CN1154079A - 监测离心分离器的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

用于监测离心分离器的方法和设备，离心分离器有一分离室(6)，径向内部出口(18，19，20)与该分离室(6)相连，并与一出口导管(21)相连，在出口导管(21)中装设一流量传感器(28)用以指示该出口导管中的流量，一间歇可开启的径向外部出口(7)与分离室(6)相连，出口导管(21)中的被分离组分的流量暂时中止直到分离室(6)被重新充满。为了监测离心分离器，测量重新充满分离室(6)的时间，并与储存的重新充满分离室(6)的最短可允许时间进行比较，如果测量的时间短于储存在存储器中的最短可允许时间就给出一个信号。

Description

监测离心分离器的设备和方法
本发明涉及监测离心分离器的设备和方法。离心分离器有一转动体，它包括：一入口室，与该入口室相连的一分离室，一径向内部出口，该出口在一定的径向位置与分离室相连并与出口导管相连。并且转动体是这样设置的，当分离室被液体径向向内充满至此内部出口内的某一径向位置并补充液体时在操作过程中被分离出的一种组分以一定流量通过该出口排出分离室，继而通过出口导管排出转动体，在出口导管内装设流量传感器指示流量。转动体还开设间歇开启的径向外部出口，该出口在前述第一出口径向之外与分离室的径向外部相连，在操作过程中至少有一种比前述的第一被分离组分重的组分累积在该外部出口处，设置此第二径向外部出口在操作过程中按下述方式将预定量的组分间歇排出分离室，即分离室内所充至的径向液面径向向外移动，出口导管中被分离组分的流动暂时停止，直到分离室再被充满。
在这类离心分离器的操作中，把通过入口室供至分离室的液体混合物中的不同密度的各组分分离，最重的组分将积累在分离室的径向最外部。积累起来的最重组分逐渐径向向内累积，最终达到一径向位置，在这个位置上，一些最重组分被夹带进在分离室径向之内的较轻组分流中，继而通过径向内部出口排出分离室，因此损害分离效果。为了能够不损害分离效果而连续离心分离，在等时间间隔或者当显示出分离效果恶化时，经过径向外部出口将分离室内预定量的料液间歇排出分离室。
间歇排放由一设备控制，该设备有一监测元件，该元件包括一装置，该装置设置为：启动预定量的间歇排放，完成这种排放并开始供给含各种组分的液体混合物充灌分离室，转动体内充灌到一定位置的液面沿径向向内移动，在一次预定的排放之后被分离组分又重新经过出口导管流动。监测元件通常还包括时间测量装置，存储器，比较装置和指示装置。
在德国专利公开DE4111933C1中建议了一种方法，在离心分离器中监测按正确方法间歇排放分离室内预定量的物料。按照这个方法，测量驱动离心分离器转动体的电机电流消耗量，即测量恰在间歇排放前的电流消耗量和因排放而增加了的电流消耗量。这两个测量值之差与正确间歇排放所造成的电流消耗量增加值相比较，测量值之差与正确间隙排放对应值的偏差在一控制元件中进行评估。
但是其它的原因也会引起电流消耗量变化，这就意味着电流消耗量的增加并不总是代表所监测的排放。此外，该方法还需要额外的测量设备，使得监测成本高。
本发明的目标是实现一种方法和设备，以监测前述的这类离心分离器，它使得有可能可靠和低成本地监测以正确的方法间歇排放预定量物料。
按照本发明，由下面的事实达到这个目标；
一时间测量装置，测量从所选的参考时刻开始(该参考时刻可以与开始重新充满分离室的时刻相关联)，到分离室被重新充满后流量传感器又重新指示出口导管中有流量时的时间；
一存储器，储存使分离室重新充满的可允许最短时间；
一比较装置，将时间测量装置所测量到的时间与已储存在存储器中的可允许最短时间进行比较；
一指示装置，如果测量到的时间短于储存在存储器中的可允许最短时间，就给出一个信号。
在本发明的优选实施方案中，在预定量的间歇排放完成之前切断待离心分离的各组分液体混合物的供给，当排放完成时又重新开始供给。
在本发明的另一个实施方案中，预定量是分离室内各组分的总体积。
上述的参考时刻较合适地是开始重新充液的时刻。
预定量的液体最好从径向外部出口排出分离室，外部出口在分离室的径向最外周边处与分离室相连通。
在本发明的一个特定实施方案中，还储存重新充满分离室的最长可允许时间，测量得到的时间与最长可允许时间进行比较，如果测量得到的时间长于已储存在存储器中的最长可允许时间，就给出一个信号。
下面，本发明将参考附图进行更详细的描述。
图1示意表示通过离心分离器中的转动体的轴向剖面，离心分离器根据本发明装设了一个监测设备；
图2表示根据本发明的一种监测方法的流程图。
图1所示的转动体包括上部1和下部2，它们由锁紧圈3连接固定在一起。转动体还由驱动轴4支承，驱动轴与下部2相连。
