Система контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок

Реферат: Система контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок містить перший датчик, процесор, виконавчий механізм з приводом. Перший вхід процесора з'єднаний з першим датчиком, а перший вихід - з приводом виконавчого механізму, виконаним у вигляді гідроприводу. В систему додатково введено блок відображення інформації, другий інтегральний датчик положення поршня гідроприводу для завантаження відходів, третій датчик витраченого об'єму піролізного газу та четвертий датчик витраченого об'єму рідкого палива. Перший датчик виконаний у вигляді датчика температури завантажених відходів і розташований безпосередньо у робочому об'ємі реактора, третій і четвертий датчики встановлені на відповідних патрубках вихідного конденсатора багатоконтурної піролізної установки. Виходи другого, третього і четвертого датчиків підключені відповідно до другого, третього та четвертого входів процесора, запрограмованого з можливістю обробки вихідних сигналів датчиків для визначення поточного значення рівня завантажених до реактора відходів, а другий вихід процесора підключений до блока відображення інформації. UA 98268 U (54) СИСТЕМА КОНТРОЛЮ РІВНЯ ЗАВАНТАЖЕНОСТІ ВІДХОДІВ У РЕАКТОРАХ БАГАТОКОНТУРНИХ ПІРОЛІЗНИХ УСТАНОВОК UA 98268 U UA 98268 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки й може бути використана в конструкціях багатоконтурних піролізних установок технологічних комплексів екопірогенезису. Відомо про системи для вимірювання рівня рідких та сипучих середовищ в різнотипних резервуарах, що за допомогою поплавкових, ємнісних, ультразвукових, радарних, ротаційних датчиків рівня, датчиків тиску, а також термочутливих датчиків визначають поточне значення рівня. В цих системах здійснюється реєстрація, подальша обробка та відображення сигналів в зручній для оператора формі, які відповідають поточним значенням рівня. Прикладом такої системи є система, що застосовується для реалізації способу визначення рівня теплоносія в реакторі [Патент РФ № 2161829, G21C 17/035, G01F 23/22, опубл. 2001]. До складу даної системи входять нагрівальні елементи та датчики, які вимірюють температуру на нагрівальних елементах та між ними, а також різнотипні електронні блоки: блоки вимірювання показань датчиків температури (вимірювальні підсилювачі), блоки визначення різниць та похідних, блоки визначення коефіцієнтів тепловіддачі, блоки порівняння та сигналізації. При застосуванні цифрової форми обробки інформації як вищенаведені блоки використовуються промислові ЕОМ або мікропроцесори, які здійснюють обробку сигналів за допомогою відповідного програмного забезпечення. Поточне значення рівня теплоносія в реакторі визначається на основі електричних сигналів, що надходять від датчиків та характеризують зміну температури і різниці температур в зонах їх розміщення, похідних за часом від даних електричних сигналів, а також визначеного коефіцієнта тепловіддачі в зоні розміщення нагрівальних елементів. Така система має наступні проблеми: - низька точність вимірювання значення рівня при невеликій кількості температурних датчиків та нагрівальних елементів, встановлених по висоті резервуара; - низька надійність та велика вартість при необхідності досягнення високої точності вимірювання за рахунок наявності великої кількості температурних датчиків та нагрівальних елементів. Найбільш близьким до запропонованої є система керування рівнем металу в установці для безперервного або напівбезперервного розливання [Патент РФ № 2122920, B22D 11/16, опубл. 1998], що прийнята як прототип. Дана система керування рівнем застосовується переважно в установках для виготовлення злитків для прокатки або заготовок з алюмінію в ливарній формі з отвором по напряму вгору для підведення розплавленого металу і підвідним жолобом, який розташований над отвором для передачі розплавленого металу з роздавальної печі. Система містить процесор, датчик рівня металу та виконавчий механізм із приводом. При цьому вхід процесора з'єднаний з датчиком рівня металу, а вихід - з приводом виконавчого механізму. Як датчик рівня застосовується радіолокаційний датчик. Така система має наступні проблеми: - висока вартість через застосування радіолокаційного датчика; - низька інформативність через відсутність блока відображення інформації про поточне значення рівня. