DE69005044T2

DE69005044T2 - Verfahren zur automatischen Steuerung einer diskontinuierlich angetriebenen Zentrifuge.

Info

Publication number: DE69005044T2
Application number: DE90401815T
Authority: DE
Inventors: Nicolas Francou; Gerard Journet
Original assignee: F C B MONTREUIL
Current assignee: F C B MONTREUIL
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2010-06-27
Also published as: EP0406094A1; US5115575A; EP0406095A1; FR2649909A1; DE69001400T2; FR2649909B1; DE69001400D1; EP0406094B1; ES2047285T3; DE69005044D1; EP0406095B1; US5044092A; ES2041157T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Zentrifugen mit zylindrischer Trommel und sich wiederholenden Arbeitsspielen, während derer das Schleudergut in die Trommel gefüllt wird, wobei das Füllen von einer Vorrichtung gesteuert wird, welche den Füllvorgang unterbricht, wenn die Schleudergutschicht eine vorbestimmte Dicke erreicht, und wobei das Schleudergut nach einem ersten Schleudervorgang mittels eines von einem mit Öffnungen versehenen oder mit Sprühdüsen bestückten in der Trommel angeordneten Rohr zersprühten Mediums gedeckt und dann einem Endschleudervorgang unterworfen wird, bevor das gedeckte und geschleuderte Produkt schließlich aus der Trommel ausgeräumt und abgeführt wird. Eine derartige Zentrifuge wird vornehmlich in der Zuckerindustrie zum Zentrifugieren der Zuckerkristalle einer Füllmasse verwendet.
Das Arbeitsspiel einer derartigen Zentrifuge wird von einer gewissen Anzahl von Parametern bestimmt: Beschleunigung, Abbremsung, Drehzahlstufe, Zeitverzögerung, usw. Derzeit werden diese Parameter entweder vom Verantwortlichen für die Produktion oder vom Bedienungsmann einzeln in die speicherprogrammierbare Steuerung der Zentrifuge eingegeben und eventuell empirisch in Abhängigkeit von den festgestellten Schleuderergebnissen angeglichen.
Da die Zentrifuge mit konstanter Füllung arbeitet, ist ihr Arbeitstakt vom Schleudergutdurchsatz abhängig.
In den derzeitigen Anlagen ist die Dauer des Arbeitsspiels vorbestimmt und konstant, und der Betrieb der Anlage wird durch Einwirkung auf den Zeitraum zwischen dem Ende eines Arbeitsspiels und dem Beginn des nächsten an die durchzusetzende Menge angepaßt. In der US-A-2 790 553 wird eine auf diese Weise betriebene Zentrifugenbatterie beschrieben.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, das Schleudern durch bestmögliche Ausnutzung des für jedes Arbeitsspiel zur Verfügung stehenden Zeit zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird am Ende jeden Arbeitsspiels die für das nächste Arbeitsspiel zur Verfügung stehende Zeit berechnet, die Dauer der Endschleuderphase des nächsten Arbeitsspiels aufgrund der für dieses Arbeitsspiel zur Verfügung stehenden Zeit festgelegt, um die Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen auf ein Mindestmaß zu verkürzen, und die Menge der während des nächsten Arbeitsspiels aufgrund der Dauer der Endschleuderphase zu benutzenden Deckmediummenge festgelegt.
Es wurde festgestellt, daß es möglich ist, die für jedes Arbeitsspiel benutzte Deckmediummenge durch Erhöhung der Schleuderzeit zu verringern. Durch weitgehendste Verlängerung der Endschleuderphase jeden Arbeitsspiels erlaubt die Erfindung also die Verringerung des Deckmediumverbrauchs und demzufolge beträchtliche Einsparungen, vor allem wenn die während des Deckvorgangs aufgefangene Flüssigkeit anschließend zwecks Rückgewinnung der mitgeschleppten bzw. gelösten Stoffe behandelt werden muß, wie das in einer Zuckerfabrik der Fall ist. Wenn die Deckmediumeinspeisung mit konstantem Durchsatz erfolgt, wird am Ende jeden Arbeitsspiels die Dauer der Deckphase des nächsten Arbeitsspiels bestimmt. Alternativ kann die Dauer der Deckphase konstant gehalten und der Deckmediumdurchsatz verändert werden, damit während dieser Phase die gewünschte Menge Deckmedium benutzt wird.
Die Deckmediummenge wird gemäß einem Gesetzt bestimmt, das diese Größe mit der durch Versuche vorbestimmten Dauer der Endschleuderphase verknüpft. Dieses Gesetz kann zum Beispiel eine lineare Beziehung sein.
Nachstehende Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 das Arbeitsspieldiagramm einer Zentrifuge des erfindungsgemäßen Typs. In dieser Figur ist ebenfalls die Kurve für die zeitabhängige Veränderung im Laufe des Arbeitsspiels der Produktschichtdicke in der Trommel der Zentrifuge dargestellt, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung im Vertikalschnitt einer Zentrifuge des betroffenen Typs.
Auf dem Diagramm der Fig. 1 wurde auf der X-Achse die Zeit in Sekunden und auf der Y-Achse die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute aufgetragen.
Das Arbeitsspiel umfaßt eine Beschleunigungsphase AB, eine Einfüllphase BC mit konstanter Drehzahl VC, eine Beschleunigungsphase CE, eine Endschleuderphase EF mit konstanter Drehzal VE, eine Abbremsphase FG und eine Ausräumphase GH mit konstanter Drehzahl VD; vor der Endschleuderung erfolgt eine Deckung der sich in der Trommel befindlichen Produktschicht, die bei D beginnt.
Am Ende jeden Arbeitsspiels erfolgt die Bestimmung der für das nächste Arbeitsspiel verfügbaren Zeit, in Sekunden, gemäß der Formel
mit N: Anzahl verfügbarer Zentrifugen
Ch: vorgegebene Trommelfüllung (in m³)
Q: Schleudergutdurchsatz (in m³/h)
