BR112017006982B1 - método para monitorar e/ou regular a operação de uma centrífuga - Google Patents

Abstract

"MÉTODO PARA MONITORAR E/OU REGULAR A OPERAÇÃO DE UMA CENTRÍFUGA". A presente invenção refere-se a um método para monitorar e/ou controlar e/ou regular a operação de uma centrífuga, em particular, de um separador, no processamento centrífugo de um produto, em particular, em uma clarificação de um produto e/ou em uma separação de um produto em diferentes fases líquidas, sendo que a centrífuga apresenta pelo menos: um tambor (1) que gira por um fuso de acionamento (2), um compartimento do tambor e um motor de acionamento (3), sendo que, com um ou vários sensores de força (11a a 11d) são realizadas (etapa I) e analisadas (etapa II) medições de força e que em uma variação de um comportamento previamente determinado, ocorre uma visualização (etapa III) e/ou que as análises são utilizadas para ou no controle e/ou regulagem da operação da centrífuga (etapa IV).

Description

[001] A presente invenção refere-se a um método para monitorare/ou controlar e/ou regular a operação de uma centrífuga, em particular, de um separador, no qual processamento centrífugo de um produto, em particular, na clarificação de um produto e/ou na separação de um produto em diferentes fases líquidas.

[002] Tais métodos são conhecidos a partir do estado da técnica,de modo que a partir do documento DE 4111933 C1, que revela um monitoramento da descarga com base em uma medição da elevação da corrente do motor de propulsão do tambor ou de uma queda no número de rotações do tambor. Um outro método genérico, de acordo com a invenção, é conhecido a partir do documento DE 102008062055 A1 que revela um método para registro de um estado da máquina, no qual ocorre uma avaliação dos valores de medição para o registro do estado da máquina, sendo que o controle da máquina é atribuído, dependendo do estado de controle, ao valor de medição de um sensor de um componente da máquina.

[003] Oposto a esse estado da técnica, deve ser desenvolvidoum outro método para monitorar e/ou regular a operação de uma centrífuga que permite, ao contrário do estado da técnica, novas análises e indicações de operação.

[004] A invenção alcança esse objetivo pelo objeto da reivindicação 1. Depois disso, são realizadas e avaliadas medições de força com um ou mais sensores de força. Uma visualização ocorre em uma variação de um comportamento pré-determinado. De forma opcional ou alternativa, são utilizadas as medições de força ou as análises das medições de força no controle e/ou na regulagem da operação da centrífuga.

[005] De acordo com a invenção, é monitorada, com isso, a operação contínua da centrífuga no processamento centrífugo de um produto por uma ou mais medições de força com um ou vários sensores de força. De forma opcional ou alternativa, ocorre então também uma regulagem da operação. É possível uma detecção de erros e, preferencialmente, também uma otimização da operação da centrífuga por uma regulagem dependendo dos limites pré-determinados das medições de força.

[006] De fato, podem ser detectados com sensores, por exemplo,deslocamentos axiais do fuso de acionamento conhecidos a partir do estado da técnica. Desse modo, a operação de uma centrífuga pode ser facilmente monitorada ou, em todo caso, complementarmente monitorada. O monitoramento e controle com sensores de força fornece, contudo, uma possibilidade alternativa aos Métodos conhecidos para monitoramento e controle. Além disso, o mesmo pode ser combinado com os Métodos conhecidos. Sensores de força ou receptores de força representam uma possibilidade simples para o monitoramento e/ou controle e regulagem da operação da centrífuga, que oferece diversas e/ou outras vantagens em comparação ao estado da técnica.

[007] Para a realização das medições de força são utilizados,preferencialmente, anéis de medição de força e/ou receptores de força de cisalhamento.

[008] A partir dos dados de medição das medições de força, porexemplo, nos elementos de mola nos elementos pedais e/ou no compartimento do tambor da centrífuga, conexões de retorno podem ser puxadas do estado de operação.

[009] Preferencialmente, em dependência da análise da mediçãopelo controle da máquina, eventualmente, de outras dimensões de estado da centrífuga e eventualmente dos respectivos processos técnicos do método do controle da máquina (um dispositivo de controle e preferencialmente de regulação), são iniciadas ações de método ou das máquinas e processos para a otimização da operação e seus efeitos são monitorados.

