CN114206506A - 离心分离系统和操作离心分离器的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种离心分离器（2）。分离器包括转子（4）和控制系统（30）。控制系统（30）包括布置在转子（4）的分离空间（8）中的第一径向位置和第二径向位置处的第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）。所述第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）定位成在离心分离器（2）的操作期间浸没在过程液体中。控制系统的控制单元（32）被配置为在离心分离器（2）的操作期间基于来自第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）的测量，确定分离空间（8）内的过程液体的参数。

Description

离心分离系统和操作离心分离器的方法

技术领域

本发明涉及一种离心分离系统，以及一种操作离心分离器的方法。

背景技术

在离心分离器的使用期间，可以测量液体进料混合物或其分离的轻相和重相组分的参数。测量的参数可以用于监测和/或控制液体进料混合物分离成轻相和重相。

US 7485084公开了一种离心分离器和一种将产品分离为重相和轻相的方法。离心机转子包围封闭的分离空间，该分离空间具有用于重相的径向外部部分、用于轻相的径向内部部分和中心充气空间。径向外部部分通过界面层液面与径向内部部分分离。入口延伸到分离空间中，以用于进给产品。第一出口从径向外部部分延伸，用于重相的排出。第二出口从径向内部部分延伸，用于轻相的排出。控制装备准许将界面层液面控制到期望的径向位置。传感器感测与中心空间中的气体压力相关的参数。控制装备响应于感测的参数来控制第一出口中的反压，以将界面层液面控制到期望的径向位置。

US 3408000公开了一种离心分离器，包括延伸到离心分离器的转子的分离空间的污泥空间中的两个管道。每个管道密封地连接到从分离器延伸的固定导管。压力感测设备布置在导管中。当达到预定的压力差时，污泥经由转子中的径向外部污泥出口排出。

发明内容

依靠经由气体或管道和导管对离心分离器内的过程液体的参数进行间接测量可能被证明是不可靠的，或者对于某些类型的离心分离器是不可能的。

克服或至少减轻上述缺点中的至少一个将是有利的。特别地，合期望的是提供与离心分离器内液体进料混合物的分离相关的参数的可靠确定。为了更好地解决这些问题中的一个或多个，根据不同的方面，提供了一种具有独立权利要求之一中限定的特征的离心分离系统，以及操作在另一独立权利要求中限定的离心分离器的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种包括离心分离器和控制系统的离心分离系统，所述离心分离器被配置用于将液体进料混合物分离成轻相和重相。过程液体包括液体进料混合物、轻相和重相中的一种或多种。离心分离器包括转子，该转子被配置为绕垂直旋转轴线旋转并且设置有分离空间。离心分离器进一步包括引入分离空间的入口、从分离空间引出的轻相出口、从分离空间引出的重相出口以及布置在分离空间内的分离盘堆叠（disc stack）。控制系统包括布置在分离空间中的第一径向位置处的第一压力传感器，以及控制单元。控制系统包括布置在分离空间中的第二径向位置处的第二压力传感器。第一径向位置在第二径向位置的径向外部，其中第一压力传感器和第二压力传感器被定位成在离心分离器的操作期间浸没在过程液体中，并且其中控制单元被配置为在离心分离器的操作期间基于来自第一压力传感器和第二压力传感器的测量来确定分离空间内的过程液体的参数。

由于第一压力传感器和第二压力传感器布置在分离空间中的不同径向位置处，并且第一压力传感器和第二压力传感器浸没在过程液体中，并且由于控制单元被配置为在离心分离器的操作期间基于来自第一压力传感器和第二压力传感器的测量来确定分离空间内的过程液体的参数，因此提供了在离心分离系统操作期间利用该参数的条件。

根据本发明的另一方面，提供了一种操作离心分离器的方法，该离心分离器被配置用于将液体进料混合物分离成轻相和重相。过程液体包括液体进料混合物、轻相和重相中的一种或多种。该离心分离器包括转子，该转子被配置为绕垂直旋转轴线旋转并且设置有分离空间、引入分离空间的入口、从分离空间引出的轻相出口、从分离空间引出的重相出口、布置在分离空间内的分离盘堆叠、布置在分离空间中第一径向位置处的第一压力传感器和布置在分离空间中第二径向位置处的第二压力传感器。第一径向位置在第二径向位置的径向外部。该方法包括以下步骤：

-旋转转子，

-经由入口将液体进料混合物引导至分离空间中，

-将第一压力传感器和第二压力传感器浸没在过程液体中，

-利用第一压力传感器测量第一压力，

-利用第二压力传感器测量第二压力，以及

-基于第一压力和第二压力确定过程液体的参数。

由于该方法包括将第一压力传感器和第二压力传感器浸没在过程液体中、测量第一压力、测量第二压力以及基于第一压力和第二压力确定过程液体的参数的步骤，因此提供了在离心分离器的操作期间和/或在包括离心分离器的系统的操作期间利用该参数的条件。

离心分离器也可以被称为盘堆叠离心分离器。离心分离器可以是高速离心分离器，即其中转子以每分钟一千转或数千转（rpm）绕垂直旋转轴线旋转的离心分离器。转子也可以被称为分离器转子、分离器碗或者碗。

转子可以布置在离心分离器的固定外壳内。转子可以由包括例如电马达的驱动布置驱动而绕垂直旋转轴线旋转。

在将液体进料混合物分离成轻相和重相期间，重相被收集在分离空间周界处的圆周部分中。圆周部分在分离器转子的圆周方向上延伸，并且因此可以在分离空间内形成假想的环或圆环。

