Устройство для автоматического распределенного контроля стабильности гидросмесей в резервуарах
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕННОГО КОНТРОЛЯ СТАБИЛЬНОСТИ П-ЩРОСМЕСЕЙ В РЕЗЕРВУАРАХ , содержащее датчик давления, чувствителтзные элементы которых ус; тановлепы па отсчетных уровнях в : контролируемой гидросмеси, и блок i сихнализадии, отлиг ающее; с я тем, что, с целью повьтшния точi ности, надежности и эффективности ;контроля стабильности и плотности гидросмеси по всей глубине резервуара , оно.снабжено датчиком уровня, задатчиком эталонной плотности и каналами контроля параметров гидросмеси на отсчетных уровнях, каждый КЗ KoTopi ix взслючает блок вычисления параметров стабильности, функциональный преобразователь, суь1матор, элемент вычитания, блок задания модели гидростатического давления на отсчетном уровне и последовательный ограничитель, вход которого соединен с выходом датчика уровня, а вы . ход - с первыми входами функционального преобразователя и блока задания модели, второй вход которого соединен с выходом яадатчика эталонной плотности, а выход - с одним из входов элемента вычитания, другой вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход элемента вычитания соединен с вторым входом функционального преобразователя , причем первьвЧ вход суммаа тора соединен с вькодом яадатчика эталонной плотности, второй вход - с выходом функционального преобразователя и первым входом блока вычисления параметров стабильности, рой вход которого соеди; е 1 с выхо4 дом функционального преобразователя последузошего ганала контроля, а выходы сумг-мтора и блока вычисления О пгг.a 5cтpoв стабильности подключены ю к соответствующим входам блока сигнализации ,.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11)
4(51) G 01 N 9/?6
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3653624/24-25 (22) 20.10.83 (46) 15.02.85. Бюл, Н - 6 (72) А,А. Борисов, Г.В. Мокрый и С.Л. Рабчинский (71) Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (53) 548.I37(088,8) (56) 1„ Глыбин И.П. Лвтоматические плотномеры, Киев, "Тех»ика", 1965, с. 64.
2, Там же, с. 93 (прототип). (54) (57) УСТРО11СТВО ДЛЯ Р,ВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛЕННОГО КОНТРОЛЯ
СТАБИЛЬНОСТИ Г!ЩРОСМЕСЕЙ В РГЗЕРВУАРЛХ, содержащее датчик давления, чувствительные элементы которых ус, тановле»ы па отсчетных уровнях в контролируемой гидросмеси, и блок, сигнализации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точ, ности, надежности и эффективности
I контроля стабильности и плотйости
I .гидросмеси по всей глубине резервуара, оно снабжено датчиком уровня, задатчиком эталонной плотности и каналами контроля параметров гидросмеси на отсчетных уровнях,. каждый из которых включает блок вычисления параметров стабильности, функциональный преобразователь, сумматор, элемент вычитания, блок задания модели гидростатического давления на отсчетном уровне и последовательный ограничитель, вход которого соединен с выходом датчика уровня, а вы.ход — с первыми входами функционального преобразователя и блока задания модели, второй вход которого соединен с выходом задатчика эталонной плотности, а выход — с одним из входов элемента вычиташ1я, другой вход которого соединен с выходом датчика давления, а выход элемента вычитания соединен с вторым входом функционального преобразователя, причем первый вход сумматора соединен с выходом задатчика эталонной плотности, второй вход— с выходом функционального преобразователя и первым входом блока вычисления параметров стабильности, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя последующего .анала контроля, а выхо;ы с. ритора и блока вычисления перамтров стабильности подключены к сос, ветствующим входам блока сиг - .ли- - -ции °
1140002
Изобретение относится к автоматике -и контрольно-измерительной техни,ке и может быть использовано для контроля технологических параметров гидрасмесей (пульп) в резервуарах 5 гидротранспортных систем горной и горнорудной прамншленности, а также на ТЭЦ и ГРЭС, в гидраметаллургии, пищевой и химической промышленности при непрерывном автоматическом конт- 10 роле плотности и стабильности (расслоения) пульп, диспергираванных жидкостных растворов в резервуарах, сгустителях, контактных чанах и других подобного типа емкостях. t5
Известно устройства для контроля плотности жидкостей в резервуаре, содержащее две пневмаметрические трубки, продуваемые сжатым воздухом и погруженные на различную глубину 20 и контролируемую жидкость, которые импульсными линиями подключены к измерительнбму прибору — дифманометру, измеряющему разность давлений в трубках, которая пропарпиональна плотности жидкости (1j .
