Система автоматического управления процессом промывки барабанного вакуумного фильтра

(191 (И) э(50 В 01 П 37/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ1 - ,1" тОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУИАЛО .;.ь. чР(71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им, 50-летия Вели"кой Октябрьской социалистической революции(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 619200, кл. В 01 0 37/04, 1976.2. Авторское свидетельство ССР652953, кл. В 01 Р 37/04, 1976.(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПРОМЫВКИ БАРАБАННОГО ВАКУУМНОГО ФИЛЬТРА, содержащаяузел определения конца отработкисырья и узел определения конца охлаждения вакуумного фильтра, соединенные с блоком программного управления,узел определения начала и конца горячей промывки, снабженный датчикомперепада давлений на фильтре и вычислительным устройством, выход которого связан через позиционный регулятор и блок программного управленияс задвижками на линиях подачи слабонагретого и холодного растворителейв фильтр и с задвижками подачи и дренирования сырья, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью уменьшениявремени промывки, экономии раствори-теля и увеличения производительностибарабанного вакуумного фильтра; система дополнительно содержит линиюподачи сильнонагретого растворителяна фильтр, реле, блок вычисления коэффициентов модели процесса промывкивакуумного фильтра, блок вычисленияоптимального коэффициента настройкисистемы автоматического управления,блок вычисления коэффициента усиления, блок умножения, блок преобразования, регулятор расхода сильнонагретого растворителя, расходомер и задвижку на линии подачи сильнонагретого растворителя и расходомер на линии готового продукта, при этом первый вход реле связан с выходом узлаопределения начала и конца горячейпромывки, второй вход реле соединенс выходом узла определения концаотработки сырья, а выход - с первым Еб 2входом блоков умножения, выход расходомера на линии готового продуктачерез первый вход блока вычислениякоэффициентов модели процесса промывки,первый вход .блока вычисления оп- Ятимального коэффициента настройкисистемы автоматического управления,блок вычисления коэффициента усиления, второй вход блока умножения иблок преобразования связан с первымвходом регулятора, второй вход которого связан с расходомером подачисильнонагретого растворителя, а выход - с задвижкой на линии подачисильнонагретого растворителя, второйи третий входы блока вычисления коэффициентов модели процесса промывкисвязаны с выходами датчика перепада фв,давлений на фильтре и узла определения конца отработки сырья, а второйвход блока. вычисления оптимального коэффициента настройки системы автоматического управления соединен свыходом блока вычисления коэффициента усиления1 1107Изобретение относится к системам автоматического управления промывкой барабанных вакуумных фильтров и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других5 отраслях промышленности, в частности в установках для получения парафина и депарафинизации масел.Известна система автоматического управления процессом фильтрования, содержащая расходомер, установленный на выходном продуктопроводе, интегратор, соединенный с расходомером, реле и запорный клапан на линии подачи суспензии, соединенные последователь но, блок времени промывки, включенный параллельно интегратору, запоминающий блок, инвертор, сумматор, блок текущего времени, блок времени вспомогательных операций, блок деления, экстремальный блок, дополнительное реле и запорный клапан на линии подачи промывочной жидкости 11 .Недостатком данной системы является то, что процесс промывки в ней не автоматизирован, а следовательно, расход растворителя на промывку и длительность процесса промывки не оптимизируются.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является системаавтоматического управления процессомпромывки барабанного вакуумногофильтра, содержащая узел определенияконца отработки сырья и узел определения конца охлаждения вакуумногофильтра, соединенные с блоком программного управления, узел определения начала и конца горячей промывки,40снабженный датчиком перепада давлений на фильтре и вычислительным устройствам, выход которого связан через позиционный регулятор и блок программного управления с задвижками на линиях подачи слабонагретого и холодного растворителей в фильтре и с задвижками подачи и дренирования сырья 2.