液体进料混合物可以具有固体物质内容物。固体物质可以作为重相的一部分从液体进料混合物中分离出来。因此，重相可以形成固体物质悬浮液，诸如浓缩的固体物质悬浮液。可替代地，固体物质内容物可以形成污泥相的一部分，其经由污泥出口离开分离空间。另一种替代方案可以是液体进料混合物包括与重相相比更重的液体污泥相。同样在该后一替代方案中，污泥相可以经由污泥出口离开分离空间。

术语“过程液体”涉及在离心分离器的操作期间在离心分离器中被处理的所有混合或分离的物质。因此，术语“过程液体”涉及每种液体进料混合物及其组分，包括任何固体颗粒，即轻相、重相和污泥（如果存在的话）。

过程液体的参数可以是例如第一压力传感器和第二压力传感器的测量之间的压力差、轻相和重相之间的界面的径向位置或者重相的密度。

浸没第一压力传感器和第二压力传感器意味着至少第一压力传感器和第二压力传感器的压敏部分浸没在过程液体中。也就是说，第一压力传感器和第二压力传感器安装在转子或其部件中，使得在离心分离器的操作期间，至少传感器的压敏部分将被过程液体覆盖。

第一压力传感器被配置为与控制单元通信。第二压力传感器被配置为与控制单元通信。由于第一压力传感器和第二压力传感器被布置在分离空间中的径向位置处，因此它们自然地被布置在转子中，并且因此布置为与转子一起旋转。此外，控制单元可以被布置在转子中，并且被布置为与转子一起旋转。

根据实施例，离心分离系统可以包括流控制部件，其中控制单元可以被配置为基于参数控制流控制部件。以这种方式，可以在离心分离系统的操作期间使用所确定的参数。流控制部件可以控制液体进料混合物、轻相和/或重相的流中的一个或多个。

根据实施例，转子可以包括布置在转子的外周界处的喷嘴。喷嘴可以形成重相出口或污泥出口。流控制部件可以包括可滑动的碗底部，其被配置为打开和关闭喷嘴。以这种方式，控制单元可以通过控制可滑动的碗底部基于所确定的参数来控制分离的重相和/或分离的污泥经由喷嘴从分离空间的喷射。因此，重相和/或污泥的喷射可以在需要时基于例如所确定的参数的特定值来执行，而不是以规律的间隔来执行。后者可能导致轻相与重相一起喷射，或者重相与污泥一起喷射，或者重相或污泥在分离空间内堆积。因此，通过基于所确定的参数控制可滑动的碗底部，可以浪费更少的产品，并且可以防止喷嘴堵塞。

根据实施例，第一压力传感器可以布置在分离盘堆叠的径向外部。以这种方式，第一压力传感器可以测量将在分离盘堆叠径向外部的分离空间中累积的重相和/或污泥考虑在内的压力。因此，所确定的参数可以反映受分离空间中的重相和/或污泥影响的测量。

根据实施例，第二压力传感器可以布置在分离盘堆叠的径向外部。以这种方式，第二压力传感器可以测量将在分离盘堆叠径向外部的分离空间中累积的重相和/或污泥考虑在内的压力。所确定的参数可以反映例如重相和/或污泥对分离空间的填充程度，或者重相和/或污泥的密度。

根据实施例，第二压力传感器可以径向布置在分离盘堆叠内或布置在分离盘堆叠的径向内部。以这种方式，第二压力传感器可以径向在分离盘堆叠内或在分离盘堆叠的径向内部测量将分离空间中分离的轻相考虑在内的压力。因此，所确定的参数可以反映受分离空间中的轻相影响的测量。所确定的参数可以反映例如重相和/或污泥对分离空间的填充程度。

根据实施例，控制系统可以包括布置在分离空间中的第三径向位置处的第三压力传感器，其中第三径向位置径向地在第一径向位置和第二径向位置之间，并且其中控制单元被配置为在离心分离器的操作期间基于来自第一压力传感器和第二压力传感器中的至少一个以及第三压力传感器的测量来确定分离空间内的过程液体的另一参数。以这种方式，提供了利用在离心分离器的操作期间和/或在包括离心分离器的系统的操作期间确定的另一参数的条件。

过程液体的另一参数可以是例如第一压力传感器和第二压力传感器的测量之间的压力差、轻相和重相之间的界面的径向位置或者重相的密度。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的计算机程序，当该程序由计算机执行时，所述指令使计算机执行根据本文讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，当指令由计算机执行时，使计算机执行根据本文讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法。

当研究所附权利要求和以下详细描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。

附图说明

本发明的各方面和/或实施例，包括其特定特征和优点，将从以下详细描述和随附附图中讨论的示例实施例中容易地理解，其中：

图1至图3示意性地图示了离心分离器的实施例，

图4示意性地图示了根据实施例的离心分离器的一部分的横截面，

图5a至图5e图示了离心分离器的转子的实施例的横截面，

图6图示了根据实施例的控制系统，

图7图示了操作离心分离器的方法的实施例，并且

图8图示了根据实施例的计算机可读存储介质。

具体实施方式

现在将更全面地描述本发明的各方面和/或实施例。相同的数字始终指代相同的元素。为简洁和/或清楚起见，不必详细描述众所周知的功能或构造。

图1示意性地示出了离心分离系统1的实施例。离心分离系统1包括离心分离器2和控制系统30。离心分离器2在图1的横截面视图中示出。

离心分离器2被配置用于将液体进料混合物分离成轻相和重相。离心分离器2包括转子4。转子4被配置为绕垂直旋转轴6旋转，并且设置有分离空间8。离心分离器2进一步包括引入分离空间8的入口10、从分离空间8引出的轻相出口12、从分离空间8引出的重相出口14以及布置在分离空间8内侧的截头圆锥形分离盘18堆叠16。