在转动体内，阀滑板5轴向可滑动地装设在下部2内，阀滑板5与上部1一起构成分离室6，并且阀滑板用于间歇地开启和闭合在分离室6和径向外部出口7之间的、位于分离室6最大外周边处的环形间隙，以间歇地排出在操作中从供给转动体的液体混合物中分离出来的、已在分离室6的径向外部区积累起来的一种组分。阀滑板5和下部2一起界定封闭室8。该室为封闭液体开设一入口9和一节流出口10。通过导管11将封闭液体供至入口9，该导管上装设有一磁阀12。
在转动体中央设置一分布器14，它围绕一固定的入口管14并且在它的内部构成入口室15，该入口室通过相对靠中地位于分布器13的锥形底部上的各孔16与分离室6相连通。在分离室6内，与转动轴同心地装设一组截锥形分离盘17。
如图所示，在上部1的上端构成第一中心外部室18，用于排放在操作中被分离的一种组分。第一出口室18通过第一溢流出口19与分离室6相连通。在出口室18内设置的第一固定排料装置20用于通过第一出口导管21将被分离组分排出转动体。第一溢流出口19，第一出口室18和第一固定排料装置20一起构成被分离组分的径向内部出口，该出口通过第一溢流出口19与分离室6相连。
在作为例子所示的离心分离器中，上部1还构造有第二中心出口室22，该室通过第二溢流出口23和通道24与分离室6相连通，通道24在分离室中开口于第一溢流出口的径向外侧，但在径向外部出口7与分离室6相通处的径向内侧。在第二出口室22内，设置第二固定排放装置25，该装置与第二出口导管26相连。
图中所示的离开分离室6的额外出口对本发明并不是必需的。但该实施方案显示，本发明也可用来离心分离供至分离室6的包含三个组分的液体混合物，通过分开的各个出口排出三个分离组分是可能的。
入口管14装有磁阀27，该阀可在间歇排放开始前中断待分离的各组分液体混合物的供给，在排放完成后又重新开启。
第一出口导管21装有一流量传感器28。流量传感器28可以包括一压力传感器，压力传感器指示出口导管21中节流前后的压力降，但是也可换一种方式，例如包括一恒压阀，在此情况下，恒压阀有一位置传感器，当阀两端的压力降保持恒定时，它指示阀部件的位置，从而间接地指示出口导管21中的流量。在所示的例子中，第一出口导管21还装设一传感器29，指示流经该导管的被分离组分的纯度。例如，这个传感器可以检测流经该导管的被分离组分的电容量或导电率。
如果流量传感器28包括一压力传感器，而分离组分的流量又很小，出口导管21装设一切断阀可能比较合适，该阀设置在流量传感器28的下游，在间歇排放时保持闭合，当流量传感器28又检测到出口导管21中有流量时便马上开启。
监测单元30与离心分离器相连，它包括：
装置31，用于启动并完成间歇排放，接着开始供给各组分液体混合物以重新充满分离室6；时间测量装置32，用于测量时间TM，即从所选的参考时刻开始(参考时刻与开始重新充灌分离室6的时刻相关联)，到分离室被充满之后，流量传感器28指示出口导管21中又有流量时之间的时间；
存储器33，用来存储最短可允许时间，该时间与已储存的正确排放后重新充满分离室6的时间Ts比较，是短了△Tmax的极端情况，即为Ts-△Tmax；
比较装置34，用于比较由时间测量装置32测量的时间TM和已储存在存储器33中的最短可允许时间Ts-△Tmax；和
指示装置35，当测量的时间TM短于储存在存储器33中的最短可允许时间Ts-△Tmax时，它给出一报警信号，该报警信号表示预定的排放没有发生。
在由图2所示的流程图说明的按照本发明监测离心分离器的方法的优选实施方案中，还存储在一预定排放正确执行之后重新充满分离室6的时间最小值Ts-△T和最大值Ts+△T.  △T短于△Tmax.如果测量的时间TM不在由这些值构成的时间间隔内，指示装置就给出一报警信号，如果TM在此时间间隔内，在离心分离开始后的一段时间内，正确排放后重新充灌分离室6的时间Ts设定等于测量的时间TM，或者等于在该时间间隔内测量的一组时间的平均值。
在这个实施方案的修改版中，有可能在存储器33中储存预先确定数目的一组连续的最新测量时间，并在比较装置34中比较这些数据，如果测量的时间显示在任何方向上单调渐变，那末指示装置35就给出信号。因此有可能较早地发现离心分离中的变化，当需要时采取必要的措施。
按照本发明设计的离心分离器以下述方式工作：
在离心分离器启动后，转动体转动，打开磁阀12通过导管11从入口9将封闭液供至封闭室8使分离室6封闭。接着将待离心分离的各组分液体混合物经入口管14，入口室15和分布器13上的供料孔16供至离心分离室6中，然后分布到各分离盘17之间的空隙中，在那里进行主要的分离。在分离过程中，较重的各组分(或一个组分)径向向外流动，在分离室6的径向外部累积起来，而较轻的组分径向向内流动，并在分离室的中心环形层中累积起来。
