Устройство для управления процессом регенерации ионообменных смол

1456469 нажным элементом 5, а клапан 10 - с баковой магистралью слива жидкостей. Слинная воронка 9 соединена с выходами клапанов 8 и 10. Дренажный и распределительный элементы 5 и 6 соединены через управляемые, клапаны 16 и 15 с коллектором 11, соединенным через управляемые клапаны 12, 13 и 14 с магистралями раствора, воздуха и конденсата соответственно. Управляющие входы клапанов 12-16 соединены с выходами соответствующих элементов И либо элементов ИЛИ. Входы элементов ИЛИ соединены с выходами соответствующих элементов И. Устройство .включает датчики 17 и 18 верхнего и нижнего уровней жидкости врегенераторе 1, блок 19 управления, включающий пять соединенных с источником 23 питания и соответствующими задатчиками )Э счетчики 6, .2, Э , Е , ж числа операций, соединенный с задатчиком )Э счетчик циклов и пять элементов И, первые входы, которых соединены с выходом Изобретение относится к устройствам для управления массообменными процессами и может быть использовано в пищевой промьппленности для управления процессом регенерации ионооб 5 менных смол в .аппаратах периодического действия.Целью изобретения является снижение себестоимости и повьппение качест ва продукции за счет равномерности обработки смолы и исключения уноса ее рабочей фракции.На фиг.1. и 2 представлена схемаустройства. 15К регенератору 1 подсоединены клапан 2,расположенный на магистрали подачи в него смолы 3 в ниде пульпы,и клапан 4, расположенный на магистрали выгрузки из него смолы 3.Регенератор 1 снабжен также дренажным элементом 5, распределительным.элементом 6 и патрубком 7 связи с атмосферой,На выходе регенератора 1 располо жен управляемый клапан 8; связанный датчика 18, а вторые - с выходамисчетчиков 1, г , о , Е ,соответственно, а выход счетчика Ж соединенс управляющим входом источника 23питания, три элемента 20, 21 и 22задержки, выходы первых двух из которых соединены с клапанами 8 и 10,а третьего - с клапаном 13 и питающим входом счетчика ) . Выход датчика 17 соединен с первыми входамидвух элементов И, выходы которых соединены с входами элементов 20 и 2 1,а вторые входы - с выходом счетчикао, Выход пятого элемента И блока 19соединен с первыми входами элементовИ управляемых клапанов 14-16, вторыевходы этих элементов И соединены соответственно с выходами счетчиков 6,3, 5 , 1 , Ро , Е , два входа элемента И управляемого клапана 12 соединены соответственно с выходамисчетчиков 1, Э и два входа элементов И управляемого клапана 16 соединены соответственно с выходами счетчиков 2, Э . 2 ил. со сливной воронкой 9, На боковойповерхности регенератора установленамагиСтраль, соединенная через управляемый клапан 10 со сливной воронкой9. К.коллектору 11 через управляемыеклапаны 12 - 14 подсоединены магистрали подачи раствора, воздуха и кон- .денсата. Распределительный 6 и дренажный 5 элементы соединены с коллектором 11. через управляемые. клапаны 15 и 16. На регенераторе 1 размещены датчик 17 верхнего и датчик 18нижнего уровня,Датчик нижнего уровня соединен сблоком 19 управления, который состоит из счетчикон О - к числа каждойтехнологической операции заполнениярегенератора.жидкостями (счетчикиопераций) и счетчикачисла цикловвсех операций (счетчик циклов):Счетчики 5 - К соединены последовательно по счетному входу черезэлементы И. При этом счетчик 6 - счетчик числа циклов первой операции -отмыва от грязи и разрушенных гранул,- диаметр частиц, м;- ускорение свободного падения, м/с2,плотность частиц, кг/м;- плотность дисперсионнойсреды, кг/м;- динамическая вязкость,45нс/м.Таким образом, скорость осаждениячастиц и, следовательно, длительностьосаждения их пропорциональны квадрату диаметра. частиц, что позволяет50разделить частицы с мало разнящимисядиаметрами.При большом объеме смолы 3 и призначительных ее загрязнениях отмывнеобходимо производить достаточное55число раз. При этом желательно осуществлять перемешивание ее воздухом.