转子4可以由驱动布置19驱动以旋转。在图示的实施例中，驱动布置19包括主轴20和电马达22。转子4附接到主轴20。主轴20形成电马达22的一部分，即转子4由电马达22直接驱动。可替代地，驱动布置19可以包括连接到转子的主轴、电马达和布置在电马达和主轴之间的传动装置。因此，驱动布置19可以使转子4绕垂直旋转轴线6旋转。转子4可旋转地安装在离心分离器2的外壳24内侧。

在转子4的分离空间8中分离液体进料混合物期间，液体进料混合物经由入口10从转子4的中心被引入分离空间8。液体进料混合物被分离成轻相和重相。分离的轻相在分离盘18之间朝向垂直旋转轴线6径向向内流动，并且经由轻相出口12流出转子4。分离的重相在分离盘18之间朝向分离空间8的周界径向向外流动，并且经由重相出口14流出转子4。在本文中，液体进料混合物、重相和轻相中的每一种都包含在术语“过程液体”中。

这种离心分离器是已知的，并且具有多个不同的类型和大小。本发明通常适用于不同类型和大小的这种离心分离器。除非特别说明，例如参考某些实施例，否则本发明不限于入口10、轻相出口12和重相出口14的类型和布置。入口10和出口12、14可以是开放的，和/或机械密封的，和/或设置有配水盘（paring disc）。它们可以如图1所示设置在转子4的上端处，和/或如图2和图3所示设置在转子4的下端处和/或设置在转子4的外周界处。

如上面提及的，离心分离系统1包括控制系统30。控制系统30包括控制单元32、布置在分离空间8中的第一径向位置处的第一压力传感器34和布置在分离空间8中的第二径向位置处的第二压力传感器36。第一径向位置在第二径向位置的径向外部。第一压力传感器34和第二压力传感器36定位成在离心分离器的操作期间浸没在过程液体中。

第一压力传感器34和第二压力传感器36被配置为与控制单元32通信。例如，来自第一压力传感器34和第二压力传感器36的压力测量可以被传送到控制单元32。控制单元32被配置为在离心分离器2的操作期间基于来自第一压力传感器34和第二压力传感器36的测量来确定分离空间8内的过程液体的参数。如上所述，液体进料混合物、重相和轻相中的每一种都包含在术语“过程液体”中。

第一压力传感器34和第二压力传感器36中的每一个被配置为测量压力。第一压力传感器34被配置为测量过程液体的压力。第二压力传感器36被配置为测量过程液体的压力。

如上面提及的，控制单元32被配置为在离心分离器2的操作期间基于来自第一压力传感器34和第二压力传感器36的测量来确定分离空间8内的过程液体的参数。该参数可以在离心分离器2的操作期间和/或分离系统1的操作期间直接或间接利用。

根据实施例，参数可以是第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的压力差。以这种方式，可以从与分离空间8中的过程液体相关的压力差中得出结论。例如，可以确定轻相和重相之间的界面和/或污泥和重相之间的界面的径向位置。

根据实施例，参数可以是过程液体的密度。以这种方式，在离心分离器2的操作期间和/或在包括离心分离器2的分离系统1的操作期间，可以将过程液体的密度考虑在内。例如，当确定轻相和重相之间界面的径向位置时，可以将重相的密度考虑在内。

更具体地，控制单元32可以在知道作用在过程液体上的力的情况下，通过利用来自传感器34、36的压力读数——即取决于转子4的转速和传感器34、36的径向位置——来计算径向存在于第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的过程液体的密度。例如，密度可以利用以下公式计算：

其中p1和p2是由相应的第一压力传感器34和第二压力传感器36测量的压力，单位为巴（bar），w是转子速度，单位为rad/s，rp1和rp2是第一压力传感器34和第二压力传感器36的相应径向位置，单位为毫米（mm）。

如作为示例提及的，为了确定重相或污泥的密度，可以准许重相或污泥在第一压力传感器34和第二压力传感器36上径向延伸。一旦确定了密度，第一压力传感器和第二压力传感器就可以用于确定轻相和重相之间的界面和/或污泥和重相之间的界面的径向位置。

类似地，在分离操作开始时，在任何大量的重相或污泥累积在分离空间8中之前，可以确定轻相的密度。那么只有轻相在第一压力传感器34和第二压力传感器36上径向延伸，并且可以计算轻相的密度。

离心分离系统1可以包括至少一个流控制部件38、40。控制单元32可以被配置为基于所述参数控制流控制部件38、40。流控制部件可以用于控制过程液体流。这在离心分离器2的正常操作期间可以是有利的，但是也可以或可替代地在离心分离器2的特定操作阶段期间使用，诸如在离心分离器2的启动和/或液体进料混合物的分离期间。下面，讨论各种流控制部件的非限制性示例。

根据实施例，离心分离系统1可以包括布置在重相出口14中的重相阀38，其中流控制部件包括重相阀38。以这种方式，控制单元32可以控制通过重相出口14的重相流。重相阀38可以是仅具有打开和关闭位置的截止阀。可替代地，重相阀38可以是比例阀，其被配置为控制通过其中的流量。

根据实施例，离心分离系统1可以包括布置在轻相出口12中的轻相阀40，其中流控制部件包括轻相阀40。以这种方式，控制单元32可以控制通过轻相出口12的轻相流。轻相阀40可以是仅具有打开和关闭位置的截止阀。可替代地，轻相阀40可以是比例阀，其被配置为控制通过其中的流量。

重相阀38和/或轻相阀40可以布置在转子4中或转子4处，以与转子4一起旋转，如图1中重相阀38的位置所示。可替代地，重相阀38和/或轻相阀40可以布置在相应出口14、12的固定部分的更下游，如图1中轻相阀40的位置所示。

