Устройство для управления циркулярционной электродиализной установкой

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРЛВЛЕ- . НИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКОЙ , содержащее датчик верхнего уровня в емкости очШценной воды , пускатель вьтрямительного агрегата , реверсивный пускатель двигателя лабиринтных насосов,.блок пуска и логический блок, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно .снабжено программным блоком и узлом управления, содержащим элементы И-НЕ и ИМПЛИКАЦИЯ, причем первый выход программного блока соединен с первым входом элемента И-НБ, второй вход которого подключен к выходу элемента ИМПЛИКАЦИЯ, соединенного своим первым входом с выходом блока пуска и BTOpjM входом - с датчиком верхнего уровня в емкости.очищенной воды, выход элемента И-НЕ связан с входом программного блока, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к п.ервому,второму/ третьему и четвертому входам логического блока, пятый вход логического блока соединен с выходом блока пуска, первый выход логического блока связан с пускателем выпрямительного агрегата, а второй и третий выходы - с реверсивным .пускателем двигателя насосов. Г2 . Устройство по П.1, о т ли чающее ей тем, что логический блоксодержит элемент ЦЛИ, первый и второй элементы ЗАПРЁТ, первый и второй элементы НЕ, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, причем nispBHe входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с пятым входом логического блока, второй -вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом элемента ИЛИ и с вторым входс 1 логического блока, а выход - с первым входом первого элемента И и с входом первого элемента НЕ соответственно подключенных выходами к первому и второму входам первого элемента (О ПАМЯТЬ, выход которого соединен с первым выходом логического блока, второй вход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому входу логического блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ сое динен с входом втородо элемента НЕ, с первыми входами второго и треть4 его элементов И, первый вход логического блока соединен с входом первого э 1емента И и с Г вторым входом второго элемента И, подключенного выходом к первому СО . входу второго элемента ПАМЯТЬ, вы- : ход которого связан с вторым выходом логического блока, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к первому входу третьего элемента ПАМЯТЬ, выход которого соединен с третьим выходом логического блока, а выход второго элемента НЕ подключен к второму входу второго и третьего элементов ПАМЯТЬ.

„„SU„„1041991 А

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

g(gII G 05 В 19/18 6 05 0 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Г ..

f ф

М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ГЕНИЯ "" "„-" /

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч. 41 4 . о.,/ г

"«вв, ф рой вход которого подключен к четвертому входу логического блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен с входом второго элемента НЕ, с первыми входами второго и третьего элементов И, первый вход логического блока соединен .с втоРым входом первого элемента И и с вторым входом второго элемента И, подключенного выходом к первому входу второго элемента ПАМЯТЬ, вы-, г ход которого связан с вторым выходом логического блока, третий вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к первому вхоДу третьего элемента ПАМЯТЬ, выход которого соединен

Ж

Ж с третьим выходом логического блока, а выход второго элемента НЕ подключен к второму входу второго и третьего элементов ПАМЯТЬ. (21 ) 3282398/18-24 . (22 ) 28.05. 81 (46 ) 15. 09. 83. Бк л. 9 34 (72 ) Б. Н. Пискунов, Л. 3. Каплан, В. C. Торопцов и В. К. Вашурин (53) 621. 327 (088. 8 ) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

9 487026 кл. В 01 0 13/02, 1974.

2. Пульт-ПУ-42. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 12048.00110, 1975 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ-:-:

НИЯ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ

УСТАНОВКОЙ, содержащее датчик верхнего уровня в,емкости очищенной воды, пускатель выпрямительного агрегата,.реверсивный пускатель двигателя лабиринтных насосов, блок пуска и логический блок, о-т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно .снабжено программным блоком и узлом управления, содержащим элементы И-НЕ:.и ИМПЛИКАЦИЯ, причем первый выход программного блока соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента ИМПЛИКАЦИЯ, соединенного своим первым .входом с выходом блока пуска и вторым входом - с датчиком верхнего уровня в емкости очищенной воды, выход элемента И-HE связан с входом программного блока, второй, третий, четвертый и пятый выходы ко-: торого подключены соответственно к первому,второмуР третьему и четвертому входам логического блока, пятый вход логического блока соединен с выходом блока пуска, первый выход логического блока связан с пускателем выпрямительного агрегата, а вто- . рой и третий выходы — с реверсивным пускателем двигателя насосов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что логический блок содержит элемент ЦЛИ, первый и второй элементы ЗАПРЕТ, первый и второй элементы НЕ, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, причем первые входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с пятым входом логического блока, второй вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом элемента