[0010] Preferencialmente, uma centrífuga, em particular, um separador com eixo de rotação vertical é colocado sobre quatro elementos (pedais) flexíveis, no qual um tambor se apoia em rolamentos de apoio flexíveis na área do compartimento do tambor. Por meio disso, é possível, em limites estreitos, um movimento do sistema sustentado. Esses movimentos resultam a partir do estado de dinâmica da máquina, mas também de técnicas de processo, da centrífuga. As forças estáticas e dinâmicas, que atuam nos elementos pedais e/ou nos rolamentos de apoio no compartimento do tambor, podem ser determinadas ou medidas, respectivamente, pelos sensores de força na forma de medições de força.

[0011] As medições de força são definidas, preferencialmente,respectivamente em relação a uma ou várias medições de referência, pelo que é possível um julgamento dos parâmetros do estado atual da máquina, do processo técnico do método ou de suas modificações. Dependendo de valores limite estáticos ou dinâmicos, então, funções da máquina iniciam uma modificação da velocidade operacional e/ou funções de processo técnico como descarga ou uma modificação da quantidade de admissão. Para isso, é vantajoso se, uma vez ou de forma repetida, for realizado um curso de ajuste para a realização da medição de referência.

[0012] Modalidades vantajosas da invenção devem ser extraídasdas reivindicações dependentes.

[0013] A seguir, a invenção é descrita em mais detalhes sob a referência nos desenhos, com base em um exemplo de realização.

[0014] Figura 1 mostra uma representação esquemática fortemente simplificada de um primeiro separador para o processamento centrí- fugo de um produto;

[0015] Figura 2 uma vista parcialmente seccionada, assim como,ampliada e detalhada de uma área parcial do separador da Figura 2; e

[0016] Figura 3 uma vista parcialmente seccionada, assim como,ampliada e detalhada de uma outra área parcial do separador da Figura 2; e

[0017] Figura 4 um diagrama de fluxo.

[0018] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de umseparador para o processamento centrífugo de um produto, em particular, para a clarificação de um produto de materiais sólidos (ou para a concentração de uma tal fase) e/ou para a separação de um produto em diferentes fases líquidas.

[0019] O separador formado na Figura 1 - e projetado preferencialmente para uma operação contínua - apresenta um tambor giratório 1 (aqui representado apenas esquematicamente) com eixo de rotação preferencialmente vertical. Um pacote de mola separadora pode ser disposto no tambor 1 (aqui não mostrado). O tambor 1 apresenta ainda um fuso de acionamento 2 que pode ser acionado por uma conexão de acionamento com um motor de acionamento 3. O motor de acionamento 3 também poderia ser disposto como acionamento direto em um prolongamento direto do fuso de acionamento (aqui não mostrado).

[0020] Uma alimentação 4 se dirige ao tambor 1 para um produtoa ser processado. Líquidos de diferentes espessuras e eventualmente materiais sólidos podem ser conduzidos por uma ou várias derivações 5a, 5b e eventualmente aberturas de descarga de materiais sólidos 6 do tambor 1 (representado esquematicamente). Na alimentação 4 e na ou nas derivações 5a e eventualmente 5b são previstas válvulas (aqui não representadas) preferencialmente controláveis (e preferencialmente estranguláveis). O tambor 1 é envolvido por uma cobertura 7.

[0021] O tambor giratório 1 e, preferencialmente, o acionamen- to/motor 3 (e eventualmente outros elementos como a cobertura 7) são dispostos em uma estrutura da máquina 8 e sustentados na mesma. A estrutura da máquina 8 é colocada, novamente por um ou, aqui, vários elementos pedais 9a, b, c, d, (preferencialmente três ou quatro), que apresentam ou podem ser formados por um elemento de mola ou - como, aqui, por exemplo, como rolamento esférico 14 - em um piso, em particular, uma base 10 (ver Figuras 1 e 2)

[0022] Durante a operação, ou seja, durante uma rotação do tambor 1, em um ou vários sensores de força 11a a 11d e/ou 11e (ver Figura 3) são medidas respectivamente uma ou várias forças (etapa I na Figura 4).

