Устройство автоматического регулирования процесса смешения преимущественно для разбавления жидкого стекла

 

Использование: изобретение может быть использовано в химической промышленности при регулировании процесса разбавления жидкого стекла в производстве углекислотной белой сажи и позволяет получить жидкое стекло заданной плотности. Сущность: устройство содержит датчик 3 температуры разбавленного жидкого стекла , преобразователь 4, регулятор 5, исполнительный механизм 6 подачи воды, датчик 7температуры воды, преобразователь 8. регулятор 9, исполнительный механизм 10 подачи теплоносителя, масштабирующий блок 11, сумматор 12, блок 13 задержки сигнала и задатчик114, 2 мл.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМ ТВО СССР (ГОСПА ЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (21) 43 6682/26 (22) 16.69,87 (46) 07Ъ2,93. Бюл, N 5

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (71) Харьковское научно-производственное обьединение "Карбонат" (72) Ю..Голгндер, В.А.Коцаренко, В.M.Óòåшев, В M.Áàëàáàíoâ,.Ю.Н.Зверев и В.М.Белокоп тов (56) Го убятников В.А. Автоматизация ripoизводс гвенных процессов и АСУП в химиче ской n oìûøëåííîñòè. M. Химия, 1988, с.

106-1б7.

Голубятников В.А., Шувалов B.S, АвтоI матиз1ция производственных процессов в хим. промышленности, M. Химия, 1985, с;

139-141, рис. 4.6.

1 Ы„„1792730 А1 (si)s В 01 F 3/08, G 05 О 27/00 (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА СМЕШЕНИЯ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ РАЗБАВЛЕНИЯ ЖИДКОГО СТЕКЛА (57) Использование: изобретение может быть использовано в химической промышленности при регулирован/ии процесса разбавления жидкого стекла в производстве углекислотной белой сажи и позволяет получить жидкое стекло заданной плотности.

Сущность: устройство содержит датчик 3 температуры разбавленного жидкого стекла, преобразователь 4, регулятор 5, исполнительный механизм 6 подачи воды, датчик

7температуры воды, преобразователь 8, регулятор 9, исполнительный механизм 10 подачи теплоносителя, масштабирующий блок 11, сумматор 12, блок 13 задержки сигнала и задатчик 14, 2 ил.

1792730

Регулирование процесса разбавления жидкого стекла с помощью данного устройства осуществляется по следующему алгоритму:

t3; P3 = 1(12М2) пРи Ч1, Pl. tl = const (1) тз: P3 = f(t2) пРи V2 = Vaap = coAst, (2) при этом t3 прямо пропорционально t2 тз;p3 = f(V2) Ap14 t2 = taa> = const. при этОм(3) тз обратно пропорционально V2

Р1= P3= Р2 (4)

Р2 = ((Р4 — 0,2) + (Р5 — 0,2)1+ 0,2 + С (5)

P3= f(t3: рз) . (6)

Р5 = f (т2) (7)

P4 = const при заданном значении р где Vl — текущее значение расхода концентрирсванного жидкого стекла:

Изобретение относится к области автоматизации процессов химической технологии и может быть использовано в химической промышленности при регулировании процесса разбавления жидкого стекла в производстве углекислотной белой сажи. Разбавление жидкого стекла водой проводят доздостижения плотности

1,08 ++ 0,005 г/см и температуры 50-80ОС.

Целью изобретения является повыше- "0 ние качества разбавленного жидкого стекла за счет повышения точности регулирования, На фиг,1 представлена принципиальная схема устройства автоматического регулирования процесса разбавления жидкого стекла; на фиг.2 — номограмма, связывающая температуру разбавленного жидкото стекла. температуру воды, подаваемой. на разбавление жидкого стекла с плотностью разбавленного жидкого стекла.

Концентрированное жидкое стекло из автоклавов подается в разбавитель 2, туда же поступает нагретая в теплообменнике 1 вода. Устройство содержит датчик 3 температуры жидкого стекла, соединенный через 25 преобразователь 4 и регулятор 5 с исполни- .

TellbHblM механизмом 6 подачи воды, датчик

7 температуры воды. преобразователь 8, регулятор 9, исполнительный механизм 10 подачи теплоносителя, мэсштабирующий блок t1, сумматор 12, блок задержки сигнала 13 и задатчик 14. Выход датчика 7 темпе-. ратуры воды через последовательно соединенные преобразователь 8, масштабирующий блок 11, сумматор 12 и блок 13 задержки сигнала соединен со вторым входом регулятора 5 подачи воды, выход преобразователя 8 температуры воды через регулятор 9 соединен с исполнительным механизмом 10 подачи теплоносителя, второй 40 вход сумматора 12 соединен с выходом задатчика 14.