С этой целью и используется счетчик) . Счетчикподключен к общемувыходу датчика 18. Он производит 40 2 - счетчик числа циклов подачираствора в нисходящем потоке, 3счетчик числа циклов подачи растворав восходящем потоке, 6 - счетчик числа операций подачи в нисходящемпотоке конденсата при отмыве смолы 3от раствора, яс - счетчик числа циклов подачи конденсата в восходящемпотоке,- счетчик числа циклов всехопераций заполнения регенератора 1жидкостями.Датчик 17 верхнего уровня черезэлементы И соединен с элементами20 и 21 задержки времени, управляющими клапанами 8 и 10.Выход счетчика ) соединен с элементом 22 задержки времени, управляющим клапаном 13. Все счетчики соединены с соответствующими задатчиками)3 . Питание счетчиков В -к производится от источника 23 питания,Начальное значение выходных сигналов счетчика Ж - О, счетчика ) -О, а на входе элементов И следующие:для клапана 12 Ь - О, О - 1; дляклапана 14 ь - 1, 3 - 0; для клапана 15 о - О, 1 - 1; для клапана 16Ь - 1, г - О, д - 1, е - О.Устройство работает следующим образом.Вначале в регенератор 1 при открытии клапана 2 перекачивается смола 3 в виде пульпы. Масса пульпы иее объем при перекачке могут бытьразличны. Однако при этом уровеньпульпы в регенераторе 1 не долженпревышать верхнего. Возможен в общемслучае вариант наличия промежуточного уровня. Имеется режим дистанционного управления каждым клапаном. Оператор подает команду на открытие клапанов 14 и 15, осуществляя набор конденсата в регенератор 1. После набора дозы до верхнего уровня устройство начинает работать в автоматическом режиме. Все счетчики находятсяв начальном положении. При достижении верхнего уровня от датчика 17поступает сигнал на элемент 2 1 управляющим клапаном 10. После выдержки времени клапан 10 открывается иначинается слив жидкости в сливнуюворонку 9,Клапан 10 открыт до достижениянижнего уровня. При этом, датчик 18 .выдает сигнал на схему И первогосчетчика 6, эадатчик которого предварительно установлен на требуемое 64694число выполнения первой операции.Так как клапан 10 закрывается послеснятия питания с элемента 21, то наэлемент И перед клапанами 14 и 16 5поданы два сигнала, равные 1. Следовательно, на выходе этого элементатакже появляется сигнал, в результате чего клапаны 14 и 16 открываются. В регенератор 1 в восходящем потоке начинает поступать конденсат,поднимая смолу 3 и грязь в верхнюючасть регенератора 1 до момента достижения жидкостью верхнего уровня.15 При этом происходит снятие с элемента И сигнала нижнего уровня. т.еснятие питания с управляющих входовклапанов 14 и 16. Клапаны 14 и 16 закрываются. Однако датчик 17 верхнего уровня также, как и на предыдущем цикле,опять через элемент И выдает сигнална элемент 21. По истечению заданногспромежутка времени происходит осаждение крупных, рабочих фракций смолы 3, 25 а грязь и разрушенные гранулысмолы 3 остаются в промежутке междуверхним и нижним уровнями жидкостив регенераторе 1.Это объясняется значительной разЗ 0 ницей в скорости осаждения частиц.Действительно в соответствии с формулой Стокса скорость осаждения частиц с 1 ( 1-Рс)й- м/сос р5 14 счет числа циклов заполнения и опорожнения регенератора 1. При совпадении числа проведенных циклов с заданием на выходе счетчикапоявляется сигнал,. включающий элемент 22,ф который додает, питание на клапан 13, осуществляющий подачу сжатого воздуха в регенератор. 1. По истечении заданного промежутка времени выходом элемента 22 осуществляется снятие питания со счетчика , который обнуляется. При этом снято питание с элемента 22, который переходит в исходное положение. Таким образом, через любое заданное число циклов в регенератор 1 для перемешивания смолы 3 на определенный, заданный промежуток времени подается сжатый воздух. Для исключения воэможности одновременного проведения нескольких операций, т,е, подачи управляющих сигналов на клапаны 12, 14 - 16, сигнал с выхода счетчика ) и сигнал с датчика 18 нижнего уровня поступает на элемент И, который, в свою очередь, снимает питание со всех элементов И, осуществляющих управление клапанами 14 - 16, т.