Центрифугирование жидких систем

Разработка схем автоматизации процессов центрифугирования 1000р

Типовое решение автоматизации. В качестве объекта управления при автоматизации процесса центрифугирования рассмотрим центрифугу непрерывного действия (рис. 4.10). Полученный в. результате центрифугирования осадок в дальнейшем, как правило, поступает в сушилку, энергетические затраты которой определяются в основном влажностью осадка, поэтому при управлении центрифугами ставится задача получения заданной (минимально возможной при данных условиях) влажности осадка (она может колебаться, например, при отстойном центрифугировании от 10 до 30%). Это и будет являться целью управления.

Рис. 4.10. Типовая схема автоматизации процесса центрифугирования:
1 - барабан центрифуги; Б - момент на валу электродвигателя; Z - уровень вибрации.

В реальных условиях производства в центрифугу поступают многочисленные возмущения в виде изменения гранулометрического состава твердого вещества, начальной концентрации его в суспензии, вязкости жидкой фазы и т. д. Наиболее сильным. возмущающим воздействием является изменение подачи суспензии. В частности, увеличение расхода суспензии ведет к вымыванию части осадка из центрифуги и повышению его влажности,, а уменьшение расхода нарушает равномерность слоя осадка к приводит к сильной вибрации ротора.
Для того чтобы при наличии многочисленных возмущений, достигалась цель управления, устанавливают центрифуги с высокой разделяющей способностью. Разделяющая способность оп¬ределяется фактором разделения Ф:

где r - радиус барабана центрифуги (постоянная величина); n - частота вращения ротора (число оборотов в единицу времени); g - ускорение свободного падения.

Анализ формулы показывает, что изменением числа оборотов п в объект можно вносить сильные регулирующие воздействия. Однако в современных центрифугах в качестве привода используют, как правило, асинхронные электродвигатели с постоянным числом оборотов вала. К тому же в настоящее время отсутствуют высококачественные датчики влажности конечного продукта. В связи с этим выбирают электродвигатель с таким числом оборотов п, при котором даже при значительных возмущающих воздействиях центрифуга обеспечивала бы заданную влажность осадка.

Для компенсации сильных возмущений, вызванных изменением расхода суспензии, предусматривается узел стабилизации этого параметра. Для поддержания материального баланса в центрифуге не требуется установка регуляторов, так как уровень фугата и осадка поддерживается путем их свободного удаления из аппарата. Стабилизация расхода суспензии и соблюдение баланса обеспечивают постоянную производительность центрифуги.

В связи с высокими скоростями вращения центрифуг, большим потреблением энергии, а также возможностью неравномерного распределения материала в барабане центрифуги особое внимание уделяется контролю, сигнализации и защите параметров центрифугирования. Контролируются расходы суспензии и фугата, мутность фугата, количество потребляемой электродвигателем энергии. При перегрузке электродвигателя срабатывает .сигнализация. Контролю и сигнализации подлежат также давление масла в системе смазки и температура подшипников, причем при резком падении давления и повышении температуры должны сработать устройства защиты, отключающие центрифугу. Отключение должно производиться и в случае вибрации барабана, являющейся признаком неравномерного распределения материала в центрифуге.

Регулирование отстойных центрифуг.

Изменяя продолжительность отстаивания и осушки осадка в отстойных центрифугах, в объект можно вносить сильные регулирующие воздействия. В соответствии с результатами лабораторных анализов влажности осадка производят изменение длительности указанных операций путем изменения числа ходов поршня при выгрузке осадка пульсирующим поршнем или же изменения числа оборотов шнека в шнековых центрифугах. Реже регулирующие воздействия вносятся изменением степени открытия разгрузочных окон.

Управление центрифугами периодического действия. 

Центрифуги периодического действия в связи с простотой конструкции находят широкое применение в промышленности. Регулирующие воздействия в них могут быть внесены путем изменения продолжительности отдельных операций в зависимости от влажности осадка. Однако на практике ввиду отсутствия датчиков влажности процесс ведут по жесткой временной программе с помощью командного прибора (рис. 4.11). На него поступают сигналы от датчика загрузки 6 барабана 1 центрифуги и конечных выключателей положений ножа 2, служащего для срезания осадка и приводимого в движение масляным исполнительным механизмом 3. При срабатывании датчика загрузки командный прибор формирует сигнал иа закрытие клапана 7; операция загрузки при этом прекращается.

Рис. 4.11. Система управления периодической центрифугой:
1 - барабан; 2 - нож; 3 - исполнительный механизм; 4 - маслораспределитель; 5 - переключающее устройство; 6 - датчик загрузкн; 7, 8 - запорные клапаны.

Длительность следующих операций (подсушки и промывки) устанавливается вручную с помощью задатчиков времени командного прибора и обеспечивается срабатыванием клапана 8. На некоторых центрифугах поочередно осуществляется несколько операций подсушки и промывки с различной выдержкой. Заданные последовательность и длительность их также выдерживается командным прибором. По завершении этих операций прибор выдает импульс на переключающее устройство 5 маслораспределителя 4, который с помощью исполнительного механизма 3 приводит в движение нож 2. Начинается операция выгрузки твердого продукта из барабана 1. Движение ножа продолжается до крайнего по¬ложения, что обеспечивается конечным выключателем КВ1. По его команде происходит обратное движение ножа до срабатывания второго конечного выключателя - КВ2; начинается новая загрузка или же вновь открывается магистраль промывной воды для регенерации сетки барабана 1. Далее цикл повторяется.
В качестве параметра, характеризующего степень загрузки, может использоваться уровень суспензии в барабане. Чувствительным элементом уровня является пластинка, контактирующая с верхним слоем жидкости в нем. При изменении положения этого слоя пластинка поворачивается вместе с валом, на котором установлен кулачок. Положение последнего преобразуется в аналоговый или дискретный сигнал, соответствующий уровню жидкости. Таким же способом можно контролировать и уровень твердого осадка; тогда в качестве чувствительного элемента используется гребенка, представляющая собой сопротивление только для твердой фазы.
В промышленности для контроля загрузки используют также емкостные датчики, измеряющие электрическую емкость между датчиком и уровнем суспензии в барабане или его стенкой, датчики скорости вращения барабана и мощности приводного электродвигателя.

Регулирование скорости вращения центрифуг периодического действия. 

Значительного улучшения эксплуатационных характеристик центрифуг периодического действия можно добиться путем изменения скорости вращения ротора при осуществлении различных операций, так как каждой из них соответствует своя оптимальная скорость. Для этой цели в качестве привода центрифуги применяют специальные электродвигатели и командные устройства, работающие по жесткой программе.