Способ управления работой центробежного сепаратора

 

Изобретение относится к центробежным сепараторам для разделения жидкости на фракции, а именно к управлению его работой. Цель изобретения заключается в предотвращении выхода нерегулируемого количества вытесняющей тяжелой жидкости через выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости в процессе разделения. Способ управления работой центробежного сепаратора предусматривает подачу разделяемой жидкой смеси в барабан центробежного сепаратора, имеющий впускное отверстие для нее, расположенное центрально выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости и периферийное выпускное отверстие для удаления тяжелого вещества и снабженный устройством для открывания и закрывания последней, введение в барабан при помощи подающего устройства, включаемого средством управления заданного количества вытесняющей тяжелой жидкости в период времени непосредственно перед открытием периферийного выпускного отверстия для вытеснения радиально внутрь и удаления через центральное выпускное отверстие из барабана легкой жидкости. Заданное количество вытесняющей тяжелой жидкости разделяют на две части, первую из которых вводят в барабан с заданной скоростью, а вторую часть - вводят после первой со скоростью, меньшей, чем первую часть, определяют наличие вытесняющей тяжелой жидкости в удаленной легкой жидкости, и при наличии ее в последней осуществляют открытие периферийного выпускного отверстия для удаления тяжелого вещества. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к центробежным сепараторам для разделения жидкости на фракции, а именно к управлению его работой.

Известен способ управления работой центробежного сепаратора, предусматривающий подачу разделяемой жидкой смеси в барабан, имеющий впускное отверстие для нее, расположенное центрально-выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости и периферийное выпускное отверстие для удаления тяжелого вещества и снабженный устройством для открывания и закрывания последнего, введение в барабан при помощи подающего устройства, включаемого средством управления, заданного количества вытесняющей тяжелой жидкости в период времени непосредственно перед открытием периферийного выпускного отверстия для вытеснения радиально внутрь и удаления через центральное выпускное отверстие из барабана легкой жидкости [1] Известный способ не обеспечивает возможность регулирования количества подаваемой вытесняющей тяжелой жидкости.

Независимо от того, имеет ли центробежный сепаратор одно или два постоянно открытых выпускных отверстия для жидкости, так называемая вытесняющая жидкость обычно должна подаваться в разделительную камеру перед тем, как периферийное выпускное отверстие для твердых частиц должно открыться. Целью подачи вытесняющей жидкости является уменьшение количества отделяемой относительно легкой жидкости в разделительной камере с тем, чтобы она не выходила из разделительной камеры через периферийное выпускное отверстие, когда оно открывается на короткое время. Если более тяжелой из разделяемых жидкостей является вода, то она обычно используется в качестве вытесняющей жидкости.

В этой связи оказалось трудно подавать оптимальное количество вытесняющей жидкости, что обусловлено вышеописанной проблемой безопасного определения положения граничного слоя в разделительной камере между двумя разделяемыми жидкостями. Таким образом, возникает неопределенность в отношении того, какое количество вытесняющей жидкости может подаваться, чтобы она не потекла через выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости.

Цель изобретения заключается в предотвращении выхода нерегулируемого количества тяжелой жидкости через выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости.

Для достижения этой цели в предложенном способе управления работой центробежного сепаратора, предусматривающем подачу разделяемой жидкой смеси в барабан, имеющий впускное отверстие для нее, расположенное центрально-выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости и периферийное выпускное отверстие для удаления тяжелого вещества и снабженный устройством для открывания и закрывания последнего, введение в барабан при помощи подающего устройства, включаемого средством управления, заданного количества вытесняющей тяжелой жидкости в период времени непосредственно перед открытием периферийного выпускного отверстия для вытеснения радиально внутрь и удаления через центральное выпускное отверстие из барабана легкой жидкости, заданное количество вытесняющей тяжелой жидкости разделяют на две части, первую из которых вводят в барабан с заданной скоростью, а вторую часть вводят после первой со скоростью, меньшей чем первую часть, определяют наличие вытесняющей тяжелой жидкости в удаленной легкой жидкости и при наличии ее в последней осуществляют открытие периферийного выпускного отверстия для удаления тяжелого вещества.

Первую часть вытесняющей жидкости следует подавать одной порцией, а вторую несколькими порциями, при этом каждую порцию вытесняющей тяжелой жидкости вводят после установления ее отсутствия в легкой жидкости, удаленной из барабана.

При обнаружении тяжелой вытесняющей жидкости в удаленной из барабана легкой жидкости перед открытием периферийного выпускного отверстия для удаления тяжелого вещества введение вытесняющей тяжелой жидкости следует прекратить.