V2 — текущее значение расхода воды на разбавление стекла;

p1 — текущее значение плотности концентрированного жидкого стекла; рз — текущее значение плотности разбавленного жидкого стекла;

t1 — текущее значение температуры концентрированного жидкого стекла;

t2 — текущее значение температуры воды, подаваемой на разбавление концентрировэнного жидкого стекла;

t3 — текущее значение температуры разбавленного жидкого стекла;

Vaag, itaap, /Ъад — заданное значение соответствующего параметра;

P1 — сигнал,. формируемый блоком 5, пропорциональный разности температур разбавленного жидкого стекла и воды, подаваемой на разбавление концентрированного жидкого стекла;

P2 — сигнал, формируемый блоками 7, 8, 11, 12, 13, 14, пропорциональный значению температуры воды, подаваемой на рээбавление стекла, сигналу Р4 и сигналу С;

Рз — сигнал, формируемый блоками 3, 4 пропорциональный значению температуры разбавленного жидкого стекла;

Р4 — сигйал задатчика 14;

Р5 — сигнал, формируемый блоками 7, 8 пропорциональный значению температуры воды, подаваемой нэ разбавление жидкого стекла; с — уровень смещения сигнала Р2 в рабочую область.

Номограмма, представленная на фиг,2, получена при разбавлении концентрированного жидкого стекла, имеющего температуру 1 15 +. 2 С и плотность 1,4 г/см 0,01 г/см, технической водой, температура которой была стабилизирована на следующих последовательно изменяемых заданных уровнях — 20 С, 30 С; 40 С; 50ОС;

60 С; 70 С;Данные зависимости построены следующим образом; (рассмотрим на примере разбавления концентрированного жидкого стекла водой, подогретой до температуры 20 С).

Датчик 3 температуры разбавленного жидкого стекла покажет температуру 20 С в том случае, когда он будет измерять только температуру воды (стекла не будет). следовательно температуре 20 С соответствует плотность воды — 1,0 г/см . Когда не будет з воды, а будет. поступать только концентрированное жидкое стекло, датчик покажет максимальную температуру — 115 С, что соответствует плотности концентрированного стекла — 1,4 г/см . з

При поступлении в смеситель концентри 1овэнного жидкого стекла подавали столько двадцатиградусной воды, чтобы температура разбавленного жидкого стекла бы а равной 40 С. При этом его плотность 5 была равна 1,085 r/cM . з

По данным точкам построена зависимость связывающая плотность и температуру 1разбавленного жидкого стекла при разбавлении концентрированного стекла 10 технической водой, температура которой стабилизирована на уровне — 20 С, Аналогично были построены зависимости, связывающие плотность и температуру

p8358Bëенного жидкого стекла при раз- 15 ба лении концентрированного стекла технической водой, температура которой стабилизирована на уровне 30 С, 40 С; о

50 С; 60 С; 70 С; т,е. полученные зависимоI сти охватывают весь диапазон изменения. 20 температуры и плотности разбавленного жидкого стекла, и температуры воды, которая, подается на разбавление.

Номограмма действительна для концен трированного жидкого стекла, имеюще- 25 го г)лотность 1,4 + 0,01 г/см и температуру — 1l5 + 2 С. При изменении этих условий номограмма уточняется. Устройство работает следующим образоМ, 30

В разбавитель 2 подают приготовленное в автоклаве концентрированное жидкое стекло, имеющее стабильные параметры— температура 115 +. 2 С и плотность 1,4 г/см + 0,01 г/см . Стабильность этих пара- 35 метров обеспечивается системой автоматизации автоклавного отделения, которая поддерживает на постоянном уровне количество загружаемой в автоклав силикат— глыбы, воды, времени разварки, темпера- 40 турф и давления острого пара. Туда же (в разбав тель) подают нагретую в теплообменнике 1 до заданного значения температуры техническую воду. Стабилизацию температуры воды на заданном уровне осу- 45 ществляют в теплообменнике 1 контуром регулирования температуры воды, состоящим из датчика 7 температуры воды, преобразователя 8, регулятора 9 и исполнительного механизма 10 подачи теплоноси- 50 теля, Заданием регулятору 9 устанавливают необходимую температуру воды. Задатчиком 14 с помощью сумматора 12 и блока 13 задержки сигнала формируют сигнал регу- 55 лятору 5, устанавливая тем самым такой расход подогретой воды на разбавление концентрированного жидкого стекла. при котором плотность разбавленного жидкого г T"..>.лэ (I oTi)F!plо ироду«тэ. определ е>чя пп его температуре) будет рэвиэ заданной.

llðè незапланированном уве/lè÷åíèè расхода концентрированного .кидкого стекла (в соответствии с уравнением теплового баланса) увеличится плотность и пропорционально ей температура разбавленного жидкого стекла, что приведет к увеличению сигнала Рз. При разбалансе сигналов Рзи Р2 регулятор 5 отработает увеличение сигнала

Рз и изменит сигнал Р1 таким образом, что это приведет к увеличению расхода воды и соответственно к уменьшению плотности и температуры разбавленного жидкого стекла и, как следствие к уменьшению сигнала Рз.

Процесс изменения расхода воды и уменьшения сигнала Рз будет длиться до тех пор, пока сигнал Рз не станет равным сигналу Р2 (задание регулятору 5), что свидетельствует о том, что плотность разбавленного жидкого стекла, выраженная через его температуру вновь стала равна заданной.

