Устройство автоматического регулирования работы кристаллизатора
Изобретение относится к системам автоматического регулирования работы кристаллизаторов, применяемых в составе установок фракционной кристаллизации в химической и смежных с ней отраслях промышленности, например, при получении обеспыленных калийных удобрений улучшенного гранулометрического состава и позволяет увеличить выход готового кристаллического продукта. Устройство содержит питающий сборник, насосы, кристаллизатор, регуляторы, клапан в трубопроводе подачи исходного раствора, задатчики, датчик расхода исходного раствора, клапан в линии подачи пара, эжектор, датчик вакуума, центрифугу, клапан в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан в трубопроводе подачи отфугованного раствора в питающий сборник, регулирующий блок, датчик температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, датчик уровня, датчик концентрации основного кристаллизующегося компонента, датчик температуры исходного раствора, датчик концентрации основного некристаллизующегося компонента. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1542563 (51)5 Ol D 9 02
ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕЧ ЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4365644/23-26 (22) 18.01.88 (46) 15.02.90. Бюл. М 6 (72) Е.В. Кротков (53) 66.052-012 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 812345, кл. В 01 D 9/02, 1981, Авторское свидетельство СССР
Р 835453, кл. В Ol Р 9/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ КРИСТАЛЛИЗАТОРА (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования работы кристаллиэаторов, применяемых в составе установок фракционной кристаллизации в химической и смежных с ней отраслях промьппленности, например> при получении обеспыленных калийных удобрений улучшенного гранулометриИзобретение относится к системам регулирования работы кристаллизаторов, применяемых в составе установок фракционной кристаллизации в химической и смежных с ней отраслях промышленности, и может быть испрльзовано, например, при получении обеспыпенных калийных удобрений улучшенного грануломет. рического состава.
Целью изобретения является увеличение выхода готового кристаллического продукта за счет повышения точности регулирования.
На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического регулирования работы кристаллиэатора.
2 ческого состава и позволяет увеличить выход готового кристаллического продукта. Устройство содержит питающий сборник, насосы, кристаллизатор, регуляторы, клапан в трубопроводе подачи исходного раствора, sapàò÷èки, датчик расхода исходного раствора, клапан в линии подачи пара, эжектор, датчик вакуума, центрифугу, клапан в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан в трубопроводе подачи отфугованного раствора в питающий сборник, регулирующий блок, дат-. чик температуры кипения пульпы в кристаллизаторе, датчик уровня, датчик концентрации основного кристалли- Ф эующегося компонента, датчик темпе- Е ратуры исходного раствора, датчик кон- ф/ф центрации основного некристаллиэующегося компонента. 1 ил. Ю
Устройство содержит питающий сборник 1, насос 2, кристаллизатор 3, регулятор 4, клапан 5 в трубопроводе подачи исходного раствора, задатчик
6, датчик 7 расхода исходного раствора,.регулятор 8, клапан 9 в линии подачи пара, эжектор 10, задатчик 11, датчик 12 вакуума, насос 13, центрифугу 14, клапан 15 в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, клапан
16 в трубопроводе подачи отфугованного раствора в питающий сборник, регулирующий блок 17 датчик 18 температуры кипения пульпы в кристалли- заторе, датчик )9 уровня, датчик 20 концентрации основного кристаллизующегося . компонента, датчик 21 тем1542563 пературы исходного раствора и датчик !
22 концентрации основного некристаллизующегося компонента.
Устройство работает следующим образом.
Из питающего сборника 1 насосом 2
:в кристаллизатор 3 подается исходный раствор, расход которого стабилизируется регулятором 4 путем выдачи . 10
:управляющего сигнала на клапан 5 в зависимости от разности сигналов заатчика 6 и датчика 7 расхода исходного раствора. В кристаллизаторе в словиях вакуума, стабилизируемого 15 регулятором 8, путем выдачи управлящего сигнала на клапан 9 в линии подачи пара в эжектор 10 в зависи+ мости от разности сигналов задатчика
11 и датчика 12 вакуума в кристаллиза-20 торе вырабатывается пульпа, возвращаемая насосом 13 непосредсгвенно в итающий сборник 1 и одновременно одаваемая в центрифугу 14, откуда тфугованный раствор также частично 25
,возвращается в питающий сборник 1.