TIC: Sicherheitsspanne von 2 - 30 Sekunden, die zwischen dem Ende eines Arbeitsspiels und dem Beginn des nächsten vorgesehen wird.
Q kann z. B. vom Produktionsleitsystem einlaufseitig der Zentrifugen oder einer Niveaumessung in einem die Zentrifugen beschickenden Behälter bzw. einer Maische herrühren.
Wenn der für TCD berechnete Wert nach oben bzw. unten von der Dauer tH - tA des vorherigen Arbeitsspiels abweicht, wird für die Schleuderstufe EF des darauffolgenden Arbeitsspiels jeweils eine mehr bzw. weniger lange Dauer TE = tF - tE festgelegt, damit die Gesamtdauer des Arbeitsspiels gleich TCD ist, wobei die Dauer der anderen Phasen des Arbeitsspiels konstant bleibt.
Korrelativ wird ein neuer Wert für die während des kommenden Arbeitsspiels zu verwendende Deckmediummenge festgelegt. Da der Einspeisedurchsatz der Deckleitungen 22 (Fig. 2) konstant gehalten wird, wird in der Praxis ein neuer Wert für die Deckdauer TL festgelegt, um dem neuen Wert für die Dauer der Schleuderstufe Rechnung zu tragen.
Wenn zum Beispiel TCD 10 Sekunden länger ist als die Dauer des soeben beendeten Arbeitsspiels, so wird TE um 10 Sekunden erhöht und TL um 1 Sekunde verringert. Umgekehrt, wenn TCD geringer ist als die Dauer des letzten Arbeitsspiels, so wird TE verringert und TL erhöht. Das die Schwankungen von TE und von TL miteinander verknüpfende Gesetz wird durch Versuche derart festgelegt, daß die Qualität des geschleuderten Guts bei allen gewählten Werten konstant bleibt. Man kann zum Beispiel eine lineare Beziehung wählen.
Alternativ, falls die Deckmediummenge proportional zur Trommelfüllung gehalten wird, kann zur Änderung dieser Menge auf die Verhältniszahl eingewirkt werden.
Die Veränderungen von TE und TL sind auf vorbestimmte Höchst- bzw. Mindestwerte begrenzt.
Zur Aufrechterhaltung der Füllung der Trommel 10 auf dem vorgegebenen Wert Ch wird ein innerhalb der Trommel angeordneter Schichtdickenfühler 12 verwendet. Sobald der Füllvorgang begonnen hat, wird der Fühler an die Produktschicht 14 angelegt, um kontinuierlich ihre Dicke zu messen. Wenn diese Dicke einen Sollwert erreicht, leitet eine speicherprogrammierbare Steuerung 24 das Schließen des an der Beschickungsrinne 18 der Zentrifuge angeordneten Ventils 16 ein.
Normalerweise wird die Trommelfüllung bei jedem Arbeitsspiel auf einem von den Konstruktionsdaten der Zentrifuge abhängigen Höchstwert gehalten, da die Zentrifuge dann ihre maximale Produktivität erreicht. Die bei jedem Arbeitsspiel zum Decken der Beschickungsrinne, der Trommel und des Gehäuses der Zentrifuge und zum Vordecken der Schleudergutschicht benutzten Flüssigkeitsmengen sind nämlich unabhängig von der Trommelfüllung konstant, und daher ist es angebracht für eine gegebene Schleudergutmenge die Trommelfüllung weitgehendst zu erhöhen, um die Anzahl Arbeitsspiele und demzufolge den Deckmediumverbrauch zu verringern.
Ferner ist es nutzlos die Dauer der Schleuderstufe TE über eine maximale Dauer TEM hinaus zu verlängern, da sich nach Erreichung dieses Werts die Qualität des Schleuderguts nicht mehr verbessert und da die Verlängerung dieser Dauer sogar Nachteile mit sich bringen kann, im Falle von Zucker insbesondere eine Verhärtung der Schicht, die schwierig aus der Trommel ausräumbar wird.
Wenn daher der am Ende eines Arbeitsspiels für TE berechnete Wert größer als TEM ist, wird für das nächste Arbeitsspiel einer neuer Wert für die Trommelfüllung bestimmt, der niedriger ist als die maximale Füllung, wodurch TE niedriger oder maximal gleich TEM gehalten werden kann.
Die Trommelfüllung kann gemäß folgender Formel berechnet werden:
worin TCDM die Dauer eines Arbeitsspiels mit einer Schleuderstufe der maximalen Dauer TEM ist.
Anhand dieses Wertes für Ch wird ein neuer Schichtdickensollwert für den Fühler 12 festgelegt.
Wenn die Deckmediummenge proportional zur Trommelfüllung gehalten wird, wird sie automatisch mit der Füllung reduziert.
Falls die Schleudergutmenge erneut ansteigt und der für Ch berechnete Wert gleich oder höher als die maximale Füllung wird, wird auf die erste Berechnungsart zurückgegangen, indem TCD gemäß der Formel (1) berechnet und die Füllung auf ihrem Höchstwert gehalten wird.
Die Kurve für die zeitabhängigen Änderungen im Laufe des Arbeitsspiels der Produktschichtdicke in der Trommel, die in Fig. 1 gestrichelt aufgetragen ist, wird bei jedem Arbeitsspiel aufgrund der vom Fühler 12 oder von einem Gammadichtemesser 20, dessen Strahlen die Produktschicht 14 durchdringen, gelieferten Information aufgezeichnet.
Alle Berechnungen werden automatisch von einem Rechner 26 durchgeführt, welcher die benötigten Informationen von geeigneten Gebern erhält, und die berechneten Sollwerte werden auf die Eingänge der die verschiedenen Organe der Zentrifuge: Trommelantriebsmotor, Einfüllventil, Fühler, usw. steuernden speicherprogrammierbaren Steuerung 24 gelegt.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Steuerung einer Zentrifuge mit zylindrischer Trommel, deren periodisches Arbeitsspiel folgende Phasen umfaßt Trommel befüllung, Trommelbeschleunigung mit Vorschleudern und anschließend Decken des vorgeschleuderten festen Produkts, Konstanthalten der Trommeldrehzahl zum Endschleudern, Abbremsen und Ausräumen der Trommel mit niedriger Drehzahl, und deren Arbeitstakt vom Schleudergutdurchsatz abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende jeden Arbeitsspiels

