DK161350B - System til niveaumaaling i et fluidiseret leje - Google Patents

Description

i

DK 161350 B

Den foreliggende opfindelse angår generelt et system til måling af niveauet i et fluidiseret leje og mere specielt et system til måling af et sådant niveau med et minimalt antal trykfølere.

Mange forskellige fremgangsmåder er blevet brugt til at bestemme 5 niveauet i et fluidiseret leje. Sådanne fremgangsmåder kræver typisk brug af mange trykfølere, der er forbundet med trykføl erudtag, som er anbragt med lille indbyrdes afstand. Trykfølerne oven over lejets niveau føler omtrent det samme tryk. Hvis en trykføler føler et tryk, som er højere end det, der føles af trykføleren umiddelbart over den, så vides 10 det, at lejets top ligger mellem disse to trykfølere. Ovennævnte fremgangsmåde har mange medfødte ulemper, ved at der kræves et stort antal trykfølere, udtag og følerledninger, og systemets opløsning er bestemt af afstanden mellem tilstødende trykføl erudtag.

Fra DE patentskrift nr. 30 39 210 kendes et system til måling af 15 niveauet i et fluidiseret leje, hvor der anvendes fire trykfølere arrangeret i forskellige højder i lejet. De fire trykfølere anvendes i par, således at ét par bestemmer differensen mellem trykket i bunden af lejet og trykket i et punkt oven over lejets overflade, mens et andet par anvendes til at bestemme massefylden inden for det fluidiserede leje. Et 20 beregningskredsløb modtager disse målesignalværdier og danner en kvotient af trykforskellen mellem bund og rummet over det fluidiserede leje divideret med lejets massefylde og multiplicerer den med en passende konstant, hvorved der opnås en egentlig måling af lejehøjden. Systemet, der er forholdsvis kostbart ved det, at det behøver fire trykmålere, u-25 den at dette medfører nogen særlig gevinst for nøjagtigheden af målingen. Systemet kan kun måle rigtigt, hvis de tre nederste trykmålere alle ligger i lejet. Hvis dette ikke er tilfældet, bliver måleresultatet forkert, og der kan fremkomme misvisende måleværdier ved lave lejeniveauer, idet nævneren i brøken vil gå mod nul ved faldende lejeniveauer, således 30 at risikoen for fejlvisning stiger drastisk.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes et system til bestemmelse af niveauet i et fluidiseret leje som angivet i krav 1. Der opnås herved en forenkling i forhold til den kendte teknik derved, at der kan frembringes et forholdsvis nøjagtigt mål for lejehøjden på basis af blot tre 35 trykfølere.

Ifølge en hensigtmæssig udførelsesform anvendes der i systemet en første tærskelværdidetektor, som har den opgave at reagere, når lejeniveauet går mod nul, og til at afgive et signal, som repræsenterer nul-

DK 161350 B

2 punktslejehøjde. Herved elimineres risikoen for at fejlfortolke målinger i det område, hvor målesystemet ikke vil være i stand til at måle tilstrækkeligt nøjagtigt.

Ifølge en yderligere hensigtsmæssig udførelsesform er der arrange-5 ret en anden tærskelværdidetektor til at sammenligne den første differens med en fast værdi, så der kan opnås en indikering af, om højden af det fluidiserede leje er over eller under en grænse. Dette giver en simpel klassifikation, som kan opnås alene på basis af målingerne fra første og anden trykføler, hvorved der kan opnås en kontrol af måleresulta-10 tet, som ikke er afhængig af resultatet fra den tredie trykføler.

Ifølge en yderligere hensigtsmæssig udførelsesform er der arrangeret en fjerde trykføler i et niveau, som ligger mellem niveauerne for den anden og den tredie trykføler, samt et første omskifterorgan, som skifter om, således at den fjerde og højere placerede trykføler anvendes 15 ved høje bedniveauer, mens den tredie og lidt lavere placerede trykføler anvendes ved lave bedniveauer. Der opnås herved en forbedring af måle-nøjagtigheden, fordi der vælges det sæt af følere, som til enhver tid dækker det fluidiserede leje bedst.

Opfindelsen vil fremgå nærmere af den følgende detaljerede beskri-20 velse af en hensigtsmæssig udførelsesform heraf, som gives under henvisning til tegningen, hvorpå fig. 1 er et principdiagram, som illustrerer højderne for trykfølerne i forhold til det fluidiserede leje, og 25 fig. 2 er et blokskema over det logiske kredsløb, der anvendes til at beregne måleresultatet.

Fig. 1 viser et skematisk diagram over det fluidiserede leje med fire trykfølere eller tryksendere 12, 14, 16 og 18 til måling af tryk på 30 forskellige niveauer i lejet. For eksempel måler tryksender 12 trykket ved lejets basis, tryksender 16 måler trykket cirka 0,2 meter over fordelerpladen, tryksender 18 måler trykket cirka 0,6 meter over fordelerpladen, og tryksender 14 måler trykket cirka 2,4 meter over fordelerpladen. Der kræves således kun fire tryksendere for at bestemme lejedybden 35 i et hvilket som helst punkt i det fluidiseredeleje.