被分离的较轻的组分通过溢流出口19流出分离室6进入第一出口室18。被分离的组分通过第一固定排料装置20排出出口室18，并通过第一出口导管21流出转动体，由流量传感器28指示其流量。另外也可替代指示流量由流量测量装置来测量流量。积累在分离室6径向外部的较重组分的体积逐渐增加，最终沿径向向内扩展到一个径向位置，接近各分离盘17的径向外缘，在那里，一些较重的组分(或一个组分)被夹带进分离室6中的较轻组分径向向内的液流中，并通过溢流出口离开分离室6，从而损害分离效果。当传感器29指示出分离效果恶化时，装置31启动分离室6内预定量物料的间歇排放，使各组分从排出口7排出。
在排放开始之前，磁阀27关闭，中止待离心分离的液体混合物的供给。然后磁阀12关闭一段短的时间，在这段时间内，通过入口9向封闭室供给的封闭液体中止。这就意味着封闭室8通过出口10排空了封闭液体。阀滑板5向下运动，使环形间隙开启，预定量的各组分通过间隙流出，流向出口开口7。接着被分离组分经出口导管21的流动中止。当装置31重新打开磁阀12时，封闭室被充满，使环形间隙闭合。如果磁阀27已经关闭，装置31使其重新开启，再充满分离室。在磁阀27重新打开即环形间隙闭合的同时，将时间测量装置32设定为零，这个时刻就是参考时刻。当分离室已被充满和流量传感器指示出分离组分在出口导管21中又有流量时，时间TM就从参考时刻开始测量。测量的时间TM与已储存在存储器33中的最短可允许时间比较，最短可允许时间比已储存在存储器33中的正确排放后重新充满分离室6的时间Ts短了△TM，即为Ts-△Tmax。如果测量的时间TM比已储存在存储器33中的最短可允许时间Ts-△Tmax短，指示装置35便给出一报警信号，该信号表示预定的排放没有发生。
在本发明的优选实施方案中，测量的时间还与储存在存储器33中的最小值Ts-△T和也储存在存储器33中的最大值Ts+△T进行比较，测量的时间TM是正确执行预定排放后重新充满分离室6的时间。△T短于△TM。如果测量的时间TM不在由这些值限定的时间间隔内，指示装置便给出一报警信号。如果测量的时间TM在这个时间间隔内，在储存在存储器中的离心分离开始的一段时间内，将存储的正确排放后重新充满分离室6的时间Ts设定等于测量的时间TM或者等于在这个时间间隔内一组测量时间的平均值。在有任何在该时间间隔内的测量时间值之前，储存在存储器中的正确排放后重新充满分离室的时间Ts设定为一个估计的和可调整的值To。如果测量的时间TM大于已储存在存储器中的最大值Ts+△T，便给出一个信号，它表示可能有泄漏。如果测量的排放后重新充满的时间TM短于已储存在存储器33中的正确排放的最小值Ts-△T，指示装置35便给出一个信号，表示分离室并没有完全排空，而只是排出了物料的一部分，例如排放时泥渣并没有流出，它可能会引起很大的转动体动力学问题。
在离心分离供给的液体混合物中的二个或多个组分时，可以使用属于本发明范围内的监测离心分离器的方法和设备。如果供给的液体混合物包括三个组分，它们可从如图1所示的各个分离出口中排放出来。在本发明范围内，流量传感器28可以设置在两个出口导管21和26中的任何一个内，因为，在排放时两管中的流动都中止，而一旦分离室6重新充满时又都重新开始流动。

Claims (10)

1.监测具有转动体的离心分离器的方法，转动体包括：
一个入口室(15)；
一个分离室(6)，它与入口室(15)相连；
一个径向内部出口(18，19，20)，它在一定的径向位置与分离室(6)相连，并与出口导管(21)相连，当分离室(16)被液体径向向内充满至这些内部出口(18，19，20)内的一径向位置并补充液体时，在操作中被分离的一种组分以一定流量通过出口(18，19，20)排出分离室(6)，继而通过出口导管(21)排出转动体，一个流量传感器(28)装设在出口导管中以指示此流量；
一个可间歇开启的径向外部出口(7)，它与分离室(6)相连，处于径向内部出口(18，19，20)之外侧，在操作中，至少有一种比前述第一被分离组分重的组分积累在该出口处，第二径向外部出口(7)在操作中按以下方式将预定量的组分间歇地排出分离室(6)，即，分离室(6)内被充满至的液面径向向外移动，并且出口导管(21)中被分离组分的流动暂时中止，直到分离室(6)再被充满；其特征在于：
测量从所选参考时刻开始(参考时刻与开始重新充满的时刻相关联)到出口导管(21)中又指示有流量的那个时刻的时间；
将正确排放后重新充满分离室(6)的时间(To，Ts)储存在存储器(33)中；
储存重新充满分离室(6)的最短可允许时间(Ts-△Tmax)；
将测量的时间(TM)与已储存的重新充满分离室(6)的最短可允许时间进行比较；
