Способ автоматического управления работой сгустителя

(5 4 ЕНИЯ Е ИЗ ОП ТЕМ 4:ОА 1 ",ИФ 7 ЩА инстит В. Ст С. Е.А шичев о ССС , 1975. СССР ПОСОБ АВТ ЕНИЯ РАБОТ зобретение о ческого уира может быть(54) С РАВЛ (57) И томат теля и ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВ.ЧАТИЧЕСКОГО УПОЙ СГУСТИТЕЛЯ осится к способам авения работой сгустипользовано при строиР 21 00 б 05 0 27 00 тельстве минеральных удобрении и в других отраслях промышленности. Применение изобретения позволит сократить потери жидкой фазы суспензии со шламом и повысить чистоту слива сгустителя. Способ автоматического управления осуществляется путем периодической разгрузки 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 шлама из сгустителя. 3 ил.5О15 Изобретение относится к способам автоматического управления работой,сгустителяи может быть использовано в производствеминеральных удобрений, химической и других отраслях промышленности.Целью изобретения является уменьшениепотерь жидкой фазы сусдензий со шламоми повышение чистоты слива сгустителя.На фиг, 1 представлена принципиальнаясхема системы автоматического управленияработой сгустителя, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - модульная структура вычислителя; на фиг. 3 - схема алгоритма управления окончанием разгрузки,Способ осуществляется следующим 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 8и зоной 9 осаждения. На трубопроводе 4разгрузки шлама установлен датчик 10 плотности, один из выходов которого через блок11 управления подключен к исполнительномудвигателю 6 разгрузочного клапана 5. Натрубопроводе 4 разгрузки установлен датчик 12 расхода. Датчик 10 плотности своимвторым выходом через дифференциатор 13,а датчик 12 расхода непосредственно подключены к вычислителю 14.Непосредственно в сгустителеустановлены датчики 15 и 16 уровня. Датчик 5уровня установлен ближе к верхнему уровнюсуспензии в сгустителе 1. Датчик 16 уровняустановлен на заданной (максимально допустимой по высоте) границе зоны осветления и осаждения. Выходы датчиков 15и 16 уровня подключены к вычислителю 14,выход которого связан с исполнительнымдвигателем 6, управляющим разгрузочнымклапаном 5,При достижении зоной осветления высоты максимально допустимого нижнего уровня (т. е. при уменьшении глубины осветленной зоны) датчик 6 уровня подает сигнална вычислитель 14, который вырабатываетуправляющий 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 скоростьизменения плотности шлама (дифференциатор 13), измеряется расход шлама (датчик12 расхода) и уровень суспензии в сгустителе(датчик 15 уровня). В вычислителе 14 непрерывно вычисляется сумма модуля скоростиизменения плотности и модуля скорости из 20 25 30 35 40 45 5 О 55 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 исполнительный двигатель 6, что приводит к закрытию клапана 5. Величину максимально допустимого нижнего уровня осветленной зоны, значение суммарной скорости изменения плотности и расхода суспензии разгрузки, постоянные формул сравнения текущих и заданных значений 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 16 уровня, а задание по плотности (жидкой фазы) для всех сгустителей, работающих на одинаковом продукте, вводится ручным задатчиком на блок 11 управления.Пусть разгрузка сгустителя 1 закончена несколько часов назад и теперь величина нижнего уровня осветленной зоны (датчик 6 уровня) приближается к заданному максимальному значению. Информация поступает на модуль 17 вычислителя 14. Если величина нижнего уровня осветленной зоны, умноженная на некоторый масштабный коэффициент, превзойдет заданное наперед значение 1.з, 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 из блока 17, в котором аналоговые сигналы датчиков и приборов дискретизнруются. На блок 19 вычислителя 14 поступает информация от датчика 12 расхода, датчика 15 уровня и дифференциатора 13. Там же хранится 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 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.В дальнейшем алгоритм начинает работать по сигналу об окончании разгрузки шлама из сгустителя 1. Этот сигнал подается от конечного выключателя клапана 5. Посту 142367пающая на вычислитель 14 информациянепрерывно (время дискретизации не более0,1 с) подается в арифметическое устройство (процессор). Вычисление (сравнение)производится по формуле1 =Ы 2 (1)где 1.; - текущее значение параметра, харакрактеризующего высоту нижнегоуровня зоны осветления;а - постоянный для данного сгустителякоэффициент;Ь - величина нижнего уровня осветленной зоны.