Idet der henvises til fig. 2, som viser det logiske kredsløb 10, der bruges til at bestemme niveauet, er udgangene på tryksenderne 12 og 14 forbundet med henholdsvis den positive og den negative indgang til en DK 161350 8 3 subtraktionsfunktionsblok 20. Det udgangssignal, der produceres af subtraktionsfunktionsblokken 20, repræsenterer trykforskellen mellem et sted oven over lejeområdet og bunden af lejet. Dette signal påtrykkes på en høj- og lavniveaudetektor 22, der er forudindstillet til at aktivere, 5 når det derpå påtrykte indgangssignal er lig med eller overstiger et tryk på ca. 0,76 meter vandsøjle, og som tilbagestiller, når det derpå påtrykte indgangssignal er mindre end 0,76 meter vandsøjle. Niveaudetektoren 22 frembringer derfor et "høj" udgangssignal, når trykforskellen mellem bunden af lejet og frihøjden (oven over lejet) er lig med eller 10 større end 0,76 meter vandsøjle, og frembringer et "lav" udgangssignal, når trykforskellen mellem bunden af lejet og frihøjden er mindre end 0,76 meter vandsøjle.

Det udgangssignal, der frembringes af niveaudetektoren 22, bruges som indgangssignal til en omstillekontakt 24, hvis andre indgangssigna-15 ler er de udgangssignaler, der frembringes af tryksenderne 16 og 18. Omstil lekontakten 24 aktiveres som reaktion på udgangssignalet fra niveaudetektoren 22. Når udgangssignalet fra niveaudetektoren 22 er "høj", og således viser, at trykforskellen mellem bunden af lejet og frihøjden er lig med eller større end 0,762 meter vandsøjle, kobler omsti 11ekontakten 20 24 således tryksenderen 18 til logikkredsen 10. I modsætning hertil kobler omstillekontakten 24 tryksenderen 16 til logikkredsen 10, når udgangssignalet fra niveaudetektoren 22 er "lav" og på denne måde viser, at trykforskellen mellem bunden af lejet og frihøjden er mindre end 0,76 meter vandsøjle.

25 Udgangene på tryksenderne 12 og 14 er også forbundet med henholdsvis den positive og den negative indgang til en subtraktionsfunktionsblok 26. Det udgangssignal, der frembringes af subtraktionsfunktionsblokken 26, repræsenterer trykforskellen mellem bunden af lejet og området over lejet, dvs. Pg-Py. Dette udgangssignal bruges som indgangssig-30 nal til en multiplikationsfunktionsblok 28, der beskrives i det følgende.

Det udgangssignal, der frembringes af niveaudetektoren 22, bruges også som indgangssignal til en omstillekontakt 30, hvis andre indgange er forbundet med fast-funktionsblokke 32 og 34. Disse fast-funktions-35 blokke 32 og 34 repræsenterer afstanden (d), dvs. højden for den respektive tryksender i lejet. Som sådan repræsenterer fast-funktionsblok 32 værdien d=0,2 meter, der er den omtrentlige højde for tryksender 16 i forhold til fordelerpladen, mens fast-funktionsblok 34 repræsenterer

DK 161350 B

4 værdien d=0,6 meter, som er den omtrentlige højde for tryksender 18 i forhold til fordelerpladen. Udgangssignalet fra omsti 11ekontakten 30 bruges som det andet indgangssignal til multiplikationsfunktionsblokken 28. Det udgangssignal, der frembringes af multiplikationsblokken 28, er 5 funktionen (Pg-P-j-)d, som repræsenterer tælleren i den ønskede ligning %PT>d X “ - , 10 hvor X er lejehøjden. Udgangssignalet fra multiplikationsblokken 28 bruges som indgangssignal til en divisionsfunktionsblok 36, hvis operation vil blive beskrevet i det følgende.

Udgangen på tryksenderen 12 og omstillekontakten 24 er forbundet 15 med henholdsvis den positive og den negative indgang på en subtraktions-funktionsblok 38. Det udgangssignal, der frembringes af subtraktionsblokken 38, er forskellen mellem trykket ved bunden af lejet og trykket på mellemliggende steder i lejet og repræsenterer funktionen Pg-Pj, som er nævneren i den ovennævnte ønskede ligning. Dette udgangssignal på-20 trykkes som indgangssignal på en undergrænsefunktionsblok 40, hvis udgang er forbundet med den anden indgang på divisionsfunktionsblokken 36. Undergrænsefunktionsblokken 40 forhindrer, at udgangssignalet fra divisionsfunktionsblokken 36 nærmer sig uendelig, efterhånden som udtrykket PB-Pi bliver trinvist mindre. Udgangssignalet, der frembringes af divi-25 sionsfunktionsblokken 36, repræsenterer X* den ukendte lejehøjde, og er lig med (PB-PT)d ♦ 30 Pg-Pj