[0023] Os sensores de força ou receptores de força 11a a 11de/ou 11e podem ser previstos em diferentes áreas da centrífuga, em particular, em posições nas quais são sustentados elementos do sistema giratório, em forma de molas, em um encontro, ou seja, em áreas nas quais é permitido ou ocorre um movimento do sistema giratório em limites estreitos. Esses movimentos resultam do estado dinâmico da máquina da centrífuga, mas também da técnica do processo ou suas modificações. As forças estáticas e dinâmicas, que atuam de determinado modo, podem ser medidas pela medição de força.

[0024] De acordo com um primeiro exemplo de modalidade, um ouvários, de forma particularmente preferida, todos os elementos pedais 9a a d são atribuídos respectivamente a um dos sensores de força 11a, b, c, d para a realização das medições de força nos respectivos elementos pedais 9a - 9d (Figura 1, 2).

[0025] De forma alternativa ou adicional, em um segundo exemplode modalidade, um ou vários, de forma particularmente preferida, pelo menos 3 rolamentos de apoio flexíveis 18 dispostos simetricamente em círculos na área de um compartimento do tambor (aqui não representado) é atribuído a um dos sensores de força 11e para a realização das medições de força nos respectivos rolamentos de apoio 18 (Figura 1, 3). Nesse caso, é vantajoso se, no ou nos rolamentos de apoio 18, para o suporte flexível por mola de um compartimento do rolamento 19, em uma seção 20 da estrutura da máquina 8, for previsto respectivamente um dos sensores de força 11e para a realização das medições de força nos respectivos rolamentos de apoio 18, por exemplo, embaixo do respectivo rolamento de apoio 18 e acima da seção da estrutura da máquina 20.

[0026] Os sensores de força 11a a 11d e/ou 11e são projetadospreferencialmente para a medição de forças de pressão.

[0027] Preferencialmente, os sensores de força 11a a 11e são conectados, por exemplo, por uma conexão por cabos ou sem fio - ainda a um dispositivo de controle e/ou regulagem 12 do separador, no qual seus resultados de medição são analisados (etapa II na Figura 4). O dispositivo de controle 12 é projetado preferencialmente para mostrar os valores determinados, por exemplo, em uma unidade de visualização, como um Display (etapa III, na Figura 4) e/ou para utilizar o con- trole/regulagem da operação da centrífuga (etapa IV na Figura 4). Em uma variação de um comportamento previamente salvo, por exemplo, em uma variação de um ou vários valores nominais, pode ser emitido um sinal de alerta. Com base nos dados de medição, também podem ser controladas e/ou reguladas funções como a descarga de materiais sólido na operação da centrífuga (etapa IV). O dispositivo de controle 12 controla, preferencialmente, (diretamente ou por um dispositivo intermediário) também o motor de acionamento 2.

[0028] Preferencialmente, em cada um dos elementos pedais 9a,9b, 9c, 9d (de uma ou várias partes) é inserido um dos sensores de força 11a a 11d projetados para medição de força.

[0029] Esse movimento do separador se obtém a partir do estadoda dinâmica da máquina, mas também da técnica do processo da cen trífuga, em particular, do tambor 1. As forças estáticas e dinâmicas, que atuam nas disposições pedais 9a a 9d ou nos rolamentos de apoio 18 da máquina podem ser medidos pela medição de força sob dois, três ou quatro elementos pedais (11a a 11d) ou nos rolamentos de apoio (11e).

[0030] A Figura 2 ilustra um tipo de disposição exemplificativa dossensores de força 11a a 11d. Aqui, um sensor de força 11a é projetado como um anel de medição de força em um elemento pedal 9a. O mesmo é disposto entre a estrutura da máquina 8 e o próprio elemento pedal 9a que apresenta aqui um rolamento esférico 15 que é envolvido por uma cobertura 14 como elemento de mola. O rolamento esférico 15 é sustentado novamente em uma estrutura de base 16, que forma uma parte da base/piso 10. Com um ou vários parafusos 17 aqui direcionados verticalmente, os elementos podem ser unidos entre si à estrutura da máquina 8, rolamento esférico 14 e estrutura de base 16. Essa montagem é realizada preferencialmente pelo menos em um ou preferencialmente em todas as disposições pedais 9a a 9d. Por meio da porca de fixação 13 e parafusos 17 é criada uma tensão prévia no sensor de força 11a.