Величина каждой из нескольких порций второй части вытесняющей жидкости должна быть меньше, чем величина одной порции первой части вытесняющей жидкости.

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез центробежного сепаратора, на котором осуществляется предложенный способ; на фиг. 2 и 3 графики, характеризующие предложенный способ.

Способ управления работой центробежного сепаратора заключается в следующем.

Разделяемую жидкую смесь подают в барабан центробежного сепаратора, содержащего крышку 1 и основание 2, соединенные с помощью стопорного кольца 3, подводящую трубу 4 с впускным отверстием 5 для отделенной легкой жидкости и периферийное выпускное отверстие 6 для удаления тяжелого вещества и снабженного устройством для открывания и закрывания последнего в виде поршня 7, упирающегося в кольцевую прокладку.

В период времени непосредственно перед открытием периферийного выпускного отверстия 6 для вытеснения радиально внутрь и удаления через центральное выпускное отверстие 5 из барабана легкой жидкости вводят в барабан заданное количество вытесняющей тяжелой жидкости при помощи подающего устройства 9, соединенного сигнальной линией 10 со средством 11 управления и при помощи сигнальной линии 12 с клапаном 13, установленным на трубопроводе 14. Сепаратор имеет открывающее устройство 15, связанное через сигнальную линию 16 со средством 11 управления, которое в заданные промежутки времени приводит в действие это устройство.

Средство 11 управления предназначено для периодического включения подающего устройства 9 для подачи тяжелой вытесняющей жидкости в барабан. Такое включение производится каждый раз в заданное время перед приведением в действие открывающего устройства 15 с помощью средства 11 управления.

Заданное количество вытесняющей тяжелой жидкости разделяют на две части, первую из которых вводят в барабан с заданной скоростью, а вторую часть вводят после первой со скоростью, меньшей чем первую часть.

Для этого подающее устройство 9 регулирует включение клапана 13, необходимое для подачи указанной жидкости.

Подающее устройство 9, управляемое средством 11, обеспечивает поступление в барабан первой части вытесняющей тяжелой жидкости большим потоком, чем второй части. Первую часть этой жидкости подают одной порцией, а вторую несколькими порциями. Каждую порцию вытесняющей тяжелой жидкости вводят после установления ее отсутствия в легкой жидкости, удаленной из барабана. При обнаружении тяжелой вытесняющей жидкости в удаленной из барабана через напорное устройство 17 легкой жидкости перед открытием периферийного выпускного отверстия 6 при помощи поршня 7 введение вытесняющей тяжелой жидкости прекращают. С помощью сигнальной линии 18 датчик 19 соединяется с открывающим устройством 15, которое связано через сигнальную линию 20 с клапаном 21, служащим для прекращения подачи буферной жидкости в буферную камеру 22 и перемещения поршня 7 вниз. Датчик 19 предназначен для того, чтобы сразу же после обнаружения установленного изменения диэлектрической постоянной жидкости, протекающей через трубопровод 23, приводить в действие открывающее устройство 15, в результате чего периферийное выпускное отверстие 6 открывается на короткий промежуток времени. Средство 11 управления предназначено для периодического включения подающего устройства 9 для подачи тяжелой вытесняющей жидкости через канал 24 в барабан. Такое включение происходит каждый раз в заданное время перед приведением в действие открывающего устройства 15 при помощи средства 11 управления, как это описано выше. Подающее устройство 9 регулирует включение клапана 13 и, таким образом, регулируется подача вытесняющей тяжелой жидкости в барабан. Сигнальная линия 25 соединяет открывающее устройство 15 с подающим устройством 9, в результате чего подача этой жидкости может прекращаться при помощи указанного устройства 9 в то время, когда открывающее устройство 15 производит открытие периферийного выпускного отверстия 6.

Величина каждой из нескольких порций второй части вытесняющей жидкости меньше, чем величина одной порции первой части вытесняющей жидкости.

На фиг. 1 линии А, В, С и D обозначают четыре различных радиальных уровня расположения тяжелой фракции.

На графике, изображенном на фиг. 2, показано, что относительно большая часть Р1 вытесняющей жидкости подается между временными точками t₁ и t₂ со скоростью L л/ч, например 60 л/ч. Затем в течение коротких промежутков времени меньшие порции Р2-Р5 вытесняющей жидкости подаются во временных точках t₃, t₄, t₅ и t₆. Каждый из последних упомянутых временных интервалов, во время которых подаются порции Р2-Р5, является очень коротким, например 5 с, тогда как периоды времени между временными точками t₂ и t₃ и между последующими порциями Р2-Р5 являются предпочтительно несколько большими, например 30 с. Средняя скорость, с которой вытесняющая жидкость подается в период между временной точкой t₂ и временной точкой, когда была подана последняя порция Р5, очевидно является меньше, чем скорость L л/ч.