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок шляхом заміни першого радіолокаційного датчика на датчик температури завантажених відходів та введення додаткових датчиків витраченого об'єму піролізного газу, витраченого об'єму рідкого палива, однонаправленого сумарного лінійного переміщення поршня гідроприводу завантаження відходів, а також блока відображення інформації, що дозволить знизити вартість та підвищити інформативність системи. Поставлена задача вирішується тим, що до складу системи контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок, що містить перший датчик, процесор, виконавчий механізм з приводом, причому перший вхід процесора з'єднаний з першим датчиком, а вихід - з приводом виконавчого механізму, виконаним у вигляді гідроприводу, згідно з корисною моделлю, додатково введено блок відображення інформації, другий інтегральний датчик положення поршня гідроприводу для завантаження відходів, третій датчик витраченого об'єму піролізного газу та четвертий датчик витраченого об'єму рідкого палива, причому перший датчик виконаний у вигляді датчика температури завантажених відходів і розташований безпосередньо у робочому об'ємі реактора, третій і четвертий датчики встановлені на відповідних патрубках вихідного конденсатора багатоконтурної піролізної установки, виходи другого, третього і четвертого датчиків підключені відповідно до другого, третього та четвертого входів процесора, запрограмованого з можливістю обробки вихідних сигналів датчиків для визначення поточного значення рівня завантажених до реактора відходів, а вихід процесора додатково підключений до блока відображення інформації. 1 UA 98268 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Задача корисної моделі полягає в тому, що схемотехнічна реалізація системи контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок дозволяє з достатньо високою точністю визначати та наглядно відображати поточне значення рівня завантаженості реактора за допомогою процесора та блока відображення інформації на основі реєстрованих електричних сигналів, що надходять від датчиків і відповідають поточним значенням температури завантажених відходів у реакторі, витраченого об'єму піролізного газу та рідкого палива, а також однонаправленого сумарного лінійного переміщення поршня гідроприводу завантаження відходів. При цьому суттєво знижується вартість та підвищується інформативність системи. На кресленні наведена функціональна схема системи контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок, де прийнято наступні позначення: 1 - реактор багатоконтурної піролізної установки; 2 - багатоконтурна циркуляційна система багатоконтурної піролізної установки; 3 - вихідний конденсатор багатоконтурної піролізної установки; 4 - автоматичний газовий пальник, що застосовується для нагріву реактора 1; 5 гідропривід, призначений для завантаження відходів до реактора 1; 6 - процесор, призначений для керування гідроприводом завантаження відходів 5, а також для обчислення поточного значення їх рівня LP(t) у реакторі 1; 7 - блок відображення інформації стосовно поточного значення рівня завантаженості відходів LP(t); 8 - перший датчик температури відходів Т в(t), які знаходяться безпосередньо у робочому об'ємі реактора 1; 9 - другий інтегральний датчик положення, призначений для вимірювання однонаправленого сумарного лінійного переміщення поршня гідроприводу завантаження відходів Х ΣП(t); 10 - третій датчик витраченого об'єму піролізного газу VПГ(t), який утворюється в процесі переробки відходів; 11 - четвертий датчик витраченого об'єму рідкого палива VРП(t), що утворюється в процесі переробки відходів; ПГС парогазова суміш, яка утворюється під час розкладання відходів у реакторі 1 згідно з процесом багатоконтурного циркуляційного піролізу; РАГП - значення потужності автоматичного газового пальника 4, що йде на нагрів реактора 1; 1вх, 2вх, 3вх, 4вх - перший, другий, третій та четвертий входи процесора 6, відповідно; 1вих, 2вих - перший та другий виходи процесора 6, відповідно. Запропонована система працює наступним чином. Тверді побутові відходи (як робоче середовище) завантажуються до реактора 1 багатоконтурної піролізної установки за допомогою гідроприводу 5, поршень якого здійснює зворотно-поступальний рух. Другий інтегральний датчик положення 9, в свою чергу, вимірює однонаправлене сумарне лінійне переміщення поршня ХΣП(t) гідроприводу завантаження відходів 5 і надсилає відповідний електричний сигнал до 2-го входу процесора 6. Реактор 1 нагрівається за допомогою газового пальника 4, який виділяє певну потужність нагріву РАГП. В свою чергу, відходи, що знаходяться всередині реактора 1, нагріваються, плавляться, починають кипіти та розкладатися, згідно з процесом багатоконтурного циркуляційного піролізу. Температура відходів TB(t) вимірюється за допомогою розташованого безпосередньо у робочому об'ємі реактора 1 першого датчика температури 8, який надсилає відповідний електричний сигнал до 1-го входу процесора 6. Парогазова суміш ПГС, що утворюється в реакторі 1 при кипінні та розкладанні відходів, проходить через багатоконтурну циркуляційну систему 2 піролізної установки та потрапляє до