е. исключается одновременный приток всех жидкостей в регенератор 1. Снимается этот сигнал после обнуления счетчика ) , т.е. снимется запрет на включение клапанов на притоке жидкостей в регенератор 1.После того, как произведено заданное число операций отмыва смолы 3, на выходе счетчика оо появляется инверсный сигнал, вследствие чего питание с элементов И клапанов 14 и 16 снято, в результате чего они больше не включаются. В то же время при наличии нижнего уровня появляется питание на элементах И, управляющих клапанами 12 и 15. Это означает, что в регенератор 1 в нисходящем потоке подается раствор. Соответственно после проведения определенного (заданного) числа операций снова срабатывает счетчик ) и начинается, перемешивание смолы 3 воздухом, пос" ле чего снова продолжается прерванная операция подачи раствора в регенератор 1. Раствор подается до момента достижения жидкостью верхнего уровня, после чего подается питание через элемент И на элемент 21. Это происходит вследствие того, что на .элементе И элемента 20 исчезает сиг 56469 6 5 10 15 20 25 30 40 455055 нал "В", а на элементе И элемента 21 он появляется, так как эти сигналы выбраны инвертными. После опреде" ленной выдержки времени открывается клапан 8 слива раствора. Такая.выдержка времени позволяет создать требуемое время контакта смолы 3 и раствора как в динамическом режиме (при пропускании раствора), так и в статическом, т.е. после, отсечки притока раствора, Такой прием позволяет максимально использовать свойства раствора и стабилизировать его расход, После проведения указанной операции на выходе счетчика д изменяется величина сигнала. Вследствие этого снимается управляющий сигнал с клапана 15. Зато появляется сигнал на входе счетчика 3 от элемента И на выходе счетчика 2 . Ранее ча вход счетчика 2 таким же образом был подан сигнал от элемента И с выхода счетчика о , При этом появляется питание на элементах И и ИЛИ, управляющих клапаном 16. Это означает, что раствор в регенератор 1 на определенное (заданное) число операций подается в восходящем потоке, что способствует перемешиванию раствора со смолой З.и подъему части смолы 3, Аналогично через определенное число операций в регенератор 1 подается сжатый воздух, а открытие клапана 8 слива производится с выдержкой времени, После достижения нижнего уровня клапан 12 снова открывается, так как нет необходимости в пределах операций открывать и закрывать оба клапана. Достаточно это делать для клапана 12 подачи.После проведения заданного числа операций подачи раствора в восходящем потоке на выходе счетчика 8, аналогично предыдущим счетчикам оо и д изменяется величина сигнала, в результате чего на входе следующего счетчика Р через элемент И появляется сигнал при наличии нижнего уровня в регенераторе 1, т.е. в начале новой операции. Счетчик е осуществляет выдачу команд на подачу конденсата в регенератор 1 в нисходящем потоке, т.е. для операции отмыва смолы от раствора. При проведении данной операции также, как и других, участвует счетчик ) , т.е, перемешивание пульпы воздухом происходит аналогично для всех операций, По завершении заданно7 1456 го числа этой операции подключается через элемент И последний счетчик м который осуществляет выдачу команды на подачу в регенератор 1 конденсата в восходящем. потоке. Это осуществляет 5 ся за счет включения клапана 16 (его открытия) и закрытия клапана 15Таким .образом проведена последняя операция. После проведения этой операции на выходе счетчика м появляется сигнал, прерывающий питание всех счетчиков от источника 23 питания. В результате этого все счетчики обнуляются. Устройство позволяет осу ществить все операции в описанной или обратной, т.е. вначале в восходящем, а затем в нисходящем потоках, последовательности подачи растворов и конденсата с любым заданным числом операций и их циклов.