ИЛИ и с вторым входом логического блока, а выход — с первым входом первого элемента.И и с входом первого элемента НЕ; соответственно подключенных выходами к первому Я 2 и второму входам первого элемента

ПАМЯТЬ, выход которого соединен с первым выходом логического блока, второй вход второго элемента ЗАПРЕТ С соединен с выходом элемента ИЛИ, вто

1041991

Йзобретение относится к системам управления технологическими циклическими процессами, а именно к системам управления электродиализными установками циркуляционного типа, и может найти щирокое применение в народном хозяйстве для управления электроднализными установками циркуляционного типа, применяемыми для опреснения солоноватых вод с целью получения питьевой воды, а также для обессоливания водопроводной воды с целью получения воды, пригодной для изготовления физиологического раствора для аппаратов "искусственная почка". 15

Известны электродиализные установки циркуляционного типа, системы управления которыми содержат датчики уровня и солесодержания в циркуляционных баках дилюата и концентрата (1 ).

Однако большое число датчиков, установленных в среде с высокой коррозионной активностью, снижает надежность известной системя управления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее логический блок, подключенный своими выходами . к выходным каналам устройства, а входами к датчикам верхнего и нижнего уровня в емкости очищенной воды, к выходу схемы пуска, к датчикам солесодержания и уровня, размещенным в циркуляционных баках (2 ).

Однако большое число датчиков, установленных в среде с высокой коррозионной активностью, снижает надежность и этого .устройства. Кроме 40 того, это устройство прекращает цикл опреснения при затоплении датчика верхнего уровня в емкости очищенной воды и начинает новый цикл опреснения при осушении датчика нижнего уровня в емкости очищенной воды, что приводит к увеличению объема емкости очищенной воды и к уменьшению надежности устройства управления, так как в устройстве для управления ис50 пользуются два датчика уровня.

Целью изобретения является повышение надежности устройства для управления циркуляционной электродиализ ной установкой.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления циркуляционной электродиализной установкой, содержащее датчик верхнего уровня в емкости очищенной воды, пускатель выпрямительного агрегата, 60 реверсивный пускатель двигателя .лабиринтных насосов, блок пуска и логический блок, снабжено программным блоком и узлом управления, содержащем элементы И-НЕ и ИИПЛИКАЦИЯ. при- g5 чем первый выход программного блока соединен с первым входом элемента

И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента HMIIJIHKAIJHß, соединенного своим первым входом с выходом блока пуска и вторым входом— с датчиком верхнего уровня в емкости очищенной воды, выход элемента И-НЕ связан с входом программного блока, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам логического блока, пятый вход логического блока соединен с выходом блока пуска, первый выход логического блока связан с пускателем выпрямительного агрегата, а второй и третий выходыс реверсивным пускателем двигателя насосов.

Логический блок содержит элемент

ИЛИ, первый и второй элементы ЗАПРЕТ, первый и второй элементы НЕ, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий элементы

ПАИЯТЬ, причем .первые входы первого и второго элементов ЗАПРЕТ соединены с пятым входом логического блока, второй вход первого элемента ЗАПРЕТ соединен с первым входом элемента

ИЛИ и с вторым входом логического .блока, а выход — с первым входом первого элемента И и с входом первого элемента НЕ, соответственно подключенных выходами к первому и второму входам первого элемента ПАМЯТЬ, вы-, ход которого соединен с первыми входом логического блока, второй вход второго элемента ЗАПРЕТ, соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому входу логического блока, выход второго элемента ЗАПРЕТ соединен. с входом второго элемента НЕ, с первыми входами второго и третьего элементов И, первый вход логического блока сообщен с вторым входом.первого элемента И и с вторым входом второго элемента И, подключенного выходом к первому входу второго элемента ПАМЯТЬ, выход которого связан с вторым выходом логического блока, третий вход которого сообщен с вторым входом третьего элемента И, подключенного выходом к первому входу третьего элемента IIAИЯТЬ, выход которого соединен с третьим выходом логического блока, а выход второго элемента НЕ подключен к второму входу второго и третьего элементов ПАИЯТЬ.