在图1的实施例中，控制系统30的控制单元32布置在转子4中。可替代地，控制单元32可以布置在离心分离器2的固定部分中，或者如图2的实施例中那样，作为离心分离系统1的在离心分离器2外部的一部分，或者如图3的实施例中那样，控制单元可以是分布式控制单元32、32’。

图2示意性地图示了离心分离系统1的实施例。离心分离系统1非常类似于图1的离心分离系统1。因此，在下文中，将主要讨论实施例之间的差异。

同样，离心分离器2被配置用于将液体进料混合物分离成轻相和重相。离心分离器2包括转子4，转子4配置为绕垂直轴6旋转。离心分离器2进一步包括引入分离空间8的入口10和从分离空间8引出的轻相出口12。分离盘18的堆叠布置在分离空间8内部。

如作为示例提及的，机构44可以包括通过致动器可移置的滑动元件。可滑动元件被配置为在至少一个喷嘴打开的位置和至少一个喷嘴42的至少一部分被覆盖的位置之间滑动。

同样，离心分离系统1包括控制系统30，该控制系统30包括控制单元32、布置在分离空间8中的第一径向位置处的第一压力传感器34和布置在分离空间8中的第二径向位置处的第二压力传感器36。

离心分离器2包括从分离空间8引出的重相出口14。在这些实施例中，重相出口14包括布置在转子4的外周界处的喷嘴42。以这种方式，具有大的重相含量的液体进料混合物可以在离心分离器2中分离。在离心分离器2的操作期间，所述喷嘴42中的至少一个总是至少部分打开。因此，在离心分离器2的操作期间，重相通过所述喷嘴42中的一个或多个被连续喷射。

根据实施例，其中离心分离器2包括流控制部件，流控制部件可以包括用于改变喷嘴42的总开口面积的机构44。以这种方式，可以控制通过重相出口14的分离的重相流。

因此，控制单元32可以被配置为基于所述参数控制机构44。因此，通过重相出口14的喷嘴42的分离的重相流可以基于所述参数来控制。仅如作为示例提及的，分离空间8中轻相和重相之间的界面的位置可以形成用于控制喷嘴42的总开口面积的参数。

在图2的实施例中，控制系统30的控制单元32布置在离心分离器2的固定部分中，或者作为离心分离系统1的在离心分离器2外部的一部分。压力传感器34、36直接或经由布置在转子4中的未示出的发射器或收发器与控制单元32无线通信。可替代地，如图1的实施例中那样，控制系统30的控制单元32可以布置在转子4中，或者如图3的实施例中那样，控制单元可以是分布式控制单元32、32 ’。

图3示意性地图示了离心分离系统1的实施例。离心分离系统1非常类似于图1和2的离心分离系统1。因此，在下文中，将主要讨论实施例之间的差异。

同样，离心分离器2被配置用于将液体进料混合物分离成轻相和重相。离心分离器2包括转子4，转子4配置为绕垂直轴6旋转。离心分离器2进一步包括引入分离空间8的入口10和从分离空间8引出的轻相出口12。分离盘18的堆叠布置在分离空间8内部。

同样，离心分离器2包括控制系统30，在这种情况下，控制系统30包括至少两个控制单元32、32’，第一压力传感器34布置在分离空间8中的第一径向位置处，并且第二压力传感器36布置在分离空间8中的第二径向位置处。

同样，离心分离器2包括从分离空间8引出的重相出口14，重相出口14包括布置在转子4的外周界处的喷嘴42。

在这些实施例中，流控制部件包括被配置为打开和关闭喷嘴42的可滑动的碗底部46。以这种方式，分离的重相仅在可滑动的碗底部46打开喷嘴42时被喷射。换句话说，重相出口14仅在可滑动的碗底部46处于喷嘴42打开的位置时打开。可滑动的碗底部本身及其操作机构在本领域是已知的。

控制单元32、32’中的至少一个可以被配置为基于所述参数控制可滑动的碗底部46。因此，可以基于所述参数来控制通过重相出口14的喷嘴42的分离的重相流。如作为示例提及的，分离空间8中轻相和重相之间的界面的位置可以形成用于控制喷嘴42的打开和关闭的参数。

根据进一步的实施例，如结合图1所讨论的，离心分离器2包括轻相出口12和重相出口14。离心分离器2进一步包括污泥出口，其中污泥出口包括布置在转子4的外周界处的喷嘴42。也就是说，污泥出口包括结合图3讨论的喷嘴42。更具体地，代替形成重相出口，喷嘴42形成污泥出口。流控制部件包括被配置为打开和关闭喷嘴42的可滑动的碗底部46，并且由控制单元32、32’中的至少一个控制，以用于间歇地从分离空间8喷射污泥。

控制单元32、32’中的至少一个可以被配置为基于所述参数控制可滑动的碗底部46。因此，可以基于所述参数来控制通过污泥出口的喷嘴42的污泥流。如作为示例提及的，分离空间8中污泥和重相之间的界面的位置可以形成用于控制喷嘴42的打开和关闭的参数。

在图3的实施例中，控制系统30是包括控制单元32、32’的分布式控制系统，即控制系统30包括多于一个的控制单元32、32’，例如布置在转子4中的一个控制单元32，以及布置在离心分离器2的固定部分中的一个控制单元32’，或者作为离心分离系统1的在离心分离器2外部的一部分。多于一个的控制单元32、32’可以执行不同的任务，诸如控制任务、计算任务和通信任务。可替代地，如图1的实施例中那样，控制系统30的控制单元32可以布置在转子4中，或者如图2的实施例中那样，控制单元32可以布置在离心分离器2的固定部分中，或者作为离心分离系统1的在离心分离器2外部的一部分。