Аналогично устройство отрабатывает возмущение по каналу расхода концентрированного жидкого стекла в сторону его уменьшения. Уменьшится сигнал Рз, изменится сигнал Р1, уменьшая расход воды до тех пор, пока Рз не станет равным Р2 (заданию), что свидетельствует о достижении плотности разбавленного жидкого стекла заданного значения.

По технологическим требованиям варьирование температуры готового продукта должно осуществляться в пределах 50 — 80 С при постоянном сохранении его заданной плотности, что диктует необходимость соответственного изменения температуры воды, поступающей на разбавление концентрированного жидкого стекла, при сохранении постоянного его расхода (чтобы не изменилась плотность продукта). Это осуществляется путем изменения задания регулятору 9. . Предположим, что температуру разбавленного жидкого стекла необходимо поддерживать на уровне 50 С, и плотность—

1,08 г/см, В этом случае задание регулятору 9 определяют по номограмме и устанавливают на поддержание температуры воды на уровне 35 С. Температурный режим воды на разбавление определяют следующим образом: на номограмме на оси абсцисс (плотность разбавленного жидкого стекла) из точки, соответствующей плотности 1,08 г/см, проводят линию параллельно оси ординат (температура разбавленного жидкого стекла). Из точки на оси ординат, соответствующей 50 С, провэдят линию параллельно оси абсцисс. Из точки Я пересечения этих линий проводят линию параллельно семей1792730 стоу кривых на оси ординат. Точка Б пересечения и даст значение температуры воды, подаваемой на разбавление концентрированного жидкого стекла, Затем задатчиком 14 формируют зада- 5 ние регулятору 5 качества на установление такого расхода подогретой воды, при котором температура готового продукта будет равна 50 С, что соответствует плотности продукта — 1,08 г/см . Получают готовый 1.0 продукт с температурой 50 С и плотностью

1,08 г/см .

Допустим, необходимо изменить температуру готового продукта до 80 С при неизменной его плотности — 1,08 г/см . з

Аналогично определяют по номограмме, что в этом случае температура подогретой воды должна быть равна 71 С.

Изменяют задание регулятору 9 на поддержание температуры воды на уровне 71 С. 20

B ыходной сигнал регулятора 9 увеличит рас- ход теплоносителя, увеличится температура воды до заданного значения, что приведет к увеличению сигнала Рв и, соответственно, сигнала Pz. Увеличение температуры воды 25 приведет, в свою очередь, к увеличению температуры разбавленного жидкого стекла и соответственно к увеличению сигнала

Рз. Для того, чтобы расход подогретой воды оставался постоянным, и соответственно 30 оставалась постоянной плотность жидкого стекла, необходимо, чтобы сигналы Рр — задание и Рз — переменная изменялись синхронно во времени. Измерение сигнала Р

Формула изобретения

Устройство автоматического регулирования процесса смешения преимуществен но для разбавления жидкого стекла, содержащее датчик концентрации разбавленного жидкого стекла, соединенный через преобразователь и регулятор с исполнительным механизмом подачи воды, . о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества разбавленного жидкого стекла за счет повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит датчик температуры воды, преобразователь, регулятор и исполнительный мехаобусловлено изменением температуры во ды, а изменение сигналы Рз — изменением температуры жидкого стекла. Сигнал Рз изменяется с некоторой задержкой, обусловленной увеличением инерционности датчика 3, вызванной инкрустацией чехла термометра. Синхронность их изменения во времени обеспечивается включением в устройство блока 13 задержки сигнала Р, (Время задержки сигнала Рг блоком 13 настраивается таким образом, чтобы компенсировать инерционносгь датчика 3).

Получают разбавленное жидкое стекло с температурой 80 С и плотностью 1,08 г/см .

Масштабирующий блок 11 предназначен для совмещения наклонов характеристик разнотипных датчиков температуры 3, 7, т,к. в данйом устройстве применены одинаковые датчики, коэффициент блока 11 равен 1,0, Таким образом, технико-зкономические преимущества заявляемого устройства состоят в повышении качества разбавленного жидкого стекла за счет повышения точности регулирования, т.к, при внесении возмущений как по расходу исходного продукта, так и по изменению температурного режима процесса, разбавленное жидкое стекло получают с плотностью 1,08 + 0,005 г/см и температурой 50-80 С, что соответствует требованиям технологии. низм подачи теплоносителя, масштабирующий блок, сумматор, блок задержки сигнала и задатчик, в качестве датчика концентрации разбавленного жидкого стекла используется датчик температуры, выход датчика температуры воды через последовательно сбединенные преобразователи, масштабирующий блок, сумматор и блок задержки сигнала соединен с вторым входом регулятора подачи воды, выход преобразователя температуры воды через регулятор соединен с исполнительным механизмом подачи теплоносителя, второй вход сумматора соединен с выходом задатчика.

1792730

07N

Р Х7У ю 4< 413 g

Составитель Ю.Голендер

Техред М.Моргентал Корректор Л.Лукач

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 470 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5