На чертеже схематически изображено устройство для управления циркуляционной Хлект;-одиализной установкой.

Схема содержит линию 1 исходной (водопроводной ) воды, напорную емкость 2, поплавковый клапан 3, элек.

-1 0 41 991 тродиалиэатор 4, выпрямительный агрегат 5, бак концентратора 6, бак дилюата 7, лабиринтные насосы 8 и

9 со сливными импеллерами в баках

6 и 7, двигатель 10 насосов 8 и 9, поплавковые клапаны 11 и 12 в ба- ках 6 и 7, емкость 13 очищенной воды, датчик 14 верхнего уровня в емкости 13, линию 15 подачи исходной воды .из емкости 2; линии 16 и 17 подачи исходной воды в баки б и 7, обратные клапаны 18 и .19 на линиях 16 и 17, линию 20 слива очищенной воды из бака 7 в емI кость 13, линию 21 подачи концентратора из бака 6 в электродиализатор

4, линию 22 подачи концентратора из электродиализатора 4 в бак б, линию

23 проьивки электродных камер электродиализатора, насос 24 откачки очищенной воды, спивной коллектор 25, линию 26 подачи дилюата из бака 7 в электродиализатор 4, линию 27 подачи дилвата из электродиализатора -4 в бак 7, логический блок 28, программный блок 29, вход 30 программного блока 29, выходы 31-35 блока 29, сигнальную лампу 36, блок пуска 37,- кнопки "Пуск" 38 и "Стоп" 39 блока 37, элемент 40 ЗАПРЕТ блока 37, элемент

41 ПАМЯТЬ блока 37, инвертор 42 бло ка 37, элемент 43 ЙМПЛИКАЦИЯ, элемент 30

44 И-НЕ, первый 45, второй 45., третий 47 элементы И блока 28, первый

48, .второй 49 элементы ЗАПРЕТ блока 28, элемент 50 ИЛИ блока 28, первый 51, второй 52 элементы НЕ блока 28, первый 53, второй 54, третйй

55 элементы ПАМЯТЬ блока 28, пуска- . тель 56 агрегата 5, катушку 57 пус- . кателя 56, контактную группу 58 пускателя 56, реверсивный пускатель 59 40 двигателя 10, первую 60 катушку пус-, кателя 59, первую 61 контактную группу пускателя 59 вторую 62 катушку. пускателя 59, вторую 63 контактную группу пускателя 59, источник .64 трещ5 фазного переменного напряжения (на- . пример» 220/380 В), двигатель 65 на- . соса 24, пускатель 66 двигателя 65р входы 67-71 логического блока 28.

Объем емкости 13 выше датчика 14. должен быть больше объема порции очи50 ценной воды, сливаемой из бака дилю-" ата 7; объем емкости 13 ниже датчи- ка 14 и выше нижнего допустимого уровня, например, при котором происходит засасывание воздуха во всасы-. вающую линию насоса 24, должен быть больше объема очищенной воды, потребляемой s течение технологического цикла.

УстройстВо работает следующим образом.

Пусть в начальный момент времени емкость 2, баки. б и 7 заполнены исходной водой, емкость 13 опорож- . 65 нева> блок 29 находится в произволь,ном положении.

При подаче питания на выходах датчика 14 и блока 37 появляется сигнал "0", на выходе элемента 43 сигнал "1". Если блок 29 находится в положении, когда срабатывает один из каналов 32-35, а на выходе канала 31 устанавливается сигнал "О.", то лампа 36 не горит, на выходе элемента 44 появляется сигнал "1" и двигатель 30 блока 29 вращается до появления сигнала "1" на выходе канала 31. Загорается лампа 36, блок

29 устанавливается в положение готовности к началу цикла очистки исходной воды.