图4示意性地图示了根据实施例的离心分离系统1的离心分离器2的一部分的横截面。离心分离系统1非常类似于图1至图3的实施例的离心分离系统1以及包括上面讨论的污泥出口的实施例。因此，在下文中，将主要讨论实施例之间的差异。

在这些实施例中，重相出口14包括在转子4内从分离空间8的径向外部部分朝向转子4的中心部分延伸的至少一个通道48。重相出口14在转子4和离心分离器2的固定部分之间机械密封。

通过离心分离器2的过程液体流在图4中用箭头表示。液体进料混合物经由转子4下部部分的入口10进入转子4，并且流入分离空间8。在分离空间8中，液体进料混合物被分离成经由轻相出口12流出转子的轻相和经由重相出口14流出转子4的重相。入口10和轻相出口12也被机械密封。

所述至少一个通道48可以包括管，即所述至少一个通道48沿着其延伸具有相同的横截面积。可替代地，所述至少一个通道48可以包括通路，该通路在分离空间8的径向外部部分具有与朝向转子4的中心部分相比更大的横截面积。

同样在这些实施例中，离心分离器2包括布置在转子4外周界处的喷嘴42。包括可滑动的碗底部46的流控制部件被提供用于打开和关闭喷嘴42。

在这些实施例中，根据液体进料混合物的内容物和从其分离的所得到的相，喷嘴42可以形成重相出口、污泥出口或者组合的污泥和重相出口中任一个的部分。

同样，控制单元32可以被配置为基于所述参数控制可滑动的碗底部46。因此，可以控制重相和/或污泥通过喷嘴42的喷射。如作为示例提及的，分离空间8中污泥和重相之间的界面的位置，或者重相和轻相之间的界面的位置，可以形成用于控制喷嘴42的打开和关闭的参数。

图5a至图5e图示了离心分离器的转子4的实施例的横截面，诸如形成以上参照图1至图4讨论的离心分离系统1的一部分的离心分离器2。在图5a至图5e中，示意性地图示了布置在转子4中的不同位置和数量的压力传感器。图5a至图5e中所示的转子4设置有朝向转子4的中心布置的重相出口。然而，实施例不限于这种转子4。可替代地，转子4可以在转子4的径向外周界处设置有重相出口，或者转子4可以附加地在转子4的径向外周界处设置有污泥出口，如上面参考图2至图4所讨论的。

离心分离系统1包括控制系统30，如上面参考图1至图4以及下面参考图6所讨论的。控制系统30的控制单元32已经被图示为布置在转子4中，但是控制单元32可以被布置为如上面参考图1至图4讨论的实施例中的任何一个，或者任何其他合适的方式。将参照图5a至图5e进一步讨论控制系统30的各种示例实施例。同样，控制系统30包括一个或多个控制单元32、第一压力传感器34和第二压力传感器36。第一压力传感器34和第二压力传感器36在分离空间8内被布置在不同的径向位置处，使得它们可以从分离空间8内的过程液体取得压力读数。

如上所述，第一压力传感器34和第二压力传感器36被配置为与控制单元32通信，并且控制单元32被配置为在离心分离器2的操作期间基于来自第一压力传感器34和第二压力传感器36的测量来确定分离空间8内的过程液体的参数。

在本文中，术语“分离盘堆叠的径向外部”对应于分离盘堆叠的径向延伸外部的径向位置。术语“分离盘堆叠的径向内部”对应于分离盘堆叠的径向延伸内的径向位置，即分离盘堆叠的内半径和外半径之间的径向位置。术语“分离盘堆叠的径向内部”对应于分离盘堆叠的内半径内部的径向位置。

根据图5a至图 5c和图5e中所示的实施例，第一压力传感器34可以布置在分离盘18堆叠16的径向外部。因此，第一压力传感器34可以测量在离心分离器的操作期间分离的重相和/或分离的污泥在其处累积的转子4和分离空间8的一部分中的压力。因此，所确定的参数可以反映受分离空间中的重相和/或污泥影响的测量。

根据图5a和图5b所示的实施例，第二压力传感器36可以布置在分离盘18堆叠16的径向外部。因此，因为第二压力传感器36布置在第一压力传感器34的径向内部，所以第二压力传感器36可以测量分离空间8中的压力，在离心分离器的操作期间的一些条件下，该压力受分离的重相和/或污泥的影响，并且在离心分离器的操作期间的其他条件下，该压力受液体进料混合物或分离的轻相的影响。因此，所确定的参数可以反映例如重相和/或污泥对分离空间的填充程度，或者重相和/或污泥的密度。

如作为示例提及的，在图5a和图5b的实施例中，参数可以是第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的压力差。例如经由控制单元32监控压力差将提供关于分离空间8中轻相和重相之间的界面和/或污泥和重相之间的界面的径向位置的信息。

在图5a的实施例中，第一压力传感器34位于或靠近分离空间8内的最外部的径向位置，第二压力传感器36朝向堆叠16定位。在离心分离器的操作期间，特定的压力差可以对应于界面的特定径向位置。如果在离心分离器的操作期间，压力差在一定的压力差范围内保持在恒定值，则这指示界面的径向位置保持恒定。如果压力差在最大压力差值处保持恒定，则这指示界面位于第二压力传感器36的径向内部。

在图5b的实施例中，第一压力传感器34和第二压力传感器36在分离空间8内在分离盘18堆叠16的径向外部彼此靠近地定位。在离心分离器的操作期间，在界面到达第一压力传感器34之前，第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的压力差保持恒定。一旦界面通过第一压力传感器34，并且因此处于第一压力传感器34和第二压力传感器36之间，压力差就开始增加。这是界面处于第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的径向位置的指示。可以由控制系统利用这样的压力差的改变来控制离心分离器，例如以通过操作转子4的可滑动的碗底部来打开转子4的喷嘴。