При этом величина потока пульпы, озвращаемой непосредственно в питаий сборник 1, регулируется с по- 30 ощью клапана 15 в трубопроводе по 1ачи пульпы в центрифугу, а величиа потока отфугованного раствора реулируется с помощью клапана 16 в рубопроводе этого потока путем вы- 35 ачи управляющих сигналов с первого второго выходов регулирующего блоа 17. в зависимости от сигналов датика 18 температуры кипения пульпы, атчика 19 уровня, датчика 20 конентрации основного кристаллиэующего я компонента, датчика 21 температу>1>ы исходного раствора, датчика 22 концентрации основного некристаллизуфщегося компонента, 45
Регулирующий блок 17 является программно-управляемым блоком, в котором
Производится периодически через период времени, равный периоду скани50 роания „, вычисление следующих ха= рактеристик: BSP; задание по концентрации основного кристаллизующегося
Компонента в питающем сборнике 1 (на i-м цикле сканирования), 55
ВВР = (E+z)«(113+5,33 Ò;
- о,оо9»т ) «(E-о,оо16)»(т;— — то; ) — о,144 «воя;, (1) SL; = ЯЬ; + PL ° ((Ь;,- Ь;) +
+ — — -»(LSP - L )1 (2)
TAYL 1 .>> где PL,TAYL,LSP — константы, выбираемые при настройке системы;
L;, L; < - текущие значения уровня;
SBl . — вторая внутренняя переменная (на
i-м цикле сканирования);
SB SB, + PB» ((B,-В,) +
+ — — (BSP —  ) j
TAYB
> (3) где PE TAYB— константы, выбираемые при настройке системы; текущие значения концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике; значение выходного сигнала (в цифровой форме на цикле сканирования) на клапан 15 в трубопроводе подачи пульпь> в центрифугу: в;,в„,—
SLi » SBi
EEis- = — — ——
1 + SB; (4) rye U<< — значение выходного сигнала (в цифровой Форме на цикле сканирования1 на клапан 16 в трубопроводе возврата отфугованного раствора в . питающий сборник: SLi (5) При изменении, например, уровня в питающем сборнике блок 17 корректиругде z - оптимальная величина пересыщения в кристаллизаторе (константа, выбираемая при настройке системы);
Т; — температура кипения пульпы в кристаллизаторе;
ТО; — температура раствора в питающем сборнике;
B0N, — концентрация основного некристаллизующегося компонента в питающем сборнике.