При нажатии кнопки 38 блока 37 на выходах элементов 40 и 41 появляется сигнал "1", что приводит к появлению сигнала "0" на выходе элемента 43 и сигнала "1 " на выходе элемента 44, запуску двигателя

30 блока 29, подаче сигнала "1" на первые входы элементов 48 и 49, появлению сигнала "1" на выходах элементов 48 и 49 и сигнала "0" на выходах элементов 51 52. Начинается цикл очистки исходной воды. Через интервал времени, например Т =5-10 с, на выходе 31 пояглется сигнал "0", гаснет лампа 36, затем через интервал времени, например И1 =1-5 с, на выходе 32 появляется сигнал "1" в течение, например, интервала времени

Т =1-5 с. При этом сигнал "1" появляется на выходах элементов 45 и

46 И и элементов 53 и 54 ПАМЯТЬ. Напряжение постоянного тока поступает на электроды электродиализатора 4,, и насосы 8 и 9 начинают прокачивать воду. через электродиализатор 4 по контуру дилюата (бак 7 — линия 26электродиализатор 4 - линия 27 бак 7) и по контуру концентрата (бак б — линия 21 - электродиализатор 4 — линия 22 ; бак 6 ). Часть воды из контура концентрата по линии 23 направляется для промывки электродных камер электродиализатора 4 и. затем сбрасывается в коллектор 25 ° В процессе многократной циркуляции через электродиализатор 4 солесодержание воды в контуре дилюата снижается, а в контуре концентрата повышается. -убыль водыС из контура концентрата на промывку электродных камер электродиализатора 4 компенсируется поступлением исходной воды в бак 6 IIo линиям 15 и 16. Убыль воды из контура дилюата в результате переноса солей и электроосмотического переноса воды в электродиализаторе 4 в контур концентрата компенсируется поступлением исходной воды в бак 7 по линиям 15 и 17. Исходная вода заполняет бак 6 и 7 до уровней, при ко1041991 торых клапаны.11 и 12 перекрывают воздушки баков 6 и 7. убыль воды из бака 2 компенсируется ее лритоKoM llo линии 1 через клапан 3.

Степень очистки исходной водопроводной воды, например до соле- 5 содержания 30-100 мг/л, зависит от заданной длительности очистки исходной воды в течение интервала времени U =10-60 мин, который сле,дует за интервалом времени T> .

)0

По истечении времени U2 на выходе 33 появляется сигнал "1" .в течение времени T -=1-5 с. При этом

3 блок 28 отключает агрегат 5 и останавливается двигатель 10 насосов

8 и 9 .следующим образом.

На выходе элемента 50 появляется сигнал "1", на выходах элементов

48, 45, 49 и 46 устанавливается сигнал "0", на выходах элементов 51 и 52 устанавливается сигнал "1", а на выходах элементов 53 и 54 появляется сигнал "0". Катушки 57 и 60 обесточинаются, размыкаются контактHUe группы 58 и 61 напряжение от 25 источника 64 снимается с агрегата

5 и двигателя 10. Процесс очистки воды прекращается.

По истечении времени(5-10 с), в течение которого происходит полная остановка двигателя 10,. на выходе

34 появляется сигнал "1", например, н течение интервала времени Т =15 с. При этом блок 28 включает двигатель 10 н реверсивном режиме следующим образом. : >5

В течение интерна а Времени 03 ,на выходе 33 и выходе элемента 50 ус-. устанавливается сигнал "0", на выходах элементов 48 и 49 устананлива- 40 ется сигнал "1", на выходах элементов 51 и 52 — сигнал "0". При появ-. лении сигнала "1" на выходе 34 сигнал "1" устанавливается на выходах элементов 57 и 55. Напряжение поступает на катушку 62, срабатывает контактная группа 63 пускателя 59.