Недостатком этой системы является . то, что промывка фильтра осуществля ется растворителем с постоянной температурой, что приводит к увеличению времени промывки и охлаждения, а следовательно, и к увеличению времени простоя вакуумного фильтра.Целью изобретения является уменьшение времени промывки, экономия растворитепя и увеличение производи 887 2 тельности барабанного вакуумного филь. тра. Поставленная цель достигается тем, что система автоматического управления процессом промывки барабанного вакуумного фильтра, содержащая узел определения конца отработки сырья и узел определения конца охлаждения вакуумного фильтра, соединенные с блоком программного управления, узел определения начала и конца горячей промывки, снабженный датчиком перепада давлений на фильтре и вычислительным устройством, выход которого связан через позиционный регулятор и блок программного управления с задвижками на линиях подачи слабонагретого и холодного растворителей в фильтр и с задвижками подачи и дрегирования сырья, дополнительно содержит линию подачи сильнонагретого растворителя на фильтр, реле, блок вычисления коэффициентов модели процесса промывки вакуумного фильтра, блок вычисления оптимального коэффициента настройки системы автоматического управлений, блок вычисления коэффициента усиления, блок умножения, блок преобразования, регулятор расхода сильнонагретого растворителя, расходомер и задвижку на линии подачи сильнонагретого растворителя и расходомер на линии готового продукта, при этом первый вход реле связан с выходом узла определения начала и конца горячей промывки, второй вход реле соединен с выходом узла определения конца отработки сырья, а выход - с первым входом блока умножения, выход расходомера на линии готового продукта через первый вход блока вычисления коэффициентов модели процесса промывки, первый вход блока вычисления оптимального коэффициента настройки системы автоматического управления, блок вычисления коэффициента усиления, второй вход блока умножения и блока преобразования связан с первым входом регулятора,второй вход которого связан с расходомером подачи сильнонагретого растворителя, а выход - с задвижкой на линии подачи сильнонагретого растворителя, второй и третий входы блока вычисления коэффициентов модели процесса промывки связаны с выходами датчика перепада давлений на фильтре и узла определения конца отработки сырья, а второй вход блока вычисленияоптимального коэффициента настройкисистемы автоматического управлениясоединен с выходом блока вычислениякоэФфициента усиления,На чертеже представлена принципиальная схема системы автоматическогоуправления процессом промывки барабанного вакуумного фильтра.Система содержит барабанный вакуумный фильтр 1, узел 2 определенияначала и конца горячей промывки,включающий в себя датчик 3 перепададавления на фильтре и вычислительноеустройство 4, позиционный регулятор5 с настраиваемой зоной нечувстви. тельности, узел б определения концаотработки сырья, содержащий уровнемер 7 и позиционный регулятор 8,узел 9 определения конца охлаждениябарабанного фильтра, включающийв себя фотореле 10 и усилитель 11,блок программного управления 12,линию 13 с задвижкой 14 подачи сырьяв фильтр 1, линию 15 с задвижкой 1 бподачи холодного растворителя, линию17 с задвижкой 18 подачи слабонагретого растворителя, линию 19 с расходомером 20 и задвижкой 21 подачисильнонагретого растворителя, тройник смешения 22 растворителей, клапан 23 дренирования сырья из корпуса вакуумного фильтра 1, реле 24,блок вычисления 25 коэффициентовмодели процесса промывки вакуумногофильтра 1, блок вычисления 26 оптимального коэффициента настройки системы автоматического управления,блок вычисления 27 коэффициента усиления, блок умножения 28, блок преобразования 29, регулятор 30 расхода сильнонагретого растворителя ирасходомер 31 на линии готовогопродукта (парафина) на выходе фильтра.Система автоматического управления работает следующим образом.