вихідного конденсатора 3, де вона охолоджується, конденсується та остаточно розділяється на рідке паливо і піролізний газ. В свою чергу, рідке паливо збирається в спеціальному гідробаку (на кресленні не показаний), а отриманий піролізний газ частково або повністю використовується для власних потреб (для нагріву реактора 1). Поточні значення витраченого об'єму синтезованого піролізного газу VПГ(t) та отриманого рідкого палива VРП(t) вимірюються за допомогою встановлених на відповідних патрубках вихідного конденсатора третього 10 та четвертого 11 датчиків витраченого об'єму, які, в свою чергу, надсилають відповідні електричні сигнали до третього та четвертого входів процесора 6. Процесор 6 обробляє отримані електричні сигнали від датчиків 8-11 та обчислює поточне значення рівня LP(t) завантажених до реактора 1 відходів, згідно із залежністю L P t   де 55  В X П t S П   ПГ VПГ t    РП VРП t  ,  ВР TВ S Р  В - щільність відходів, що завантажуються до реактора;  ПГ - щільність отриманого піролізного газу;  РП - щільність отриманого рідкого палива; SП - площа поперечного перерізу поршня гідроприводу завантаження відходів; 2 UA 98268 U 5 10 15 20 25 30 ВР TВ  - щільність відходів, що знаходяться всередині реактора; S Р - площа поперечного перерізу реактора; t - час проходження процесу. При цьому значення щільності  В ,  ПГ ,  РП , залежність  ВР  f TВ  , а також значення площі поперечного перерізу S П та S Р попередньо визначаються експериментальним шляхом та вносяться до робочої пам'яті процесора 6. Після обчислення поточного значення рівня LP(t) процесор 6 надсилає відповідний електричний сигнал до блока відображення інформації 7 через другий вихід. Блок відображення інформації 7, в свою чергу, отримує електричний сигнал від процесора 6 та відображає відповідне йому поточне значення рівня завантаженості LP(t) в зручній для людини-оператора формі. В процесі роботи багатоконтурної піролізної установки рівень відходів LP(t) в реакторі 1 поступово зменшується, а при досягненні його певного значення на першому виході процесора 6 формується сигнал керування гідроприводом 5. Після отримання даного сигналу гідропривід 5 починає довантажувати нову порцію відходів в реактор 1, після чого всі вищеописані процеси повторюються. Таким чином, забезпечується функціонування багатоконтурної піролізної установки в безперервному режимі з постійним контролем поточного значення рівня завантаженості реактора. Позитивний ефект проявляється в тому, що в порівнянні з системою-прототипом, згідно з патентом РФ № 2122920, до складу запропонованої системи введено додаткові датчики витраченого об'єму піролізного газу, витраченого об'єму рідкого палива, однонаправленого сумарного лінійного переміщення поршня гідроприводу завантаження відходів та блок відображення інформації, а перший радіолокаційний датчик, в свою чергу, замінено на датчик температури завантажених відходів, що дозволяє значно знизити вартість та підвищити інформативність системи контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок. Крім цього, як додаткові датчики можуть використовуватися штатні датчики піролізних установок, оскільки типові багатоконтурні піролізні установки зазвичай попередньо обладнуються датчиками лінійного переміщення поршня гідроприводу завантаження, витрати піролізного газу та рідкого палива, а також температури відходів всередині реактора. Це забезпечить додаткове зниження вартості запропонованої системи. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Система контролю рівня завантаженості відходів у реакторах багатоконтурних піролізних установок, яка містить перший датчик, процесор, виконавчий механізм з приводом, причому перший вхід процесора з'єднаний з першим датчиком, а перший вихід - з приводом виконавчого механізму, виконаним у вигляді гідроприводу, яка відрізняється тим, що до складу системи додатково введено блок відображення інформації, другий інтегральний датчик положення поршня гідроприводу для завантаження відходів, третій датчик витраченого об'єму піролізного газу та четвертий датчик витраченого об'єму рідкого палива, причому перший датчик виконаний у вигляді датчика температури завантажених відходів і розташований безпосередньо у робочому об'ємі реактора, третій і четвертий датчики встановлені на відповідних патрубках вихідного конденсатора багатоконтурної піролізної установки, виходи другого, третього і четвертого датчиків підключені відповідно до другого, третього та четвертого входів процесора, запрограмованого з можливістю обробки вихідних сигналів датчиків для визначення поточного значення рівня завантажених до реактора відходів, а другий вихід процесора підключений до блока відображення інформації. 3 UA 98268 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4