Способ автоматического регулирования процесса подкисления природной воды Советский патент 1979 года по МПК C02F1/66 G05D27/00 C02F1/66 C02F101/10 C02F103/00 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов и может быть использовано в энергетике и коммунальном хозяйстве при управлении процессами подкисления природных вод. Известен способ автоматического регулирования процесса подкисления природной воды путем изменения соотношения расходов природной воды и раствора кислоты в смеситель в зависимости от величины рН подкислен ной воды порле смесителя 1. Но при регулировании процесса по известному способу не учитывается изменение состава природной воды, при изменении соотношения расходов природной воды и кислоты по величине рН подкисленной вода) вследствие недостаточ ной чувствительности рН-метра в обла ти кислых растворов и несовпадения области задания (требуемая остаточна щелочность) и области наилучшей информативности рН-метра (максимальной чувствительности и точности) нельзя добиться заданной точности соответствующей системы регулирования. Целью изобретения является повыше ние точности стабилизации величины рН подкисленной воды после смесителя Поставленная цель достигается тем, что в известном способе автоматического регулирования процесса подкисления природной воды путем изменения соотношения расходов природной воды и раствора кислоты в смеситель в зависимости от величины рН подкисленной воды после смесителя дополнительно байпасируют природную воду в обход смесителя при заданном соотношении расходов природной воды в смеситель и байпас, корректируют величину соотношения расходов природной воды и раствора кислоты в зависимости от величины электропроводности природной подкисленной воды после смесителя до конца байпаса по ходу воды. На фиг.1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ на фиг.2 показаны зависимости величин рН и электропроводности от щелочности (кислотности) воды; на фиг.З приведены измеряемые кондуметрическим датчиком величины сопротивлений в зависимости от содержания щелочи в воде; на фиг.4 показаны диапазоны задания по щелочности воды и диапазон заданной величины точности рассмат- -i риваемого способа. 3 Способ автоматического регулирова ния процесса подкисления природной воды осуществляют следующим образом. В смеситель 1 по трубопроводу 2 подают природную воду, для подкисления которой с помощью насоса 3 добав ляют раствор кислоты. Для одновремен кого обеспечения возможности измерения величины щелочности и поддержания указанной величины в ее заданном диапазоне природная вода байпасируется в обход смесителя 1 в определенном соотношении, определяемом положением вентиля 4. Для сглаживания возможных кратковременных выбегов по щелочности подкисленной воды на выходе смесителя 1 предусмотрен демпфирующий бак 5,Перед демпфирующи баком 5 установлен декарбониэатор 6 Расход природной воды в смесител 1измеряют с помощью датчика 7 расхо да и регулируют соотношение указанно го расхода с величиной расхода раст вора кислоты по сигналу с насоса 3 с помощью блока соотношения 8 через регулятор 9 и пусковое устройство 1 на насос 3, изменяя его производите ность. с помощью датчика 11 расхода кон ролируют расход природной воды в байпасной линии, устанавливая его с помощью дистанционного задатчика 12 воздействием на вентиль 4. Величину электропроводности подкисленной воды после смесителя 1 измеряют с помощью датчика 13 электропроводности и блока деления 1 Величину рН подкисленной воды после смесителя 1 определяют с помощью датчика 15 величины рН и втори ного прибора 16. Величину электропроводности прир ной воды определяют с помощью датчи ка 17 электропроводности и блока дел ния 18. Коррекцию расхода раствора кислот в смеситель 1 по электропроводности природной воды, электропроводности и величине рН подкисленной воды после смесителя 1 осуществляют с помощью блока суммирования 19, изменяя через корректирующий регулятор 20 задание блоку соотношения 8. При изменении расхода природной воды датчик 7 расхода изменяет сигна подаваемый на блох соотношения 8, чт вызывает появление сигнала рассогласования и срабатывание регулятора 9, что,в свою очередь, через пусковое устройство 10 изменяет подачу раство ра кислоты насосами 3 до тех пор, пока не восстановится заданное соотношение расходов природной воды и раствора кислоты. Таким образом, изменение расхода природной воды Гили раствора кислоты) компенсируется в основном малоинерционным стабилизиру щим контуром. При изменении концентрации дозируемого раствора кислоты 84 зменяются электропроводность и значение рН подкисленной воды, что приводит к изменению сигналов соответствующих датчиков 13,15, рассогласованию блока суммирования 19 корркктирующего контура и формированию воздействия корректирующего регулятора 20, изменяющего задание через блок соотношения 8 регулятору 9, который, изменяя (как и при возмущении расходом природной воды) подачу раствора кислоты, восстанавливает щелочность подкисленной воды на заданном значении . В , реализующей предлагаемый способ, как и в любой системе с дифференциальным сигналом, принимаются меры по компенсации транспортного рассогласования датчике электропроводности 7 и пускового устройства 10 (большое время прохождения пробы в первом по потоку устройстве 10, демпфирование). При дозировании раствора кислоты в природную щелочную воду щелочность воды уменьшается; при этом с изменением щелочности (Щ) (фиг,2,3) от 3,5 мг-экв/л и более до 0,50,25 мг.экв/л значение рН воды понижается, а величина электропроводности X воды практически не изменяется (не более, чем на 30 мк/сим/см). При дальнейшем дозировании раствора кислоты и уменьшении щелочности от 0,3 мг-экв/л до нуля значение рН резко уменьшается, электропроводность начинает незначительно увеличиваться; далее при повышении кислотности воды значение рН еще несколько снижается (при кислотности 00,5 мг.экв/л), а затем практически изменяется очень мало; электропроводность же, наоборот, начинает резко и линейно возрастать. Эти закономерности повторяются при различной электропроводности (и качестве) исходной природной воды, причем значение рН 3,5-4 (при щелочности равной нулю), а изменение электропроводности (щелочности) меньше нуля (и, соответственно, кислотности больше нуля) остается практически линейным с постоянным коэффициентом, не зависящим от качества исходной природной воды. Вследствие линейной зависимости в данном случае разность электропроводностей подкисленной и исходной природной воды не зависит от электропроводности исходной природной воды. Таким образом, рН-метр является хорошим информатором щелочности воды в области 0,2-0,5 мг-экв/л, датчик дифференциальной электропроводности является орошим информатором щелочности в обасти ее отрицательных значений, а уммарный (алгебраическая сумма) сигал этих датчиков несет информацию щелочности в диапазоне от - 3,5 до 3,5 мг-экв/л. Щелочность со знаками минус означает кислотность, причем наибольшая крутизна характеристики достигается в области от -0,5 цо +0,25-0,5 мгэкв/л.

