CN102712002A - 包括离心分离机的系统和用于控制此类系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括密封离心分离机（1）的系统，其中，该分离机包括：转子，其包括分离室（20）；进口通道（2），其用于要分离的组分混合物；第一出口通道（4），其用于接收至少一个已分离轻组分；和第二出口通道（5），其用于接收至少一个已分离重组分。该系统还包括：再循环装置（8），其用于使已分离重组分的一部分从所述第二出口通道（5）再循环至所述分离室（20）；第一监视装置（12），其监视在所述第二出口通道（5）中流动的重组分的密度、流率或其组合；和第一控制装置（11、15、18），其响应于来自所述第一监视装置（12）的控制信号来控制再循环流率。本发明提供了一种即使在向分离机馈送变化内含物的馈送物时也控制已分离重组分的特性的系统和方法。

Description

包括离心分离机的系统和用于控制此类系统的方法
背景技术和发明内容
本发明涉及一种系统，包括：
密封离心分离机，
其中，该分离机包括包含分离室的转子，
进口通道，其用于要分离的组分的混合物，
第一出口通道，其用于接收至少一个已分离轻组分，
第二出口通道，其用于接收至少一个已分离重组分，
该系统还包括用于使已分离重组分的一部分从所述第二出口通道再循环至所述分离室的再循环装置。
根据第二方面，本发明涉及一种控制此类系统的方法，包括以下步骤：
从进口通道向分离室中馈送组分的混合物；
在所述分离室中将所述组分的混合物分离成轻和重组分；
将至少一个轻组分引导至第一出口中；
将至少一个重组分引导至第二出口中；
使已分离重组分的一部分从所述第二出口再循环至所述进口通道；
当混合物中的重组分的含量剧烈变化或恒定地低时使用此类系统，而常常期望的是获得具有恒定浓度的已分离残渣（sludge），以例如避免重相出口管道中的堵塞。
本发明的一个目的是提供一种包括密封离心分离机的改进的系统和控制此类系统的方法，利用其可以控制重相流率（flow rate）。
依照本发明，因此提供了一种包括如上文最初所述的离心分离机的系统，其中
第一监视装置监视在所述第二出口通道中流动的重组分的密度、流率或其组合，以及
第一控制装置响应于来自所述第一监视装置的控制信号来控制再循环流。
在本发明的优选实施例中，所述系统包括监视在所述第二出口通道中流动的重组分的流率的第二监视装置、和通过响应于来自所述第二监视装置的控制信号而控制所述第一出口通道中的第一背压阀来控制压力的第二控制装置。
在本发明的另一优选实施例中，所述系统包括监视所述第二出口通道中的压力的第三监视装置和通过响应于来自所述第三监视装置的控制信号而控制所述第二出口通道中的第二背压阀来控制压力的第三控制装置。
在本发明的又一优选实施例中，该系统的所述控制装置响应于基于来自所述监视装置的控制信号与用于被监视参数的期望设定点之间的差的信号来进行控制。
在本发明的另一优选实施例中，该系统包括监视所述再循环装置中的流率的第四监视装置，以及
第四控制装置，其响应于来自所述第四监视装置的控制信号来控制再循环流率，其中，所述第四控制装置从所述第一控制装置的输出获得其设定点。
根据本发明的实施例，所述控制装置是PID控制器。
在本发明的另一实施例中，所述第一控制装置是MPC控制器且所述第二、第三和第四控制装置是PID控制器，并且其中，所述第一控制装置向所述第二、第三和第四控制装置中的至少一个提供设定点。
在本发明的另一实施例中，所述第二出口通道被连接到分离室内部的重组分出口管道，其中，所述管道具有接近于分离机回转筒（bowl）的内壁的进口开口。
依照本发明的第二方面，提供了一种如上文最初所述的方法，其中，其还包括以下步骤：
监视在所述第二出口通道中流动的重组分的密度、流率或其组合的参数；
产生与所述（一个或多个）参数有关的控制信号；
以及响应于所述控制信号来控制再循环流。
根据本发明的该第二方面的实施例，该方法包括以下步骤：监视在所述第二出口通道中流动的重组分的流率参数；产生与所述流率参数有关的第二控制信号；以及通过响应于所述第二控制信号来控制所述第一出口通道中的第一背压阀而控制所述第一出口通道中的压力。
在本发明的此方面的另一实施例中，该方法包括以下步骤：监视所述第二出口通道中的压力参数；产生与所述压力参数有关的第三控制信号；以及通过响应于所述第三控制信号来控制所述第二出口通道中的第二背压阀而控制所述第二出口通道中的压力。
在本发明的此方面的另一实施例中，该方法的所述控制步骤包括计算所述控制信号与用于被监视参数的期望设定点之间的差。