如作为示例提及的，第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的径向距离可以在8-50mm的范围内，或者在10-30mm的范围内。轻相和重相之间的密度差越大，第一压力传感器和第二压力传感器之间的距离可以越小。

根据尤其在图5c至图5e和图1中示出的实施例，第二压力传感器36可以径向布置在分离盘18堆叠16内或布置在分离盘18堆叠16的径向内部。更具体地，在图5c中，第二压力传感器36径向布置在堆叠16内，并且在图1的实施例中，第二压力传感器36径向布置在堆叠16内。

第二压力传感器36可以径向在分离盘18堆叠16内或在分离盘18堆叠16的径向内部测量在分离空间8中分离的轻相的压力。因此，所确定的参数可以反映受分离空间中的轻相影响的测量。所确定的参数可以反映例如重相和/或污泥对分离空间的填充程度。

如作为示例提及的，在图5c的实施例中，参数可以是第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的压力差。监控该压力差将提供关于轻相和重相之间的界面的径向位置的信息。例如，在离心分离器的操作期间，特定的压力差可以对应于界面的特定径向位置。

根据尤其在图5d中图示的实施例，第一压力传感器34可以径向布置在分离盘18堆叠16内。以这种方式，可以监控堆叠16或堆叠16的一部分上的压力差。如果压力差超过阈值水平，则可以得出关于分离盘18堆叠16堵塞的结论。

根据图5e中图示的实施例，控制系统40可以包括布置在分离空间8中的第三径向位置处的第三压力传感器50，其中第三径向位置径向地在第一径向位置和第二径向位置之间，并且其中控制单元32被配置为在离心分离器的操作期间基于来自第一压力传感器34和第二压力传感器36中的至少一个以及第三压力传感器50的测量来确定分离空间8内的过程液体的另一参数。

所述进一步确定的参数可以在离心分离器的操作期间和/或包括离心分离器的系统的操作期间使用。所述进一步的参数可以是例如过程液体组分中的压力差或其密度。因此，所述进一步的参数可以是例如第一压力传感器34和第三压力传感器50之间的压力差，第三压力传感器50和第二压力传感器36之间的压力差，或者基于来自第一压力传感器34和第三压力传感器50的压力测量的密度。在后一种情况下，合适的是，第三径向位置在分离盘18堆叠16的径向外部。

当第一压力传感器34和第三压力传感器50之间的压力差不再改变时，可以在离心分离器的操作期间计算基于来自第一压力传感器34和第三压力传感器50的压力测量的密度。这意味着第一压力传感器34和第三压力传感器50之间的径向距离充满重相或污泥。如上面所讨论的，利用关于第一压力传感器34和第三压力传感器50的径向位置、转子4的转速以及第一压力传感器34和第三压力传感器50之间的压力差的知识，可以计算重相或污泥的密度。

图6图示了要结合本发明的不同方面和/或实施例利用的根据实施例的控制系统30。控制系统30也在图1至图5e中指示。控制系统30包括至少一个控制单元32，其可以采取基本上任何合适类型的处理器电路或微型计算机的形式，例如用于数字信号处理的电路（数字信号处理器，DSP）、中央处理单元（CPU）、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路（ASIC）、微处理器或可以解释和执行指令的其他处理逻辑。本文中利用的表述“控制单元”可以表示包括多个处理电路的处理电路，诸如上面提及的处理电路中的任何、一些或所有。控制系统30包括存储器单元53。控制单元32连接到存储器单元53，存储器单元53为控制单元32提供例如存储的程序代码、数据表和/或其他存储的数据，控制单元32需要所述数据以使得其能够进行计算和控制离心分离器，并且可选地控制包括离心分离器的系统。控制单元32还适于将计算的部分或最终结果存储在存储器单元53中。存储器单元53可以包括用于临时或永久存储数据或程序（即，指令序列）的物理设备。根据一些实施例，存储器单元53可以包括集成电路，所述集成电路包括硅基晶体管。在不同的实施例中，存储器单元53可以包括例如存储卡、闪速存储器、USB存储器、硬盘或用于存储数据的另外的类似易失性或非易失性存储器单元，诸如例如，ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除PROM）、EEPROM（电可擦除PROM）等。

控制系统30进一步包括第一压力传感器34和第二压力传感器36。可替代地，控制系统30可以包括第三压力传感器50。控制单元32与压力传感器34、36、50通信，并从这些传感器接收压力测量。控制单元32被配置为从传感器34、36、50接收输出信号。这些信号可以包括波形、脉冲或其他属性，它们可以被控制单元32检测为信息，并且可以被直接或间接转换为由控制单元32可处理的信号。到相应传感器的每个连接可以采取来自线缆、数据总线（例如CAN（控制器局域网）总线）、MOST（面向媒体的系统传输）总线或一些其他总线配置或无线连接中的一个或多个的形式。在所描绘的实施例中，仅示出了一个控制单元32和存储器53，但是控制系统30可以可替代地包括多于一个的控制单元和/或存储器。

如图1至图5e中所指示的，控制单元32可以布置在转子4中。可替代地，控制单元32可以布置在转子4的外部，并且可以例如与传感器34、36、50无线通信。在包括多于一个控制单元的实施例中，可以包括布置在转子4中的一个或多个控制单元和布置在转子4外部的一个或多个控制单元。

控制单元32和传感器34、36、50可以由布置在离心分离器转子中的电池进行电池供电。可替代地，电能可以由布置在转子中的发电机、旋转变压器或滑环提供给控制单元和传感器。