Таким образом (фиг.4) область наилучшей информативности схемы, использующей суммарный сигнал величины рН и электропроводности, равна диапазону щелочности от -0,5 до 0,35 мг-экв/л, в этой области легче всего стабилизировать значение щелочности. Область заданного значения управляемого параметра, как отмечалось выше, изменяется от О,2 до 0,7 мг,экБ/л, Она определяется существующими нормами: щелочность меньше 0,2 мг-экв/л недопустима изза опасности коррозии, а щелочность больше 0/7 мг-экв/л из-за опасности накипеобразования. В этой области крутизна оптимальной характеристики, а потому и точность возможного управления невелика и не может быть обеспечена требуемая область заданных значений параметра.

Для этого область наилучшей информативности и задания согласовываются путем байпасирования части природной воды в обход смесителя при заданном .соотношении расходов природной воды в смеситель и байпас. В точке а (фиг.1) щелочность по1щерживается в пределах информативной области, а заданное соотношение расходов в смеситель 1 и байпас переместит значение щелочности в точке в в область задания.

Использование вместо разности электропроводностей разности сопротивлений для регулирования с большей точностью в данном случае непримениМО, т.к. в силу нелинейной (гиперболической) зависимости сопротивления датчика от солесодержания воды в нем разность сопротивлений датчиков на исходной и подкисленной воде зависит от электропроводности исходной воды (фиг.3).

Пpeдлaгae 1ый способ позволяет реализовать систему управления, использующую существующие серийные производственные датчики и аппаратуру, в частности позволяет отказаться от прямой

0 информации по щелочности, что существенно ввиду отсутствия надежного автоматического прибора, измеряющего непосредственно щелочность воды.

5

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования процесса подкисления природной воды путем изменения соотношения рас0ходов природной воды и раствора кислоты в смеситель в зависимости от величины рН подкисленной воды после смесителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

5 стабилизации величины рН подкисленной воды после смесителя, байпасируют природную воду в обход смесителя при заданном соотношении расходов природной воды в смеситель и байпас,

0 корректируют величину соотношения расходов природной воды и раствора кислоты в зависимости от величины электропроводности природной и подкисленной воды после смесителя до

5 конца байпаса по ходу воды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каталог фирмы Бабкок, ФРГ, 1965.

0

Q/г ff-l,OHcM у Ml си ем torn ) 10 сим I и « тз

Зо аннвл

W

J

1,0

имЛорногт/виая

1

0,

0,2 0 Jl

-as