При значении С)1. где , - заданное (К-е) значение величины, характеризующей максимально допустимую высотунижнего уровня зоны осветления, подаетсясигнал на открытие клапана 5, т. е. сигналначала разгрузки сгустителя 1.Алгоритм окончания разгрузки связанс вычислением суммы модулей производных:скорости изменения (уменьшения) плотности суспензии разгрузки (от дифференциатора 13) и производной от расхода суспензииразгрузки, которая изменяется (увеличивается) за счет того, что начинает разгружаться жидкая фаза. Величина расходасуспензии разгрузки должна непрерывнокорректироваться, так как при разгрузкесгустителя 1 может падать уровень суспензии в нем , поскольку расход суспензиипитания во время разгрузки сгустителя 1остается постоянным,Снижение расхода разгрузки при снижении высоты уровня суспензии вычисляетсяпо формулеЛР=(1.)= - т 5 /2 д, (2)где Д/ ) - функция, характеризующая изменение расхода, связанного суменьшением уровня суспензиив сгустителе, при этом знак минусв правой части формулы показывает, что расход ЛР и функция Д) уменьшаются;5 - площадь поперечного сечениятрубопровода разгрузки, м,д - ускорение свободного падения,м/с,- уровень суспензии в сгустителе, м;т - коэффициент расхода.Сумма производных непрерывно вычисляется по формуле 50 55 а, +а,- Г,)Е (3) Ыв, йг,-М (й сй где аь а - весовые коэффициенты с размерностью а (л/кг); а (4/м);Е - расход суспензии разгрузки,м/ч;-- составляющая расхода от снижения уровня суспензии в сгустителе, м /ч;г;, Р, - текущее и заданное значениясуммы модулей производныхплотности и расхода. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 При Р;)Рзк подается сигнал на окончание разгрузки сгустителя 1, т. е. закрытиеклапана 5. Сумма модулей в формуле (3)принята, так как производная по плотностиотрицательна, а по расходу положительна.Кроме того, разгружаемые шламы (осадок,зона уплотнения сгустителя) могут иметьслоистый (по плотности) характер, Тогдазнак производной ИО/Ж изменяется, в результате чего может замедлиться рост величины г;, т, е. появится погрешность в определении момента окончания разгрузки твердои фазы.В случае, если изменение плотности ирасхода суспензии разгрузки будет оченьмедленным, плавным, скорости изменениянезначительными, датчик 1 О плотности подаст сигнал на блок 11 управления и последний закроет разгрузочный клапан 5 сгустителя 1.Режим работы сгустителя 1 зависит отконкретных значений плотностей компонентов суспензии разгрузки.В условиях шламовых сгустителей калийной обогатительной фабрики суспензиясостоит из маточного раствора - насыщенного раствора солей (в основном КС 1) сплотностью 1,64 кг/л, кристаллических 1 аСс плотностью 2,17 кг/л и КС с плотностью1,90 кг/л и нерастворимого остатка с плотностью 2,4 кг/л. Нормально в разгрузкуподается суспензия с плотностью 1,9 -2,1 кг/л, понижение плотности указываетна увеличение количества маточного раствора, но при близких значениях плотностейкомпонентов может оказаться, что сигнална закрытие подается слишком поздно.Начало разгрузки. Заданное значениемаксимально допустимой высоты нижнегоурвня Е,=25, что соответствует высоте2,5 м. При ухудшении осаждения частицшлама вследствие повышения уровня зоныуплотнения максимально допустимая высотазоны увеличится и станет, например, 2,6 м.Тогда в соответствии с выражением (1)С, = Ы. =10 2,6=26,где коэффициент а принят равным 1 О.Так как Е.;), (26)25), клапан 5 открывается и начинается разгрузка сгустителя.Окончание разгрузки. Предположим, чточерез некоторое время после начала разгрузки плотность падения плотности увеличилась и достигла0 1сй М 2-- = - -=0,05 кг/л с.Скорость роста расхода шлама такжеувеличилась и составила------ - -- 0,3 м/ч с.др, ; 06сй 61 02Коэффициенты формулы (3) примем а=1421367 По формуле (3) найдем Реа гент 5(1)=0. Это соответствует номинальному уровню суспензии в сгустителе в течение всего времени разгрузки (слив не прекращается). Р;=1 О 0,05+15 0,31=0,5+4,5=5 л/с Предположим, что заданное значение суммы модулей Р,также равно 5 л/с. тогда Р;=Р,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,6Формула изобретенияСпособ 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, отличаюиийся тем, что, с целью уменьшения потерь жидкой фазы суспензии со шламом и повышения чистоты слива сгустителя, разгрузку 10 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.