На графике, изображенном на фиг. 3 показано, что вытесняющая жидкость подается между временными точками t₁ и t₂ со скоростью L л/ч (такая же, как на фиг. 2), а между временными точками t₂ и t₇ со значительно меньшей скоростью S л/ч.

П р и м е р. Обрабатываемой жидкой смесью является смазочное масло для дизельного двигателя, которое должно очищаться от твердых частиц и возможно содержащейся в нем воды. В качестве вытесняющей жидкости используется вода.

Во время работы барабана масло непрерывно подается через подводящую трубу 4, при этом свободную поверхность жидкости поддерживают на различном уровне, как показано на фиг. 1. В момент начала процесса разделения небольшое количество воды подают через канал 24, впускную камеру 26 и подающий канал 27, в результате чего разделяющий слой между этой водой и маслом образуется в разделительной камере 28 на радиальном уровне А. Причина подачи этого небольшого количества воды в начале процесса разделения объясняется тем, что позже при отделении твердых частиц от масла они легче могут удаляться из разделительной камеры через периферийное выпускное отверстие 6, если твердые частицы будут находиться вместе с водой. Такая первоначальная подача воды является необязательной.

Затем процесс разделения продолжают в течение периода времени, продолжительность которого заранее установлена и зафиксирована в средстве 11 управления, а очищенное масло непрерывно покидает разделительную камеру 28 через сливное отверстие, образованное фланцем 29. Очищенное масло покидает барабан через выпускную камеру, выпускной канал 30 и трубопровод 23. В течение этого периода времени неизвестное количество твердых частиц и неизвестное количество воды отделяется от масла, протекающего через разделительную камеру 28, принимается, что в конце временного периода разделяющий слой между маслом и водой или между маслом и твердыми частицами, если вода не подавалась или не отделялась от масла, располагается на радиальном уровне В. В этот момент включают подающее устройство 9 с помощью средства 11 управления для начала подачи вытесняющей воды. В соответствии с фиг. 2 относительно большую порцию Р1 вытесняющей тяжелой жидкости затем подают между временными точками t₁ и t₂ со скоростью L л/ч. Когда вся порция Р1 будет подана в разделительную камеру 28, то разделительный слой в ней между маслом и водой располагается на уровне С. По-прежнему только чистое масло вытекает из барабана и проходит мимо датчика 19.

Затем разделительную камеру периодически заполняют четырьмя меньшими порциями Р2-Р5 вытесняющей воды в соответствии с фиг. 2, после чего разделительный слой между смазочным маслом и водой в разделительный слой между смазочным маслом и водой в разделительной камере смещается на уровень Д. Предполагается, что датчик 19 ни до, ни после временной точки t₆ не обнаруживает никаких изменений диэлектрической постоянной масла, покидающего барабан. Спустя некоторое время после временной точки t₆ средство 11 управления включает открывающее устройство 15, которое открывает и закрывает периферийное выпускное отверстие 6 барабана. Время открытия является достаточно продолжительным для гарантирования того, что все отделенные твердые вещества и вытесняющая вода будут удалены из разделительной камеры 28, но достаточно коротким, чтобы избежать потери масла. После этого начинается новый период разделения, продолжительность которого определяется средством 11 управления.

В течение второго периода разделения предполагается, что несколько большее количество воды и/или твердых веществ, чем во время первого периода разделения, отделяется от масла, проходящего через разделительную камеру 28. Разделительный слой между маслом и водой или твердыми веществами располагается на уровне С в разделительной камере 28 в момент времени t₁, т. е. когда должна подаваться первая порция Р1 вытесняющей жидкости в барабан. Когда эта порция Р1 поступает в разделительную камеру, то разделительный слой располагается на уровне D, и по-прежнему только чистое масло фиксируется в трубопроводе 23.

Даже после подачи порции Р2 в барабан в трубопроводе 23 фиксируется только чистое масло, однако несколько секунд спустя после подачи порции Р3 в барабан датчик 19 фиксирует наличие небольшого количества воды в очищенном масле, поскольку теперь разделительный слой между отделенным маслом и вытесняющей водой достиг уровня, находящегося радиально близко от наружных кромок разделительных вставок 31, и фракции вытесняющей воды удаляются с маслом, проходящим радиально внутрь между разделительными веществами. Это сразу же сказывается на работе открывающего устройства 15, в результате чего открывается периферийное выпускное отверстие 6. Одновременно на подающее устройство 9 поступает сигнал, под действием которого прекращается подача вытесняющей тяжелой жидкости. Таким образом, порции Р4 и Р5 не будут поданы. Единственным количеством воды, которое может, таким образом, сопровождать очищенное масло при выходе из барабана, является часть порции Р3.