Недостаткам данного устройства является низкая тачнасть и ненадежность работы в процессе контроля плотности гидрасмесей (пульп) из-за ЗО периодической закупорки пневмометрических трубок твердыми частицами, содержащимися в гидросмесях.
Наиболее близким па технической сущности к предлагаемому является плстномер, содержащий датчики давления, чувствительные элементы которых уста»овлены на отсчетных уровнях, гл и блок сигнализации 2 .
Данное устройство осуществляет контроль средней плотности гидрасмеси (пульны) в резервуаре па разности давлений на двух уровнях и предназначено для измерения плотности гидросмеси (пульпы), которая сохраняет постоянный состав па всей глубине резервуара и не имеет расслоения. При переменном составе гидросмеси либо ее расслоении измеренная средняя плотность существенно отличается от действительных значений плотности гидросмеси, которая может изменяться по глубине резервуара ат плотности несущей жидкости до плотности, близкой к плотности 55 сгущенного шлама или твердой фракции, 1 роме тога, точность определения плотности гидрасмеси данным уст ройством в значительной степени зависит и от колебаний уровня жидкости в резервуаре. Таким образом, известное устройство не дает достоверной информации по измере:-:най средней плотности гидросмеси в резервуаре о действительных ее значениях па всей глубине контролируемой гидросмеси; не обеспечивает распределенного контроля стабильности (расслоения) гидрссмеси па глубине резервуара; не осуществляет селективнага контроля плотности гидросмеси па атсчетным уровня в резервуаре; имеет низкую IачHасть измерения плаTHастл гидросмеси при малых ее значениях и больших колебаниях уровня жидкости в резервуарае.
Цель изобретения — повышение тач— ности, надежности и эффективности контроля стабильности и плотности гидросмеси по всей глубине резервуара.
Указанная цель достигается тем, чта устройство для автоматического распределения контроля стабильности гидросмесей в резервуарах, содержащее датчики давления, чувствител.=ные элементы которых, установлены на отсчетных уровнях в контролируемой гидросмеси, и блок сигнализации, снабжено датчикам уровня, задатчикам эталаHнай плотности и кяналаMН кант роля параметров гидрасмеси на атсчетНЫХ УРОВНЯХ K2_#_gl!>II» ИЗ KOTOPÛÕ»»КЛЮ чает блок вычисления параметров стабильности, функциональный преобразователь, сумматор, элемент вы.-;италия, блок задания модели гидрастатического давления на отсчетном уровне и последовательный o!раничитель, :»хад которого соединен с выходом датчика уровня, а выход — с первыми вхoljoìè функцианальнага преобразователя и блока задания модели, второй вход которого соединен с выходом задатчика эталонной плотности, а выход — с одним из входов элемента вычитания, другой вход катааага с; единен с выходом датчика давления, а выход элемента вычитания саединеH с вторым входом функцианальнага преобразователя, причем первь»й вход сумматора соединен с BIIxoI»oì задат .ика эталонной плотности, второй.вход — с выходом функционального преобразователя и первым входом блока вычисления параметров стабильности, второй вход
1140002
50 которого соединен с выходом функционального преобразователя последующего канала контроля, а выходы сумматора и блока вычисления параметров стабильности подключены к соответствующим входам блока сигнализации.
На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит датчики 1 давления, чувствительные элементы. кото- !О рых установлены на отсчетных уровнях . h;, = 1,п, по всей глубине резервуара 2, разбивая таким образом контролируемую гидросмесь (пульпу) на П слоев, для контроля каждого из кото- f5 рых имеется свой канал контроля.
Число контролируемых слоев определяется таким образом, чтобы одновременным контролем параметров плотности и стабильности (расслоения) гидросмеси на слоях охватить состояние гидрссмеси по всей глубине резервуара и обеспечить отображение информации по этому состоянию, Поэтому число отсчетных уровней, а следовательно, и каналов контроля определяется требуемой точностью контроля плотности и стабильности гидросмеси по глубине резервуара и классом точности используемых датчиков давления,З0 !