在本发明的此方面的另一实施例中，所述方法包括步骤：监视所述再循环装置中的流率参数；产生与所述再循环装置中的所述流率参数有关的第四控制信号；以及响应于所述第四控制信号来控制所述再循环流率，其中，所述控制包括计算所述第四控制信号与对应于第一控制信号的设定点之间的差。
本发明因此提供了一种即使在向分离机馈送变化内含物的馈送物（feed）时也控制已分离重组分的特性的系统和方法。
下面将参考图1～4在本发明的优选实施例的更详细说明中描述根据本发明的系统和方法。
附图说明
图1是根据本发明的系统的一个实施例的流程图。
图2是根据本发明的系统的第二实施例的流程图。
图3是根据本发明的系统的第三实施例的流程图。
图4是根据本发明的实施例的分离机回转筒的上部的截面侧视图。
具体实施方式
在图1中公开了离心系统，其包括密封离心分离机1，藉由馈送泵3通过进口通道2向所述密封离心分离机馈送要分离的组分的混合物。在所述分离机1中，在转子中对组分的液体混合物进行离心分离，所述转子具有在其中分离所述组分的分离室。存在被连接到分离室以便接收至少一个已分离轻组分的第一出口通道4和用于接收至少一个已分离重组分的第二出口通道5。
在每个出口通道4、5中布置有（分别为第一和第二）背压阀6、7。从用于重组分的所述第二出口通道5引导至所述进口通道2的是所布置的再循环装置8。所述再循环装置8包括适合于使在所述第二背压阀7的上游的已分离重组分的一部分偏离的再循环通道9和适合于将已分离重组分的所述部分泵送到所述进口通道2的再循环泵10。
由所谓的PID控制器（比例积分微分）11来控制再循环泵10的泵送流量，所述PID控制器连续地或断续地对来自位于用于重组分的所述出口通道5中的科里奥利流量计12的信号进行响应。所述信号从测量的流量或密度与期望设定点之间的计算的差导出。例如，高度期望的是出口通道5不随着重组分的连续流随后被中断而遭受堵塞。于是，所述期望设定点可以具有确定连续流的值。
并且，背压阀6、7设有PID控制器13、14。
控制轻组分出口通道4中的背压阀6的PID控制器13对基于出口通道5中的重组分流量与其期望设定点之间的差的信号进行响应。PID控制器11然后对出口通道5中的重组分的密度进行响应。
控制重组分出口通道5中的背压阀7的PID控制器14对所述重组分出口通道5中的背压进行响应。
构思是控制再循环流以在轻组分阀6控制重组分压力的同时控制密度。
如在图2中可以看到的，可以通过在再循环泵10上添加所谓的级联控制器来修改此控制策略。在级联控制中，布置有两个PID，其中一个PID控制另一个的设定点。一PID控制器充当外环路控制器，其控制诸如流体液位或速度的主要物理参数。另一控制器充当内环路控制器，其读取外环路控制器的输出作为设定点，通常控制更快速变化的参数、流率或加速度。
在图2中，PID控制器15被布置在内环路中，其响应于基于所述泵10之后的再循环流的信号来控制再循环流，并且在外环路中布置有PID控制器16，其根据重组分输出通道中的被监视密度获得其控制信号，为PID控制器15提供设定点。
级联控制器的构思是内环路比外环路快得多。因为它们进行操作所在的不同时间标度，外控制器因此将控制信号（即到内环路的设定点）视为是立即实现的。该控制仍是分散式的，但是现在还存在通过设置其设定点来控制再循环流的可能性。控制重组分背压阀7的PID控制器17对根据由科里奥利流量计监视的重组分流量计算的信号进行响应。
在图3中公开了系统的实施例，其中，所谓的MPC控制器18（模型预测控制器）被应用以直接地并根据期望操作过程来操纵控制信号。例如，当分离在操作期间在重组分浓度方面改变的混合物时，常常优选的是根据图表来调节由PID控制器控制的参数，所述图表参考例如效率、输出的质量和/或堵塞风险来使过程最优化。MPC控制器18然后控制底层控制器、即PID控制器的参考值，意味着MPC控制器的被操纵变量是用于PID控制器的设定点（例如流率、密度或压力）。这使得整个控制进入级联控制器中，其中，MPC控制器是用于所有PID控制器的外环路。PID控制器被如在图2中一样配置，除了控制重组分出口通道中的密度的PID控制器被去激活。在本实施例中，MPC控制器通过在保持馈送流设定点恒定的同时设置用于再循环流和重组分流的参考值来控制密度。
图4公开了分离机回转筒19的上部，该分离机回转筒限定分离室20。已分离混合物的重组分将由于离心力而收集在距离旋转轴最远、即接近于分离机回转筒的内壁的区域中。在常规离心分离机中，重组分通过分离机回转筒19的周界中处于一定间隔的端口被排出，以防止在分离机内部的积聚。然而，在根据本发明的离心分离机中，通过布置在分离机回转筒19之上的重组分出口通道5连续地从分离室20将重组分馈送出去。因此，分离机回转筒19的内部设有重组分出口管道21，其被布置在分离机回转筒19的所述上部的内壁上、中或接近于该内壁布置。出口管道21遵循内壁并向上朝着重组分出口通道5延伸且连接到重组分出口通道5，并因此将重组分从分离室20的周界部分径向向内并向上地引导至所述重组分出口通道5。通过选择重组分管道21的长度和其进口孔口在分离室20中的位置，可以控制被馈送到管道21的残渣的特性。
