеры всасывания щелевого струйного насоса окончательной нейтрализации, выходе расходной емкости кислотного реагента параллельно соединен с первым и третьим запорно-регулирующи5 ми клапанами щелевых струйных насосов предварительной и окончательной нейтрализации, а выход с расходной емкости щелочного раствора параллельно соединен с вторым и четвертым запорно-регулирующи0 ми клапанами щелевых струйных насосов предварительной и окончательной нейтра- лизации, выход с первого датчика расхода последовательно через нормирующий преобразователь связан с первым входом пер5 вого блока умножения, выход с первого датчика рН соединен последовательно через нормирующий преобразователь с первым суммирующим блоком с заданием до рН, выход с которого параллельно связан с

вторым входом первого блока умножения и с входом первого позиционного регулятора по знаку отклонения рН, выход с первого блока умножения параллельно соединен с первым входом первого сумматора и с входом первого логического элемента ЗАПРЕТ, выход с второго датчика рН последовательно через нормирующий преобразователь связан параллельно с первым регулятором рН по отклонению и с вторым суммирующим блоком с заданием по рН, выход с первого регулятора рИ по отклонению соединен с вторым входом первого сумматора, выход с которого связан с первым входом первого логического элемента ИЛИ- НЕ, выход с первого позиционного регулятора по знаку отклонения рН связан с вторым входом первого логического элемента ИЛИ-НЕ, параллельные выходы с которого соединены с первым и вторым входами второго логического элемента ЗАПРЕТ, выход с первого логического элемента ЗАПРЕТ последовательно через первый вход логического элемента ИЛИ связан с третьим входом второго логического элемента ЗАПРЕТ, первый выход с которого последовательно через электропневматический преобразователь соединен с приводом второго запорно-регулирующего клапана на линии подачи кислотного реагента к щелевому струйному насосу предварительной нейтрализации, второй выход с второго логического элемента ЗАПРЕТ последовательно через злектропневматический клапан связан с приводом первого запорно- регулируюа его клапана на линии подачи щелочного реагента к щелевому струйному насосу предварительной нейтрализации, выход с второго датчика расхода через нормирующий преобразователь соединен с первым входом второго блока умножения, выход с которого связан с первым входом второго сумматора, выход с второго суммирующего блока с заданием по рН параллельно направлен к второму входу второго блока умножения и к входу второго позиционного регулятора по знаку отклонения рН, выход с третьего датчика рН последовательно через нормирующий преобразователь и второй регулятор рН по отклонению соединен с вторым входом второго сумматора, выход с которого соединен с первым входом второго элемента 1/Ш1/1-НЕ, а к второму входу

направлен выход с второго позиционного регулятора по знаку отклонения рН, параллельные выходы с второго элемента ИЛИ- НЕ направлены к первому и второму входам

третьего элемента ЗАПРЕТ, первый выход с которого последовательно через электропневматический преобрззозатель соединен с приводом четвертого запорно-регулирующего клапана на линии подачи кислотного

раствора к щелевому струйному насосу окончательной нейтрализации, второй выход с третьего элемента -3 АП PET последопа- тельно через электропневматический преобразователь связан с приводом третьего запорно-регулирующего клапана на линии подачи щелочного раствора к щелевому струйному насосу окончательной нейтрализации, выход с датчика уровня в приемнике нейтрализуемой среды последовательно через нормирующий преобразователь параллельно соединен с входом первого регулятора, первого, второго и третьего блоков задания уровня, выход с регулятора уровня параллельно направлен к первому

входу третьего элемента ИЛИ-НЕ, э через элегктропневматический преобразователь - к приводу трехходового/ клапана, выход с датчика давления последовательно соединен через нормирующий преобразователь и

первый вход регулятора давления, электропневматический преобразователь связан с приводом запорно-регулирующего клапана давления, дискретный выход с первого блока задания уровня через первый вход первого

элемента ПАМЯТЬпарзллельно Соединен с это рым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ и через электропневматический клапан с приводом отсечного клапана на напорной линии насоса, дискретный выход с второго

блока задания уровня последовательно через первый вход второго элемента ПАМЯТЬ соединен параллельно с вторым входами магнитного пускателя управления двигателем насоса и логического элемента ИЛИ,

дискретный выход с третьего блока задания уровня параллельно соединен с первым входом магнитного пускателя управления двигателем насоса, вторыми входами первого и второго элементов ПАМЯТЬ,

аналоговый выход с блока задания давления связан через третий вход третьего элемента ИЛИ-НЕ с вторым входом регулятора давления.

ы,

Ш

, 77

70

V

,7/

.73

74

76

,75,

&Ц

Р«г.Ј

%

to in

CN

т о .