Первая внутренняя переменная SL
1 (на 1 м цикле сканирования):
1542563
15
Рц, = Ро Ko U (6) 25
dU 45
cons t °
dU <ь (12) 35 ет по формуле (2) величину переменной
SL;, определяющей сумму потоков пульпы, возвращаемой из кристаллиэатора непосредственно в питающий сборник, и отфугованного маточного раствора ° Если при этом значения сигналов остальных датчиков не менялись, то не изменится и значение переменной
SB;, вычисляемой по формулам (l), (3) и определяющей величину отношения потоков пульпы, возвращаемой в кристаллизатор, и отфугованного маточного раствора. Далее по значениям SB
SL; в соответствии с формулами (4,3) вычисляются значения управляющих переменных U Значения вычисленных переменных U ig„U „Ь преобразуются в стандартные пневматические сигналы диапазона 0,2-1 ати и выдаются на регулирующие клапаны 15,16 с характеристиками вида: где Гч — расход пульпы в центрифугу; Р— расход.. пульпы при. полностью открытом клапане; Ко — коэффициент передачи клапана, Б< — управляющий сигнал на клапан. Клапан 15 типа "воздух закрывает", (ВЗ), т.е. полностью открыт при отсутствии управляющего сигнала Ц> Ем Ко П(ь| (7) F - расход отфугованного маточного раствора; Кц — коэффициент передачи клапа40 где на; U.. Клапан 15 установлен в трубопроводе подачи пульпы в центрифугу, однако он воздействует и на поток пуль50 пы, возвращаемой из кристаллиратора непосредственно в питающий сборник. увеличение потока пульпы в центрифугу всегда равно уменьшению потока пульпы в питающий сборник и наоборот. dFp =- -dFp (8) где dF< — приращение расхода пульпы в питающий сборник; о ЙЕТИ вЂ приращеНие расхода пульпы в центрифугу. Расход основного кристаллиэующегося компонента из конденсатора в пита-, ющий сборник равен: С-Г„,В„+ F, Вр, (9) где F — расход отфугованного маточМ ного раствора; Вм — концентрация основного кристаллизующегося, компонента в маточном растворе; Fp †. расход пульпы, возвращаемой непосредственно в питающий сборник; Вр — концентрация основного кристаллизующегося компонента в пульпе. Для регулирования уровня в питающем сборнике необходимо таким образом изменить сумму возвращаемых потоков F+ + Fp чтОбы при этОм dG = dF B + dFp Вр О ° (1О) Учитывая (14) и (16), получим 1Ą» — = const ° dFì Вр г Учитывая (12), (13), имеем Таким образом при изменении уровня в питающем сборнике данное устройство путем вычисления и выдачи. управляющих сигналов U s, Uqq на клапаны 15,16 обеспечивает изменение суммарного потока пульпы,. возвращаемой непосредственно в кристаллизатор и Отфугованного маточного раствора, при этом отношение этих потоков остается постоянным, что позволяет избе кать возмущения по концентрации основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике. При изменении температуры, концентрации основного кристаллизующегося компонента или концентрации основного некристаллизующегося компонента в питающем сборнике по формулам (1-5) вычисляются такие значения управляющих сигналов Ugg U(g, что изменяется соотношение Гр/Fg и не изменяется Рр + Р . Это позволяет регулировать концентрацию основного кристаллизующегося компонента в питающем сборнике, не внося допол1542563 кительного разбаланса между суммой потоков, входящих в сборник, и вы одным потоком. Составитель В. Федоров Редактор М. Бандура Техред П,олийнык Корректор И. Куска Заказ 926 Тираж 549 Подписное 1 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5.роизводствеино-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина 101 Формула изобретения Устройство автоматического регулирования работы кристаллизатора, содержащее датчик расхода исходного раствора, подаваемого в кристаллизатор, подключенный к первому входу 1 первого регулятора, первый задатчик, ! в mop которого подключен к второму в оду первого регулятора, выход которого связан с клапаном в линии подачи исходного раствора в кристаллиза ор, датчик вакуума в кристаллизато е, подключенный к первому, входу втоpioro регулятора,; к второму входу 2д 1 которого подключен второй задатчик, а1 выход соединен с клапаном в линии г одачи пара в эжектор, датчик температуры кйпения раствора в кристаллиза торе, датчик уровня и датчик концентрации основного кристаллизующегося компонента раствора в питающем сборнике, выходы которых подключены к первому, второму и третьему входам регулирующего блока, первый выход которого подключен к клапану в линии подачи пульпы в центрифугу, а второй выход соединен с клапаном в линии возврата отфугованного раствора в питающий сборник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения выхода готового кристаллического продукта за счет повьппения точности регулирования, оно дополнительно содержит датчик температуры раствора в питающем сборнике и датчик концентрации основного некристаллизующегося компонента в питающем сборнике, выходы которых подключены к четвертому и пятому входам регулирующего блока.