[0031] A medição ocorre de forma contínua ou em intervalos. Osdados medidos pelo ou pelos sensores de força 11a a 11d e/ou 11e são transmitidos para o dispositivo de controle (e preferencialmente de regulagem) 12 onde os mesmos são analisados. Desse modo, respectivamente apenas uma força pode ser medida. Também é possível registrar os resultados de todos os sensores de força e configurá-los adequadamente entre si e analisá-los, para, a partir disso, gerar especificações para a regulagem.

[0032] Os dados de medição coletados são comparados com osvalores nominais. Com base nessa comparação, pelo menos é determinado pelo menos uma variável reguladora. Com o dispositivo de controle e regulagem 12, com o auxílio de pelo menos uma variável reguladora (ou várias variáveis reguladoras), é causado tal impacto na operação da centrífuga que a variável reguladora - a força e/ou o deslocamento nos elementos pedais - é modificada de tal modo que a mesma assume um comportamento desejado.

[0033] É particularmente vantajoso - como indicado anteriormente- de forma complementar ou alternativa às medições de força nos elementos pedais 9a a 9d, realizar medições de força diretamente nas proximidades do compartimento do tambor (sensores de força 11e) em um ou vários rolamentos de apoio 18. Assim, nessa área, a proporção entre o sinal de medição e o sinal útil é significativamente aprimorado visto que a estrutura da máquina, seções de acionamento e motor não são recebidos na medição.

[0034] É possível ainda realizar uma medição alternativa em umou mais pedais em sentido horizontal e/ou uma medição adicional durante e depois uma descarga de materiais sólidos pelas aberturas de descarga de materiais sólidos 6 (quando essas podem ser fechadas de forma não contínua (informação do controle da máquina).

[0035] Por uma medição de forças transversais, as conexões deretorno podem ser puxadas no comportamento de descarga e quantidade de descarga.

[0036] Podem ser realizados, por exemplo, de forma simples, comum ou vários sensores de força, medições, com a qual/as quais o peso da centrífuga e/ou modificações do estado de peso da centrífuga podem ser determinados. Desse modo, é razoável realizar pelo menos uma primeira medida de referência com um tambor vazio (sem produto). Em um estado de operação ideal com um tambor alimentado com um produto, então, uma segunda medição pode ser efetuada. Variações desses dois estados podem, então, ser determinadas e visualizadas. Uma causa para variações dos estados desejados após a con- clusão da operação, mas também na operação contínua pode ser cozimentos no interior do tambor. Portanto, pode fazer sentido, fechar ao exceder um valor limite em um peso elevado no tambor. Nessa condição, é razoável, introduzir uma contramedida, por exemplo, uma descarga de material sólido ou, em casos individuais, até mesmo uma interrupção do processo para a realização de uma limpeza CIP. De acordo com uma variação, em contrapartida, são determinados prejuízos ao rolamento e/ou desequilíbrios ou similares com base nos dados de medição.

[0037] Frequências conhecidas (número de rotações do motor,número de rotações do tambor, rolos do rolamento, gaiola do rolamento) podem ser filtradas para o aprimoramento da qualidade do sinal útil. Anéis de medição de força da HBM, receptores de força de cisa- lhamento da BROSA são adequados, por exemplo, como sensores de força.

[0038] É preferido que a medição das forças ocorra de forma contínua ou em intervalos, que sejam menores ou iguais a 1 minuto.

[0039] O método de acordo com a invenção é adequado para aoperação de uma centrífuga, em particular, de um separador com eixo de rotação vertical em operação contínua, que disponibiliza um meio de separação, como um pacote de mola separadora no tambor. De forma alternativa, a centrífuga pode ser formada de outro modo, por exemplo, como centrífuga transportadora helicoidal de cobertura completa, em particular, com um eixo de rotação horizontal (aqui não representado).NÚMEROS DE REFERENCIAtambor 1fuso de acionamento 2motor 3alimentação 4 derivações 5a, 5baberturas de descarga de materiais sólidos 6cobertura 7estrutura da máquina 8elementos pedais 9a, 9b, 9c, 9dbase 10sensores de força 11a, 11b, 11c, 11d, 11edispositivo de controle 12porca de fixação 13cobertura 14rolamento esférico 15estrutura de base 16parafuso do rolamento esférico 17rolamentos de apoio 18compartimento do rolamento 19seção da estrutura da máquina 20