本发明的应用公开了一种根据本发明的系统，其中，密封离心分离机装配有用于残渣的可选断续排出的常规喷射开口。
对于本领域的技术人员而言，本发明不受所述示例的限制，并且在由权利要求定义的本发明的范围内可以有多个修改和替换。

Claims (14)

1.一种系统，包括：
密封离心分离机（1），
其中，该分离机包括：
转子，其包括分离室（20），
进口通道（2），其用于要分离的组分混合物，
第一出口通道（4），其用于接收至少一个已分离轻组分，
第二出口通道（5），其用于接收至少一个已分离重组分，
该系统还包括再循环装置（8），其用于使已分离重组分的一部分从所述第二出口通道（5）再循环至所述分离室（20），
第一监视装置（12），其监视在所述第二出口通道（5）中流动的重组分的密度、流率或其组合，
第一控制装置（11、15、18），其响应于来自所述第一监视装置（12）的控制信号来控制再循环流率。
2.根据权利要求1所述的系统，包括：
第二监视装置（11），其监视在所述第二出口通道（5）中流动的重组分的流率，
第二控制装置（13），其通过响应于来自所述第二监视装置（13）的控制信号来控制所述第一出口通道（4）中的第一背压阀（6）而控制压力。
3.根据权利要求1或2所述的系统，包括：
第三监视装置，其监视所述第二出口通道（5）中的压力，
第三控制装置（14），其通过响应于来自所述第三监视装置的控制信号来控制所述第二出口通道（5）中的第二背压阀（7）而控制压力。
4.根据权利要求1～3中的一项所述的系统，其中，所述控制装置（11、13、14、15、18）响应于基于来自所述监视装置（11、12）的控制信号与用于被监视参数的期望设定点之间的差的信号来进行控制。
5.根据权利要求1所述的系统，包括：
第四监视装置，其监视所述再循环装置中的流率，
第四控制装置（15），其响应于来自所述第四监视装置的控制信号来控制再循环流率，其中， 所述第四控制装置（15）从所述第一控制装置（11）的输出获得其设定点。
6.根据权利要求1～5中的一项所述的系统，其中，所述控制装置（11、13、14、15、17）是PID控制器。
7.根据权利要求1～5中的一项所述的系统，其中，所述第一控制装置是MPC控制器（18）且所述第二、第三和第四控制装置是PID控制器（13～15），并且其中，所述第一控制装置（18）向所述第二、第三和第四控制装置（13～15）中的至少一个提供设定点。
8.根据权利要求1～7中的一项所述的系统，其中，所述第二出口通道（5）被连接到分离室（20）内部的重组分出口管道（21），其中，所述管道（21）具有接近于分离机回转筒（19）的内壁的进口开口。
9.根据权利要求1～8中的一项所述的系统，其中，所述密封离心分离机装配有用于残渣的可选断续排出的喷射开口。
10.一种控制根据权利要求1所述的系统的方法，包括以下步骤：
从进口通道向分离室中馈送组分的混合物；
在所述分离室中将组分的所述混合物分离成轻和重组分；
将至少一个轻组分引导至第一出口中；
将至少一个重组分引导至第二出口中；
使已分离重组分的一部分从所述第二出口再循环至所述进口通道中；
监视在所述第二出口通道中流动的重组分的密度、流率或其组合的参数；
产生与所述参数有关的第一控制信号；
以及响应于所述控制信号来控制再循环流率。
11.根据权利要求10所述的方法，包括以下步骤：
监视在所述第二出口通道中流动的重组分的流率参数；
产生与所述流率参数有关的第二控制信号；
以及通过响应于所述第二控制信号来控制所述第一出口通道中的第一背压阀而控制所述第一出口通道中的压力。
12.根据权利要求10或11所述的方法，包括以下步骤：
监视所述第二出口通道中的压力参数；
产生与所述压力参数有关的第三控制信号；
以及通过响应于所述第三控制信号来控制所述第二出口通道中的第二背压阀而控制所述第二出口通道中的压力。
13.根据权利要求10～12中的一项所述的方法，其中，所述控制步骤包括，
计算所述控制信号与用于被监视参数的期望设定点之间的差。
14.根据权利要求13所述的方法，包括：
监视所述再循环装置中的流率参数；
产生与所述再循环装置中的所述流率参数有关的第四控制信号；
以及响应于所述第四控制信号来控制所述再循环流率，其中，所述控制包括计算所述第四控制信号与对应于第一控制信号的设定点之间的差。
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