Датчик 3 перепада давления замеряет разность давлений инертногогаза, подаваемого в корпус вакуумного фильтра 1 и в барабан этого фильтра на отдувку лепешки, Перепаддавления й Р используется для вычисления коэффициентов модели процессапромывки вакуумного фильтра 1. Процесс промывки фильтра 1 описываетсядифференциальным уравнением видаЗК- = аК + Ь аТпр К(ЕО), (1)- приращение температурыпромывочного растворителя;- время начала промывки:- эмпирически определяемыеконстанты. оа, Ъ Уравнение (1) в разностной формеимеет следующий вид: К(в+1) = Ак(в) + ВьТр (в), (2) где К(о) = К , А = аде + 1 р В == ЬдсК(;в - текущее дискретное время;15ЬС - длительность шага дискретизации. Коэффициенты А и В модели процесса промывки вакуумного фильтра 1 вычисляются в течение цикла фильтрова ния блоком вычисления 25 по измеряемому перепаду давления .б Р и расходу готового продукта,(парафина) С в соответствии с уравнениями регрессии25 АВ Р гп + зп= КЬР + КС+ КйРСд, (3) где К К - коэффициенты, которыеопределяются по экспе-риментальным даннымс использованием меток=г,+ (дР),где К - сопротивление осадка, да наименьших квадратов.Сигналы, пропорциональные перепадудавления йР и расходу готового продукта С, поступают на первый и вто рой входы блока вычисления 25 коэффициентов модели процесса промывки.Параметр йР непосредственно характеризует состояние фильтровальной 40перегородки, а расход готового продукта Сп также является функциейсостояния фильтра и уменьшается помере ухудшения пропускной способности фильтровальной перегородки. Этодает возможность использовать перепад давления ЬР и расход парафинаСп для оценки параметров дифференциального уравнения, описывающегопроцесс промывки вакуумного филь траПомимо блока вычисления 25 сигналс датчика 3 перепада давления поступает.на вычислительное устройство 4, которое вычисляет сопротив ление осадка потоку фильтрата по фор- муле5 1107887Ь Р - перепад давления на Фильтрованной перегородке;К, г - эмпирические константы, определяемые опытным путем дляконкретной фильтровальнойткани и суспензии.Сигнал, пропорциональный этомусопротивлению, поступает с выходавычислительного устройства 4 на входпозиционного регулятора 5 с настра- )Оиваемой зоной нечувствительности ина первый вход реле 24, Когда этотсигнал достигает определенного значения, соответствующего такому состоянию фильтровальной перегородки, 5при котором ее необходимо промывать,позиционный регулятор 5 выдает сигнал на начало промывки в блок прог"раммного управления 12, который приэтом формирует команду на закрывание 20задвижки 14 на линии 13 подачи сырьяв корпус вакуумного фильтра 1.Сырье считается отработанным,когда его уровень в корпусе вакуумного Фильтра .1 достигает определенного значения, устанавливаемого оператором. Сигнал с уровнемера 7 поступает на вход позиционного регулятора 8, который при достижении определенного уровня сигнала срабатываети подает сигнал в блок программногоуправления 12, который в ответ наэтот сигнал формирует команду открытьклапан 23, и остаток сырья дренируется. После этого блок программногоуправления 12 формирует команду наоткрывайие задвижки 18 на линии 17(1+1) 40 подачи слабонагретого промывочногорастворителя, который поступает втечение всего цикла промывки. Сигнал с выхода позиционного регулятора 8 поступает одновременно на второй вход реле 24 и третий вход блока вычисления 25 коэффициентов модели процесса промывки, Под дей-. ствием этого сигнала реле 24 срабатывает и передает на блок умножения 28 значение сопротивления Фильтровальной перегородки, непрерывно вычисляемое устройством 4. Этот же сиг нал вызывает передачу из блока вычисления 25 значений коэффициентов А и В модели процесса промывки вакуумного фильтра 1 на первый вход блока вычисления 2 б оптимального коэффициента настройки системы автоматического управления. На второй вход блока вычисления 26 поступает значение коэффициента усвоения, полученное на предыдущем шаге выработки оптимального задания регулятору 30 на выходе блока вычисления 27. Поступающие в блок вычисления 26 данные используются для вычисления оптимального коэффициента Е(3) наст ройки системы автоматического управления промывкой вакуумного фильтра 1 в соответствии с уравнением РиккатиЕ(1) = АЯ + Е(1+1) А - ВК(1+1)3, где Я - неотрицательный коэффициент,получаемый эмпирическим путем.Значения оптимального коэффициента Е(1) настройки системы автоматического управления, а также коэффициентов модели А и В поступают из блока 2 б в блок вычисления 27 коэффициента усиления, который определяется выра,жением 5 где Р - неотрицательный коэффициент получаемый эмпирически. Значение коэффициента усиленияпоступает на первый вход блока умно-.