Напряжение от источника 64 с пере- ключением двух фаз поступает на двигатель 10. Насосы 8 и 9 развивают давление н линиях 16 и 17, и очищенная вода по линии 20 начинает поступать из бака 7 н емкость 13. Обратные клапаны 18 и 19 препятствуют поступлению воды из баков 6 и 7 в емкость 2. Очищенная вода продолжает поступать в емкость 13, например„ н течение интервала времени U< =15 мин, который следует эа интервалом Т@.

После окончания интервала U+ на @ выходе 35 появлется сигнал "1", например, в течение интервала времени

Т =1-5 с. При этом блок 28 отключает двигатель 10 насосов 8 и 9 следующим образом. ° 65

8 течение интервала времени U на выходе элемента 47 устанавливается сигнал "0". При появлении сигнала

"1" на ныходе элемента 50 на выходе элемента 49 устанавливается сигнал

"0" .а на выходе элемента 52 - "1", Р

П и что приводит к поянлению сигнала 0 на выходе элемента 55. Катушка 62 обесточинается, размыкается контактная группа 63, и напряжение от источника 64 снимается с двигателя 10.

Откачка очищенной воды из бака 7 прекращается. Эа интервалом времени Т следует интервал времени U, например, длительностью 1-5 с, н течение которого на выходах элементов 50 и 52 устанавливается сигнал "0", на выходе элемента 49 устанавливается сигнал "1", а по окончании этого интервала на выходе 31 появляется сигнал

"1".

Цикл очистки порции исходной воды окончен, и начинается новый цикл очистки следующей порции исходной воды.

Циклы очистки продолжаются непрерывно один за другим до тех пор, пока н емкости 13 не будет затоплен датчик 14,. на выходе которого появляется сигнал "1". При наличии сигнала "1" на выходах датчика 14 элемента 43 и канала 31 на выходе элемента 44 устанавливается сигнал "0" и останавливается двигатель 30 блока

29 (прекращается отсчет времени Т ).

Новый цикл очистки порции исходной воды начнется только после осушения датчика 14, на выходе которого устанавлинается сигнал "0", что. вызывает появление сигналов 0" на выходе элемента 43, "1" на выходе элемента 44 и включение двигателя

30 блока 29. !

Подача очищенной воды из емкости

13 потребителю осущестзляется насосом 24, включение двигателя 65 которого обслуживающий персонал производит нажатием кнопки "Пуск" пус- кателя 66 (не показана) при готовности системы гемодиализа к приготовлению диализной жидкости при достижении уровнем в емкости 13 некоторого значения (например, при затоплении датчика 14).

Так как производительности уста:новки по очищаемой воде выше средчего отбора ее потребителями, то все последующие циклы заканчиваются затоплением датчика 14 и остановкой двигателя 30 блока. 29 при появлении сигнала "1" с выхода канала 31.

Новые циклы начинаются после осушения датчика 14.

При нажатии кнопки "Стоп" 39 на выходе элемента 42 появляется сигнал "1", на выходах элементов

40 и 41 устананливается сигнал " 0", 1041991

ВНИИПИ Заказ 7127/48 Тираж 874 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Прбектная, 4

Блок 28.отключает насос 10 и агрегат 5 следующим образом.

На выходах элементов 48, 49, 45-47 устанавливается сигнал "0", на выходах элементов 51 и 52

"1", на выходах элементов 53-55 устанавливается сигнал "0", обесточиваются катушки 57, 60 и 62, размякаются контактные группы 58, 61 или 63. Процесс очистки воды прекращается. Двигатель 30 блока 29 продолжает вращаться до установления сигнала "1" на выходе канала

31. Загорается лампа 36, блок 29 устанавливается в положение готовности к началу следующего цикла очистки. Отключение насоса 24 про:, изводится, например, нажатием кнопки "Стоп" пускателя 66 (не показана ).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять управление циркуляционной электродиализной установкой с помощью минимального числа датчиков (датчика верхнего уровня в емкости очищенной воды) и программного блока, который самоустанавливается в го10 товности к началу цикла очистки очередной порции исходной воды.

Предлагаемое устройство значительно проще, надежнее и точнее известных устройств управления, что особенно важно при работе с системами .гемодиализа и аппаратами "искусственная почка".