Выходы датчиков 1 давления 1 -х отсчетных уровней, соответствующих ! -м каналам контроля, подключены на одни из входов соответствующих элементов 3 вычитания, другие входы 35 которых соединены с выходами блоков
4 зaäàíèÿ моделей, моделирующих гидростатическое давление эталонной жидкости с плотностью Р в зависимости от уровня ее в резервуаре. Блоки 40
4 задания моделей первыми входами подключены к выходам соответствующих последовательных ограничителей
5, входы которых соединены с выходом датчика б уровня гидросмеси 45 (пульпы) в резервуаре 2. Вторые вхоpb> блоков 4 задания моделей подключены к выходу задатчика 7 эталонной плотности 0 . В качестве параметра эталонной плотности используется плотность несущей жидкости гидросмеси, например воды. Выходы ограничителей 5 и элементов 3 вычитания подключены к соответствующим входам функциональных преобразователей 8, 55 преобразующих отклонения текущего уровня гидросмеси относительно отсчетных значений и отклонения модельного гидростатического давления относительно их действительных значений на этих же отсчетных уровнях в приращении плотности гидросмеси (пульпы) в слоях резервуара относительно моделей плотности. Выходы функциональных преобразователей 8 подключены на первые входы соответствующих сумматоров 9 и блоков 10 вычисления параметров стабильности гидросмеси на отсчетных уровнях.
Вторые входы сумматоров 9 и блоков
10 подключены соответственно к выходу задатчика 7 плотности и к выходам функциональных преобразователей 8 последующих каналов контроля, а выходы — к соответствующим входам блока 11 сигнализации.
Устройство работает следующим образом.
Состояние гидросмеси (пульпы) в резервуаре характеризуется накоплением (объемом) ее в резервуаре, т.е. уровнем, плотностью гидросмеси по слоям и стабильностью (расслоением) по всей глубине резервуара. Параметр стабильности (расслоения) характеризуется значением коэффициента, определяемого как отношение приращения отклонении g P< и h (71 Ф1 плотности гпдросмеси на смежных i — м п(+1)-м слоях к отклонению плотности на -м слое, и для < -га слоя имеет вид
-(la" — Lp;„) leap;, i = 1, и-1.
Основные возмущения, которые вызывают изменение состояния гидросме. си в резервуаре, связаны с притоком или забором гидросмеси в (из) резервуар (а), либо хранением ее в резер вуаре (источники притока и забора гидросмеси на чертеже не показаны).
В случае повышения уровня гидросмеси в мзервуаре 2 на выходе датчика 6 уровня формируется сигнал, пропорциональный текущему значению уровня 11 . При достижении уровнем первого отсчетного значения на выходе у;атчика 6 уровня имеется сигнал, пропорциональный отсчетному уровню
Так как порог ограничения последовательного ограничителя 5 первого канала настроен на это значение отсчетного уровня; то первый канал подключается для обработ.:и сигналов, поступающих от датчика 6 уровня, датчика 1 давления с чувствительным элементом на отсчетном уровне !„ и
1140002 залатчика 7 эталоннс)й(1}})отнасти )3 З .
При дальнейшем повышении уровня на выходе ограничителя 5 этого канала появляется сигнал, пропорциональный разности текущего уровня Г(и отсчет) ного ега значения,г}}, т.е.Ь() =-и- })„ который поступает на первый вход блока 4 задания модели, на второй вход которого поступает сигнал с выхода задятчика 7, пропорциональный 1(} эталонной IIJIoTHocTH j)g 1)о эт)}м сиг( налам на выходе блока 4 задания модели формируется сигнал, прона)зциональный гидрастатическому давлению эталонной жицкасти с плотностью (} 1<