Claims (14)

1. Método para monitorar e/ou controlar e/ou regular da operação de uma centrífuga, em particular, de um separador, no processamento centrífugo de um produto, em particular, em uma clarificação de um produto e/ou em uma separação de um produto em diferentes fases líquidas, sendo que a centrífuga apresenta pelo menos: um tambor giratório (1) que pode ser girado por um fuso de acionamento (2), um compartimento do tambor e um motor de acionamento (3), em que medições de força são realizadas (etapa I) e analisadas (etapa II) usando um ou mais sensores de força (11a - 11d) e, no caso de um desvio de um comportamento predefinido, é realizada uma saída (etapa III), e / ou as análises são usadas para ou durante o controle e / ou regulação da operação da centrífuga (etapa IV), caracterizada pelo fato de que uma execução de calibração é realizada uma ou várias vezes para realizar uma medição de referência.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as medições de força (etapa I) ocorrem com um ou vários receptores de força.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as medições de força (etapa I) ocorrem com um ou vários anéis de medição de força.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as medições de força (etapa I) ocorrem com um ou vários receptores de força de cisalhamento.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a medição da produção das forças ocorre com um ou vários sensores de força (9a a 9d, 9e) que são dispostos em locais da centrífuga nos quais pelo menos o peso do sistema giratório ou de toda a centrífuga são sustentados de forma flexível contra um encontro sustentado de modo que surgem movimentos verticais e/ou horizontais limitados do respectivo sistema sustentado.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tambor da centrífuga apresenta um ou vários elementos pedais (9a a 9d) que é ou são formados integralmente ou parcialmente flexíveis e que um ou vários, em particular, para cada um dos elementos pedais é atribuído um sensor de força (11a a 11d).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que respectivamente um dos sensores de força (11a a 11d) é disposto embaixo ou acima de um rolamento (14) de mola dos respectivos elementos pedais (9a a 9d).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o tambor (1) apresenta um ou vários rolamentos de apoio (18) na proximidade do compartimento do tambor que um ou vários dos rolamentos de apoio, em particular, pelo menos três dos rolamentos de apoio (18) é atribuído um dos sensores de força (11e), sendo que os sensores de força são dispostos simetricamente circulares.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o tambor da centrífuga é provido de rolamentos de apoio (18) para a sustentação de um compartimento do rolamento (19) em uma seção da estrutura da máquina (20) e o sensor de força é disposto embaixo ou acima dos rolamentos de apoio (18).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de quea. durante a operação, ou seja, durante uma rotação do tambor (1) da centrífuga as forças são medidas nos sensores de força,b. os dados medidos no sensor de força são transmitidos para um dispositivo de regulagem (12) onde os dados medidos são comparados com dados nominais e pelo menos uma variável regula- dora é determinada com base nessa comparação, ec. a operação da centrífuga é influenciada usando o dispositivo de regulagem (12) com base em pelo menos uma variável reguladora ou usando várias variáveis reguladoras de modo que a variável reguladora - as forças nos sensores de força - é modificada de tal modo que a mesma assume um comportamento desejado.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a medição ocorre progressivamente de forma contínua ou em intervalos.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a medição ocorre em intervalos que são menores ou iguais a 1 minuto.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que- o número de rotações do fuso de acionamento é utilizado como pelo menos uma variável reguladora e/ou- a(s) pressão(pressões) de descarga em uma alimentação ou em uma ou várias descargas do tambor são utilizadas e/ou.- fluxo volumétrico é utilizado e/ou- a quantidade de alimentação é utilizada e/ou tempo para um esvaziamento na descarga (6) é utilizado como pelo menos uma variável reguladora e/ou- a quantidade de esvaziamento na descarga (6) é utilizada e/ou- a frequência de esvaziamento na descarga (6) é utilizada

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que um ou mais limites de força superior são definidos e que a máquina é regulada de tal modo que um dos limites não seja excedido ou diminuído abaixo, dependendo dos intervalos de tempo em cada caso.

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