Устройство позволяет в значительной степени упростить контроль расхода жидкостей путем подсчета числа одной операции и умножения этого 25 числа на объем одной дозы между нижним и верхним уровнями. Расход же жидкости регулируется путем задания длительности задержки по времени с учетом длительности слива жидкости. З 0После завершения регенерации смолы 3 пульпа выкачивается из регенератора 1 воздухом при открытии клапана 4. После завершения этой операции снова подготавливается возможность регенерации новой партии смолы 3. Устройство может быть реализовано двумя путями: путем сочетания отдельных общепромышленных узлов со сборкой их для решения конкретной технологической задачи в соответствии с фиг.1 и 2; путем использования одного устройства, включающего в себя все требуемые элементы и их взаимосвязиВ первом варианте в качестве счетчиков импульсов с задатчиками, а также реле нремени могут быть использованы реле времени типа ВЛ, а50 схемы И и ИЛИ реализуются на базе релейных схем.Во втором в может быть использован микроконтроллер типа МКП. Для МКП связь всех требуемых блоков выдерж 55 ки времени, последовательность срабатывания формируется в соответствии с данным описанием,469 8В качестве управляемых клапанов могут быть использонаны стандартные пневматические или электромеханические клапаны. Формула изобретенияУстройство для управления процессом регенерации ионообменных смол, содержащее регенератор, снабженный клапанами загрузки и выгрузки смолы, распределительным и дренажным элементами, атмосферным патрубком, сливной воронкой, днумя управляемыми клапанами выпуска жидкостей, которые соединяет дренажный элемент и магистраль слива с воронкой, коллектор, соединенный через управляемые клапаны с распределительным и дренажным элементами и магистралями подачи в него раствора, воздуха и конденсата, источник питания и задатчики числа операций, о т л Ж ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения себестоимости и повышения качества продукции за счет равномерности обработки смолы и исключения уноса ее рабочей фракции, оно дополнительно содержит Ьри элемента задержки, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами клапанов выпуска жидкостей и подачи воздуха, три элемента ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами клапана подачи н коллектор конденсата и клапанов, соединяющих коллектор с распределительным и дренажным элементами, элементы И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым элементами задержки, с управляющим клапаном подачи в коллектор раствора, с двумя входами первых двух элементов ИПИ,и тремя входами третьего элемента ИЛИ, датчики верхнего и нижнего уровней жидкости в реакторе и блок управления, состоящего иэ пяти элементов И, первые входы которых соединены с выходом датчика нижнего уровня, пяти счетчикон числа операций, соединенных с источником питания, а по счетному входу - последовательно через четыре элемента И, и счетчика числа циклов, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с питающим входом этого счетчика, при этом счетчики соединены с соответствующими задатчиками,оставитель А.Ка ехред Л. Олийнык ников Корректор Л.Патай Редактор Г.Гербер Заказ 7520/23 Тираж 313НИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская на Подписноеоткрытиям при ГКНТ СССР, д. 45 роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,9 14 счетные входы первого счетчика операций и счетчика циклов соединены с выходом датчика нижнего уровня, выход пятого счетчика операций соединен с управляющим входом источника питания, выход датчика верхнего уровня соединен с первыми входами взаимосвязанных с первыми двумя элементами задержки двух элементов И, вторые входы которых соединены с выходом первого счетчика. операций, выход пя- . тогоэлемента И соединен с первыми входами каждых двух взаимосвязанных 56469 10с элементами ИЛИ элементов И, вторыевходы которых соединены соответственно с выходами первого и третьего,первого и второго и. первого и четвер- Бтого счетчиков операций, третий, элемент И, связанный с третьим элементом ИЛИ, соединен первым входом свыходом второго, а вторым - с выходом третьего счетчиков операций,выходы первого и третьего счетчиковопераций соединены с первым и вторымвходами взаимосвязанного с .клапаномподачи раствора элемента И.