数据的示例可以是压力测量数据。压力传感器34、36、50被配置为提供压力测量。可替代地，传感器34、36、50中的一个或多个可以提供其他物理量的测量，诸如温度测量。当确定液体进料混合物的一种或多种组分的密度时，可以使用这样的温度测量。可替代地，单独的温度传感器（未示出）可以向控制单元32提供温度测量。

数据表的示例可以是包含例如轻相和重相之间的界面的位置相对于来自第一传感器34和第二传感器36或者来自第一传感器34和第三传感器50的测量之间的不同压力差值进行映射的表，或者是映射轻相和/或重相密度相对于温度的数据表。

图7图示了操作离心分离器的方法100的实施例。离心分离器可以是根据结合图1至图4讨论的实施例中的任何一个的离心分离器2，和/或包括转子4，转子4包括如结合图5a至图6讨论的控制系统30。下面还参考了图1至图6。

因此，转子4设置有分离空间8、引入分离空间8的入口10、布置在分离空间8中的第一径向位置处的第一压力传感器34、以及布置在分离空间8中的第二径向位置处的第二压力传感器36。

方法100包括以下步骤：

-旋转102转子4，

-经由入口10将液体进料混合物引导104至分离空间8中，

-将第一压力传感器34和第二压力传感器36浸没106在过程液体中，

-利用第一压力传感器34测量108第一压力，

-利用第二压力传感器36测量110第二压力，以及

-基于第一压力和第二压力确定112过程液体的参数。

如上面所讨论的，过程液体的参数可以是例如第一压力传感器34和第二压力传感器36的测量之间的压力差、轻相和重相之间的界面的径向位置或者重相的密度。过程液体的其他物理量，诸如温度，可以用于确定参数。

根据实施例，参数可以是第一压力传感器34和第二压力传感器36之间的压力差。

根据实施例，参数可以是过程液体的密度。

根据实施例，离心分离器2可以包括流控制部件38、40，并且方法100可以包括以下步骤：

-基于该参数控制114流控制部件38、40。参见上文，尤其是参考图1至图4。

根据实施例，流控制部件包括布置在重相出口14中的重相阀38，控制流控制部件的步骤114可以包括以下步骤：

-控制116重相阀38。进一步参见上文，尤其是参考图1。

根据实施例，其中流控制部件包括布置在轻相出口12中的轻相阀40，控制流控制部件的步骤114可以包括以下步骤：

-控制118轻相阀40。进一步参见上文，尤其是参考图1。

根据实施例，其中离心分离器2包括布置在转子4的外周界处的喷嘴42，并且其中流控制部件包括被配置为打开和关闭喷嘴42的可滑动的碗底部46，控制流控制部件的步骤114可以包括以下步骤：

-控制120滑动的碗底部46以打开和关闭喷嘴42。进一步参见上文，尤其是参考图3和图4。

根据实施例，其中重相出口包括喷嘴42，控制滑动的碗底部46打开和关闭喷嘴42的步骤120将导致累积的重相在喷嘴42打开时从分离空间8的外周界喷射。

根据实施例，其中离心分离器2包括污泥出口，污泥出口包括喷嘴42，控制滑动的碗底部46打开和关闭喷嘴42的步骤120将导致累积的污泥在喷嘴42打开时从分离空间8的外周界喷射。

根据实施例，其中重相出口包括布置在转子4外周界处的喷嘴42，并且其中流控制部件包括用于改变喷嘴42的总开口面积的机构44，控制流控制部件的步骤114可以包括以下步骤：

-控制122机构44以改变总开口面积。进一步参见上文，尤其是参考图2。

根据实施例，其中离心分离器2包括布置在分离空间8中的第三径向位置处的第三压力传感器50，其中第三径向位置径向地在第一径向位置和第二径向位置之间，方法100可以包括以下步骤：

-利用第三压力传感器50测量124第三压力，以及

-基于第一压力和第二压力中的至少一个以及第三压力，确定112过程液体的另一参数。进一步参见上文，尤其是参考图5e。

根据一个方面，提供了一种包括指令的计算机程序，当所述程序由计算机执行时，所述指令使计算机执行根据本文（特别是参考图7）讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法100。本领域技术人员应当理解，操作离心分离器的方法100可以通过编程指令来实现。这些编程指令典型地由计算机程序构成，当所计算机程序在计算机或控制系统中执行时，确保计算机或控制系统执行期望的控制，诸如根据本发明的方法步骤102-124。计算机程序通常是计算机程序产品的一部分，所述计算机程序产品包括在其上存储计算机程序的合适的数字存储介质。

图8示出了根据实施例的计算机可读存储介质90。计算机可读存储介质90包括指令，当由计算机或其他控制系统30执行时，所述指令使计算机或其他控制系统30执行根据本文讨论的方面和/或实施例中的任何一个的方法100。计算机可读存储介质90可以例如以承载计算机程序代码的数据载体的形式提供，当被加载到控制系统30的一个或多个控制单元32中时，所述计算机程序代码用于执行根据一些实施例的步骤102-124中的至少一些。数据载体可以是例如ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）、闪速存储器、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、硬盘、CD ROM盘、记忆棒、光存储设备、磁存储设备或任何其他合适的介质，诸如可以以非暂时性方式保存机器可读数据的盘或带。计算机可读存储介质可以更进一步地作为服务器上的计算机程序代码来提供，并且可以例如通过互联网或内联网连接或者经由其他有线或无线通信系统远程下载到控制系统30。

应当理解，前述内容是对各种示例性实施例的说明，并且本发明仅由所附权利要求限定。本领域技术人员应当认识到，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，示例性实施例可以被修改，并且示例性实施例的不同特征可以被组合以创建除了本文描述的实施例之外的实施例。

Claims (19)