) для отсчетнаго уровня („!1 ре(внь(!) значению Г„,„ =A>g(i)- Bj,(g=9,81 m/CM ускорение силы тяжести)„ который является мацельным (этяла«ным) сигНЯЛОМ ДЛЯ ЭТОГО OT(.((Ò ((0) O У 1) 313)lя Зс>
Далее сигнал Р,,„„ с выходя блока задания модели поступает ня один из входов элемента 3 вь(((((тяния, ня другой вход которого ат датчика 1 давления отсчетного уровня )). поступя- Ы ет сигнал, пропорциональный действительному дявлени}0 Р! на этом атс :.ет-нам уровне, зависящему от плстнасти
ГИДРС» МЕСИ. НЯ ВЬГХСсЦЕ ЭЛЕ (P« l я СРанпения фар.гируется сигнал, ряв((ый 3С
Г)Р„ =.Р„ -Р)„, который поступает:.ra а,-:;« из входов (1>ункционялы}ого преобр 1завателя 8, на второй 137<àä ка гар >ГO
ПОСтУПаe f Cirr Ha(«}, f(POj)OV)IHO)!=Е))1(»((>П! разностг-»,} =h- ji, с выхода о;p= (ичителя 5, По э гим сигналам )>у}))с)(1 .— о}(аль} ый преобразователь 8 нд с}наем выходе <00;э(>(пруст сигнал. (ро((арци0 н ял ь ный 0 т к л О 1) е } l и(0 д с? Й с т 11 и т ел ы! 0 и
ПЛО. НОСТИ ГИ,"jj>OCMCCI(Ня,7C(IP7 Н::M,)( уровне j;, ат плотности таз-.".:(«0H >сидкости, равный
g р, = „Р, / (g п,. ) --Ь, / (8 Ь--1-... ) )
СИТ НЯП» П)РОНО)>((!(Она(!Е>НЫЙ 0 f >С.:Olr Е >} 5 нию Ь ), плотности, поступает пя Один
ИЗ )ЗХОДОВ Су(>(МЯ7 Оря ) Г ° jP Су > .», Рll>Ч
eтся с сиГHBJ(QM прс> !()!7 11}0 lял, ны(1
Э Га 1}С))11() 0)(}1)j >3T>!OCTI: )-) ..ОС 1" ) ПЯ (i?(()
Ия друl 011 ВХОД СуМ((с) ТС r r a 0 Г:3 с(Л я () 1 l кд 7. Б резульгяте с. ммир )(1)«(}(ЭТИХ СИГljafrOB) ir(} ВЫг<С>ЭЦЛ y))))>(Я ) ) ) 1 ) первог о 1<;l !Baja фор.)}-гг, тcf) .-;Гнал, п)3()па)зциОняльlп>!й де cTB)!тejr >1(ай плс г —
НОСТИ ГИДРOCMP< )1 НД ОТС P f HO У )>OB
НЕ 1 ПЕРВОГО ЕЕ СЛОЯ И РЯВ}(сй )3 !
?-J+ с) З}, который пе 7-.-.; ас тс..:; я со)О гвеTC "г}3у)0(1)ИЙ Г1ХОД б:10кя 1 j С)(Г Н -;11 " зяции для с>табрджения этой и«форма ции диспе7черу.
При дастижснии гидрасмесью втарого отсчетного уровня ня выходе дат-"
-rHrлня }
HB кота!Зь(Й }(ястроен парс.. Огран!(чи теля 3 в !араго 1
0 С У Щ Е? С Т Г> З) Я Е Т С Я B)1 Q I O } И Ч > -,,3 0 П ) 3 С- Я Н; (О и раС О Ге и .ðíîãа ке(} .Яля с тем ли}01>
О (-(.i HÈ!-М - = ТСЗ (lа ВЫХOJ(B7 CУ(!МЯТО> Д и ф >"())<1)!- Он аль(10" о прс а боя за! я те: !1 8 фармиру)отся сигналы, прапарп (спальные саатветстBeljlio нлoTHocти )тс, ЭОГO CJIOH ГИДРССМЕСИ и 0 К)(0((С:Н)(Я» () ее относительно этдло ) i!0é >и дкастн.
Инфо(>мацг(ап: (й(сигн:};1:,, с ))((хе), ) сумма гара 9 Г((>сту)!Я)ет:;я сает .= тству ощий вход блек 11 cl!l" -BJ)IIBB« ;>: для предста)з}}е}(ия .Шфар()е)ции диcïc ft(ep >, Си }(BJI(>) o T)< lo >; ..;,:, б H () (1
r сформирован«ые Ila выгодах:., ункц)-.с—
Ha1 ьных п)зеа >(здз(:Вят".. Ic! 8 сeoT ве r стье}В(ага пе(з)1(>го и Втааога:,:.;«я.:OB ., (Зс 1 ууrra)OT Ila. )! Cj! (3ь(. j 1 1)тс>ас>и 1?х .,::ь(j7Ji()êB 10 llс рвога кап(я,.-.:;(..;;;.1 llc-«ЕНИЯ )-,Я 1>Я>.je „-l> -r C Bc)j.; -! ()0(Т((j>:Д.: " (а-.
e«H!l) IIPi7)i1;-: С? «(7}) -i» 1 С)С 11 СИ В 1 P.зс?)звуя;. ;. Инфоpj}я ц)(я:-;ы }исл Hil;>!
Е (-(Я-»,1!С,1">С; Е.! Е) (,(-, 1
r — 1>g),/ Ь З1 с: }>ыхадд б (.>i<(1 1(я Г:с >;01 с
Кя« "J(a НОСтуляс-Т Ня . 00: )? ТСТ«у 00(1) 1 1 ))-; 0;I б (акя j 1 с}(з!дл(. .) н;-1 .;>(Ля предстявлelli(H д -.с; е г 1,;у.