Выше предполагалось, что вытесняющую воду подают каждый раз с одинаковой скоростью, т. е. в количестве L л/ч. Для обеспечения эффективного управления количеством подаваемой вытесняющей воды клапан 13 предпочтительно является так называемым клапаном постоянного потока, т. е. клапаном, который в своем открытом положении всегда пропускает заданное количество жидкости в единицу времени независимо от незначительных колебаний перепада давления на клапане.

В соответствии с предлагаемым изобретением можно также добавлять порцию Р1 с определенной скоростью (л/ч) и каждую из порций Р2-Р5 с меньшей скоростью.

В соответствии с другим вариантом воплощения предлагаемого изобретения можно автоматически осуществлять изменение подачи вытесняющей жидкости в сочетании с последующим периодом разделения, если вытесняющая вода обнаруживается в очищенном масле. Таким образом, средство 11 управления в сочетании с последующим периодом разделения может включать подающее устройство с целью уменьшения количества вытесняющей воды в первой порции Р1 и вместо этого увеличивать число небольших порций, например, до пяти или шести. Заранее установленное общее количество подаваемой вытесняющей воды не должно изменяться. Таким образом, достигается быстрая адаптация к постепенному или неожиданному большому увеличению количества воды или твердых частиц в масле, в результате чего не происходит смешивания слишком большого количества вытесняющей воды с очищенным маслом. Если при последующей подаче вытесняющей воды она не обнаруживается в очищенном масле, то средство 11 управления включает подающее устройство 9 для подачи вытесняющей воды обычным образом после следующего периода разделения.

Средство 11 управления может быть снабжено сигнальным устройством, которое в том или ином случае дает оператору знать, что датчик 19 во время следующего периода разделения вынужден начать открытие периферийного выпускного отверстия барабана в результате обнаружения вытесняющей воды в очищенном масле. Это может указывать на то, что в дизельном двигателе имеется утечка воды, через которую циркулирует смазочное масло. Датчик предпочтительно служит для того, чтоб начинать открывать периферийное выпускное отверстие 6 барабана при обнаружении воды в очищенном масле, даже если это происходит до подачи вытесняющей воды в конце разделительного периода.

Предложенный способ управления работой центробежного сепаратора позволяет предотвратить выход нерегулируемого количества вытесняющей тяжелой жидкости через выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости и обеспечить более надежную работу его.

Формула изобретения

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ЦЕНТРОБЕЖНОГО СЕПАРАТОРА, предусматривающий подачу разделяемой жидкой смеси в барабан, имеющий впускное отверстие для нее, расположенное центрально выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости и периферийное выпускное отверстие для удаления тяжелого вещества и снабженный устройством для открывания и закрывания последнего, введение в барабан при помощи подающего устройства, включаемого средством управления, заданного количества вытесняющей тяжелой жидкости в период времени непосредственно перед открытием периферийного выпускного отверстия для вытеснения радиально внутрь и удаления через центральное выпускное отверстие из барабана легкой жидкости, отличающийся тем, что, с целью предотвращения выхода нерегулируемого количества вытесняющей тяжелой жидкости через выпускное отверстие для отделенной легкой жидкости, заданное количество вытесняющей тяжелой жидкости разделяют на две части, первую из которых вводят в барабан с заданной скоростью, а вторую часть вводят после первой со скоростью, меньшей, чем первую часть, определяют наличие вытесняющей тяжелой жидкости в удаленной легкой жидкости и при наличии ее в последней осуществляют открытие периферийного выпускного отверстия для удаления тяжелого вещества.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую часть вытесняющей жидкости подают одной порцией, а вторую несколькими порциями, при этом каждую порцию вытесняющей тяжелой жидкости вводят после установления ее отсутствия в легкой жидкости, удаленной из барабана.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при обнаружении тяжелой вытесняющей жидкости в удаленной из барабана легкой жидкости перед открытием периферийного выпускного отверстия для удаления тяжелого вещества введение вытесняющей тяжелой жидкости прекращают.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что величина каждой из нескольких порций второй части вытесняющей жидкости меньше, чем величина одной порции первой части вытесняющей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3