1.一种离心分离系统（1），包括离心分离器（2）和控制系统（30），所述离心分离器（2）被配置用于将液体进料混合物分离成轻相和重相，其中过程液体包括液体进料混合物、轻相和重相中的一种或多种，其中离心分离器包括被配置为绕垂直旋转轴（6）旋转并设置有分离空间（8）的转子（4），其中

离心分离器（2）进一步包括引入分离空间（8）的入口（10）、从分离空间（8）引出的轻相出口（12）、从分离空间（8）引出的重相出口（14）以及布置在分离空间（8）内部的分离盘（18）堆叠（16），并且其中

控制系统（30）包括控制单元（32）和布置在分离空间（8）中的第一径向位置处的第一压力传感器（34），

其特征在于

控制系统（30）包括布置在分离空间（8）中的第二径向位置处的第二压力传感器（36），其中

第一径向位置在第二径向位置的径向外部，其中

第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）被定位成在离心分离器（2）的操作期间浸没在过程液体中，并且其中

控制单元（32）被配置为在离心分离器（2）的操作期间基于来自第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）的测量，确定分离空间（8）内的过程液体的参数。

2.根据权利要求1所述的离心分离系统（1），其中所述参数是所述第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）之间的压力差。

3.根据权利要求1所述的离心分离系统（1），其中所述参数是过程液体的密度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），包括流控制部件（38，40，44，46），其中所述控制单元（32）被配置为基于所述参数控制所述流控制部件（38，40，44，46）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），包括布置在重相出口（14）中的重相阀（38），其中流控制部件包括重相阀（38）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），包括布置在轻相出口（12）中的轻相阀（40），其中流控制部件包括轻相阀（40）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），其中重相出口（14）包括布置在转子（4）的外周界处的喷嘴（42）。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的离心分离系统（1），包括污泥出口，其中所述污泥出口包括布置在转子（4）的外周界处的喷嘴（42）。

9.根据权利要求7或8所述的离心分离系统（1），其中流控制部件包括可滑动的碗底部（46），所述可滑动的碗底部（46）配置为打开和关闭喷嘴（42）。

10.根据权利要求7或8所述的离心分离系统（1），其中流控制部件包括用于改变喷嘴（42）的总开口面积的机构（44）。

11.根据权利要求1至6或权利要求8中任一项所述的离心分离系统（1），其中重相出口（14）包括在转子（4）内从分离空间（8）的径向外部朝向所述转子（4）的中心部分延伸的至少一个通道（48），并且其中所述重相出口（14）在所述转子（4）和所述离心分离器（2）的固定部分之间机械密封。

12.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），其中第一压力传感器（34）布置在分离盘（18）堆叠（16）的径向外部。

13.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），其中第二压力传感器（36）布置在分离盘（18）堆叠（16）的径向外部。

14.根据权利要求1至权利要求12中任一项所述的离心分离系统（1），其中第二压力传感器（36）径向布置在分离盘（18）堆叠（16）内或布置在分离盘（18）堆叠（16）的径向内部。

15.根据前述权利要求中任一项所述的离心分离系统（1），其中控制系统（30）包括布置在所述分离空间（8）中的第三径向位置处的第三压力传感器（50），其中所述第三径向位置径向地在第一径向位置和第二径向位置之间，并且其中所述控制单元（32）被配置为基于来自所述第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）中的至少一个以及所述第三压力传感器（50）的测量来确定所述分离空间（8）内的过程液体的另一参数。

16.一种操作离心分离器（2）的方法（100），所述离心分离器（2）被配置为将液体进料混合物分离成轻相和重相，其中过程液体包括液体进料混合物、轻相和重相中的一种或多种，其中

离心分离器（2）包括转子（4）,所述转子配置为绕垂直旋转轴（6）旋转，并且设置有分离空间（8）、引入分离空间（8）的入口（10）、从分离空间（8）引出的轻相出口（12）、从分离空间（8）引出的重相出口（14）、布置在分离空间（8）内部的分离盘（18）堆叠（16）, 布置在分离空间（8）中的第一径向位置处的第一压力传感器（34），以及布置在分离空间（8）中的第二径向位置处的第二压力传感器（36），其中

第一径向位置在第二径向位置的径向外部，并且其中

所述方法（100）包括以下步骤：

-旋转（102）转子（4），

-经由入口（10）将液体进料混合物引导（104）至分离空间（8）中，

-将第一压力传感器和第二压力传感器（34，36）浸没（106）在所述过程液体中，

-利用第一压力传感器（34）测量（108）第一压力，

-利用第二压力传感器（36）测量（110）第二压力，以及

-基于第一压力和第二压力确定（112）所述过程液体的参数。

17.根据权利要求16所述的方法（100），其中离心分离器（2）包括流控制部件，并且其中方法（100）包括以下步骤：

-基于所述参数控制（114）流控制部件。

18.根据权利要求17所述的方法（100），其中离心分离器（2）包括布置在转子（4）的外周界处的喷嘴（42），其中流控制部件包括被配置为打开和关闭所述喷嘴（42）的可滑动的碗底部（46），并且其中控制（114）所述流控制部件的步骤包括以下步骤：

-控制（120）滑动的碗底部（46）以打开和关闭喷嘴（42）。

19.根据权利要求16 至权利要求18中任一项所述的方法（100），其中离心分离器（2）包括布置在分离空间（8）中的第三径向位置处的第三压力传感器（50），其中所述第三径向位置径向地在第一径向位置和第二径向位置之间，并且其中所述方法（100）包括以下步骤：

-利用第三压力传感器（50）测量（124）第三压力，以及

-基于第一压力和第二压力中的至少一个以及第三压力，确定（112）所述过程液体的另一参数。

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