Таким с".))Здс)с.: ..-ек:ще? }} .:oc.га>)1) е гидросыесг(в рс:.-?ерву;. ре, хярдктерп>(;) r<0 l; j 0}1(.) *,;. e<»,1!, :С- (3" нага ура;,«:! 1(},. -тс б)>яж?) -тся "Hc;leò)(PPg И}(Ч>0",>»}Е)Ц !0>1 0 Ллаэ 11ОCТ)i 1 И ",PаСМЕCH НЯ 1(С. > IO(> 1! БТОГ)Е l СЛОЕ 1 НЛ т>ос;еси H }саэфф) .:11 . и (.е 1? т» бильнсс ги
;,)е>(сдi }1) -, rj (!1:.; р; (j)l).e .-,a )»(еJia }, 1
)1(«(>Н,(-:;;;, PP. >»,, 1130 0с (. -(>70— смесь ст Сыпь;„;: «а .;..с-.ег pac.: —,: >=- — ! jl>! ) >) 0 )О > " г)3 с- )>)И)(як(Q: 1 (а»(НОС (-hj„) .lj, >r) ()>P! (НЕ..) (ВЫЧI! ния) Г(ла . Лс>сз",i ";;,;р oci! eel} в с . (а:(х > т.е. (з! - O, )эслн каэффи .,)"Cliт (Т)= j, Т О l (М C: С T l Е С Т ; 1 О JI l О P D .Я С C JIО:Е } I - l Е:
")j!Jpocl>lee!i, jan!) (ь}> H -ря 1(iI;e n)lзJJ.r J}P) (,у;70 e!l! (; 7 ) . ЧТСЭ Еаа (ЛЕТC. -Ну, 7 1140002
ВКЦКПЯ Заказ 254/3?
1е ее
ТиРаж 897 Поееписное
Филиап ППП Патент, г. Ужгород,ул.Проектная, 4 осаждению взвешенных частиц или компонент при хранении гидросмеси, при этом плотность 0 второго слоя соот1 2 ветствует плотности несущей жидкости, т.е. Р = . В случае, когда коэффи- 5 циент К стабильности находится в интервале 0,1 т.е. выполняется неравен, ство ОсК1.4 1, то численная величина
К1 характеризует степень стабильности или расслоения (идет процесс 10 осаждения или осветления) гидросмеси на текущий момент времени, при этом плотности 171 и р< на смежных слоях различны. Когда выполняется условие, что коэффициент К.1 принимает отри- 15 цательное значение, т.е. К1с0, это соответствует притоку в резервуар гидросмеси (пульпы) с большей плотностью, чем плотность содержащейся в резервуаре гидросмеси. Здесь также 20 плотности на слоях различны, причем.
1 2 1 ° ри дальнейшем повышении уровня гидросмеси в резервуаре 2 и достиже- . нии им каждый раз следующего отсчет- 25 ного уровня подключается j -й канал для обработки сигналов от датчика б уровня., задатчика 7 и датчика давле\ нИя 1 -го отсчетного уровня. Работа 1-го канала в этом случае анллогич- З(> на описанным, с тем лишь отличием, что с подключением < -го канала на выходах сумматора 9 этого канала и блока 10 (1-1)-го канала формируется дополнительная информация (к ранее имеющейся) о плотности Р в слое и стабильности К„ гидросмеси на отсчетном уровне е1;
В случае, когда уровень гидросмеси (пульпы) в резервуаре остается неизменным, например нап1-м отсчетном уровне, что соответствует условию h h,m с 11, в устройстве непрерывно работает п1 каналов °
При снижении уровня гидросмеси в резервуаре и достижения им предыдущего отсчетного уровня Ь1 каналы контроля отключаются в обратном порядке, т. е. номера каналов пробегают значения i=m, 1; пап. Каждый раз с отключением последующего канала снимается информация, представляемая им в блок сигнализации.
Таким образом, предлагаемое устройство .независимо от того, н каком состоянии находится гидросмесь в резервуаре и чем вызваны изменения этого состояния, позволяет осуществлять непрерывный распределенный контроль технологических параметров гидросмеси с выдачей селективной информации об уровне, плотности и стабильности (расслоения) гидросмеси по всей глубине резервуара и отображения этой информации диспетчеру для принятия решения.