ЗОжения 28, на второй вход которогоподается текущее значение сопротивления фильтровальной перегородки,вычисляемое вычислительным устройством 4. На выходе блока умножения28 формируется оптимальное значениеприращения температуры промывочногорастворителя в соответствии с законом управленияЬопт = -ИЗнак минус означает, что значениетемпературы промывочного растворителя максимально в начальный моментвремени, когда начинается промывка,а дальше оно убывает по мере разогре 5ва осадка и фильтровальной перегородки, В блоке преобразования 29 приращение температуры промывочного растворителя преобразуется в приращениерасхода сильнонагретого растворителяЬС т в соответствии с выражениемОйСопт= ао+ аЬ опт+ аЬодт +.определяемые коэффициенты. Приращениерасхода сильнонагретого растворителяявляется заданием для регулятора 30,на второй вход которого поступает текущее значение расхода этого раство 1 рителя, Сигнал с выхода регулятора30 используется для установки в требуемое положение задвижки 21 на линии 19 подачи сильнонагретого растворителя.Регулирование осуществляется 5 таким образом, чтобы достичь мини мального времени разогрева осадка и фильтровальной перегородки растворителем с повышенной температурой.В начальный момент цикла промывки 1 О задвижки 18 и 21 на линиях 17 и 19 подачи слабо- и сильнонагретого растворителей открыты полностью, и растворитель с повышенной температурой, смешиваясь со слабонагретым раствори телем, поднимает температуру этой смеси, что способствует ускоренному разогреву осадка и Фильтровальной перегородки По мере разогрева и промывки перегородки ее сопротивление 20 понижается, а задание регулятору 30 уменьшается в соответствии с выбранным законом оптимального управления, Соответственно уменьшается расход сильнонагретого растворителя. Расход 25 слабонагретого растворителя остается постоянным.в течение всего цикла промывки, Когда задание на приращение расхода сильнонагретого растворителя на выходе блока преобразования 29 ЗО становится равным нулю, задвижка 21 на линии 19 подачи сильнонагретого растворителя полностью закрывается и до окончания промывки на фильтр 1 поступает только слабонагретый растворитель, Таким образом, подача сияьнонагретого растворителя позволяет оптимизировать время разогрева осадка и фильтровальной перегородки и сократить тем самым общее время про О мывки, сэкономить растворитель и увеличить производительность вакуумного фильтра 1.Промывка фильтровальной перегородки осуществляется до тех пор, пока 45 позиционный регулятор 5 не выдаст в блок программного управления 12 сигнал, соответствующий нулевому или близкому к нему значению сопротивления фильтровальной перегородки. По этому сигналу блок программного управления 12 формирует команды на перекрытие задвижки 18 на линии 17 подачи слабонагретого растворителя и открывание задвижки 16 на линии 15 подачи холодного растворителя на ох лаждение барабана вакуумного фильтра 1, которое сопровождается испарением холодного растворителя. Охлаждение считается законченным, когда испарение растворителя прекращается, т.е. когда температура барабана вакуумного фильтра 1 становится равной температуре холодного растворителя. После охлаждения барабана срабатывает фотореле 1 О, реагирующее на наличие или отсутствие пара; его выходной сигнал усиливается усилителем 11 и подается в блок программного управления; 12. По этому сигналу блок программного управления 12 Формирует команды на закрывание задвижки 16 на линии 15 подачи холодного растворителя, на перекрывание дренажного клапана 23 и открывание задвижки 14 на линии 13 подачи сырья в корпус. вакуумного фильтра 1. Начинается новый цикл фильтрования.Процесс промывки барабанных вакуумных фильтров известными устройствами осуществляется полуавтоматически (по команде оператора) растворителем с постоянной температурой. При использовании данной системы время промывки Фильтра сокращается за счет ускоренного разогрева барабана сильнонагретым растворителем на 18-207 и, таким образом, увеличивается рабочее время функционирования фильтра на 3,87 в смену.1107887 5806/7 Тираж 682 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ Филиал ППП "Патент", г. Ужгорой, ул. Проектная, 4 Составитель Э. СклярскийРедактор Н, Швыдкая Техред Т,Дубинчак Корректор М. Максимишинец