- die für das nächste Arbeitsspiel zur Verfügung stehende Zeit (TCD) bestimmt wird, wobei die Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsspielen auf einem konstanten Mindestwert (TIC) gehalten wird,

- die Dauer der Endschleuderphase (TE) aufgrund der zur Verfügung stehenden Zeit (TCD) festgelegt wird, und

- die für das nächste Arbeitsspiel zu benutzende Deckmediummenge aufgrund der Dauer der Schleuderphase (TE) bestimmt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckmedium mit konstantem Durchsatz auf das in die Trommel gefüllte Produkt gespritzt wird, und daß die Deckdauer (TL) so festgelegt wird, daß die verbrauchte Deckmediummenge dem festgelegten Wert entspricht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckdauer konstant ist und der Deckmediumdurchsatz derart geregelt wird, daß die verbrauchte Deckmedienmenge dem festgelegten Wert entspricht.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Endschleuderphase (TE) und die verbrauchte Deckmediummenge konstant zwischen oberen und unteren Grenzwerten gehalten werden.

5. Verfahren gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für das nächste Arbeitsspiel zur Verfügung stehende Zeit (TCD) am Ende jeden Arbeitsspiels anhand der durchzusetzenden Produktmenge (Q) und einem von der Trommelfüllung vorgegebenen Wert (Ch) berechnet wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die berechnete Dauer der Endschleuderphase einen vorbestimmten maximalen Wert (TEM) überschreitet, ein neuer Wert für die Trommelfüllung (Ch) bestimmt wird, welcher der Dauer eines Arbeitsspiels mit maximaler Dauer der Endschleuderphase entspricht, und ein neuer Sollwert für die Produktschichtdicke in der Trommel berechnet wird, welcher diesem neuen Wert für die Trommelfüllung entspricht.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Arbeitsspiels zu benutzende Deckmediummenge proportional zur Trommelfüllung (Ch) gehalten wird.