如果测量的时间(TM)短于已储存在存储器(33)中的最短可允许时间(Ts-△Tmax)，就给出一个信号。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在间歇排放预定量组分之前，停止供给待离心分离的各组分液体混合物，当排放完成时又重新开始供给。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，预定量是在分离室(6)中的各组分的总量。
4.按照前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，参考时刻是开始重新充满的时刻。
5.按照前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，将预定量液体通过外部出口(7)排出分离室(6)，该出口在分离室的径向最外周边与分离室(6)相连。
6.按照前面任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，将重新充满分离室(6)的测量时间(TM)的最大值(Ts+△T)也储存在存储器(33)中，将测量的时间(TM)与最大值(Ts+△T)进行比较，如果测量的时间(TM)长于最大值(Ts+△T)，就给出一个信号。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，将最小值(Ts-△T)也储存在存储器(33)中，将测量的时间(TM)与最小值(Ts-△T)进行比较，如果测量的时间(TM)短于最小值(Ts-△T)，就给出一个信号；并且，在离心分离器启动的一段时间内，储存在存储器(33)中的正确排放后重新充满分离室(6)的时间(Ts)设定等于，落在最大值(Ts+△T)和最小值(Ts-△T)构成的时间间隔内的至少一个以前测量的时间的平均值。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，存储器(33)储存一组预先确定数目的连续的最新测量时间(TM)，比较装置(34)比较这些时间，当这些时间显示出在任何方向上的单调渐变时指示装置(35)给出一个信号。
9.监测具有转动体的离心分离器的设备，转动体包括：
一个入口室(15)；
一个分离室(6)，它与入口室(15)相连；
一个径向内部出口(18，19，20)，它在一特定的径向位置与分离室(6)相连，并与出口导管(21)相连，当分离室(6)被液体径向向内充满至此内部出口(18，19，20)内的一径向位置并补充液体时，在操作中，被分离的一种组分以一定流量通过出口(18，19，20)排出分离室(6)，继而通过出口导管(21)排出转动体，一个流量传感器(28)装设在该出口导管中以指示此流量；
一个可间歇开启的径向外部出口(7)，它与分离室(6)相连，处于径向内部出口之外侧，在操作中，至少有一种比前述第一被分离组分重的组分积累在该出口处，径向外部出口(7)在操作中按如下方式将预定量的组分间歇地排出分离室(6)，即，分离室(6)内被充满至的液面径向向外移动，出口导管(21)中被分离组分的流动暂时中止，直到分离室(6)再被充满；
具有监测元件(30)的设备包括：
一个装置(31)，用于启动预定量的间歇排放，将被分离的组分排出分离室(6)并完成排放，以及通过供给各组分液体混合物以开始重新充满分离室(6)，因而分离室(6)中被充满至的液面径向向内移动，在预定排放后，被分离组分流又通过出口导管(21)流出；
一个时间测量装置(32)；
一个存储器(33)；
一个比较装置(34)；
一个指示装置(35)；
该设备之特征在于：
时间测量装置(32)用于测量从所选的参考时刻开始(参考时刻与开始重新充满分离室的时刻相关联)到分离室(6)已经充满之后，流量传感器(28)又指示出口导管(21)中有流量的那个时刻的时间；
存储器(33)用于储存正确排放后重新充满分离室(6)的时间(To，Ts)以及重新充满分离室(6)的最短可允许时间(Ts-△Tmax)；
比较装置(34)用于比较由时间测量装置(32)测量的时间(TM)和在存储器(33)中的最短可允许时间；和
指示装置(35)用于当测量的时间(TM)短于存储器(33)中的最短可允许时间(Ts-△Tmax)时给出一个信号。
10.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，存储器(33)也用于储存重新充满分离室(6)的最长可允许时间(Ts+△T)，比较装置(34)用于比较由时间测量装置(32)测量的时间(TM)和最长可允许时间(Ts+△T)，当测量的时间(TM)长于储存在存储器(33)中的最长可允许时间(Ts+△T)时指示装置(35)给出一个信号。
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