Som tidligere nævnt forhindrer undergrænsefunktionsblokken 40 divisionsfunktionsblokken 36 i at producere et udgangssignal, der nærmer sig uendelig. Som sådan virker denne undergrænsefunktionsblok i forbindelse 35 med en høj- og lavniveaudetektor 42, som er virksom, når udgangssignalet, der frembringes af funkti onsblokken 38, er mindre end 0,08 meter vandsøjle. Når dette sker, frembringer høj- og lavniveaudetektoren 42 et udgangssignal, der bruges som indgangssignal til en omstillekontakt 44,

DK 161350 B

5 hvis andet indgangssignal er det udgangssignal, der frembringes af di visionsfunktionsblokken 36. En fast-funktionsblok 46, der repræsenterer nul punktsi ejehøjde, er forbundet med omsti 11ekontakten 44. Under normal operation tillader omstillekontakten 44, at det signal, der repræsente-5 rer lejehøjden X og bestemmes af ligningen 0YPT>d

PB-PI

10 transmitteres igennem den, men hvis høj- og lavniveaudetektoren 42 fastslår, at trykforskellen mellem bunden af lejet og et hvilket som helst mellemliggende udtag er mindre end 0,08 meter vandsøjle, så tillader omsti 11 ekontakten 44, at det signal, der repræsenterer nulpunktslejehøjde, 15 transmitteres igennem den.

Ved drift føler tryksenderne 12 og 14 trykkene ved henholdsvis bunden af lejet og omtrent 2,4 meter over fordelerpladen ved "opstart".

Disse tryksignaler transmitteres til subtraktionsfunktionsblokken 20, som frembringer et udgangssignal, der repræsenterer forskellen i tryk 20 mellem disse to referencepunkter. Ved "opstart" vil denne forskel i tryk typisk være mindre end 0,76 meter vandsøjle. Hvis dette er tilfældet, vil omstil!ekontakten 24 koble tryksenderen 16 til den logiske kreds 10.

Når dette sker, er udgangssignalet fra subtraktionsblokken 38, der repræsenterer forskellen mellem trykket ved lejebunden og ved positionen 25 for tryksender 16, typisk mindre end 0,08 meter vandsøjle. Denne lave trykforskel aktiverer høj- og lavniveaudetektoren 42, hvilket igen får omstillekontakten 44 til at tillade fast-funktionsblokken 46 at sende et signal, der repræsenterer nulpunktslejehøjde, igennem denne. Efterhånden som lejehøjden stiger, vil forskellen mellem trykket ved lejebunden og 30 det tryk, der føles af tryksender 16, overstige 0,08 meter vandsøjle og derved få høj- og lavniveaudetektoren 42 til at aktivere omstillekontakten 44, således at denne kobler fast-funktionsblokken 46 fra udgangen på den logiske kreds. Under alt det ovennævnte har omstillekontakten 30 været aktiveret for at bevirke tilkobling af fast-funktionsblokken 32, der 35 repræsenterer lejedybden (d) for tryksender 16, til multiplikationsfunktionsblokken 28, hvis udgang er forbundet med indgangen på divisionsfunktionsblokken 36. Den anden indgang på divisionsfunktionsblokken 36 er udgangen på subtraktionsfunktionsblokken 38, hvilket bevirker, at ud-

DK 161350 B

6 gangssignalet fra divisionsfunktionsblokken 36 er den ønskede lejehøjde X. På grund af aktiveringen af omsti 11ekontakten 44 forekommer denne ønskede lejehøjde X også på dennes udgang.

Når forskellen mellem trykket ved lejebunden og trykket cirka 2,4 5 meter over fordelerpladen bliver lig med eller overstiger 0,76 meter vandsøjle, får høj- og lavniveaudetektoren 22 omstillekontakten 24 til at koble tryksenderen 18 til den logiske kreds 10. Når dette sker, forårsager omstillekontakten 30 også, at fast-funktionsblokken 34, der repræsenterer lejedybden d for tryksenderen 18, kobles til multiplika-10 tionsfunktionsblokken 28. Eftersom trykforskellen overstiger 0,08 meter vandsøjle, aktiveres omstillekontakten 44, således at udgangssignalet fra divisionsfunktionsblokken 36 videregives igennem den. På grund af dette frembringer divisionsfunktionsblokken 36 den ønskede lejedybde X på sin udgang, og denne ønskede lejedybde X forekommer også på udgangen 15 for omsti 11ekontakten 44.

Selv om ovennævnte redegørelse var rettet mod opfyldningen af det fluidiserede leje og aktiveringen af komponenterne som reaktion herpå, vil komponenterne fungere på lignende måde, enten i et statisk eller et dynamisk miljø. Den involverede logiske kreds vil således frembringe en 20 indikation af lejedybden under alle arbejdsbetingelser.

Claims (6)

1. System til bestemmelse af niveauet i et fluidiseret leje omfattende en første trykføler anbragt nær bunden af det fluidiserede leje, 5 en anden trykføler anbragt oven over det fluidiserede leje, en tredie trykføler anbragt i en vis højde (d) over den første trykføler og i en højde under den anden trykføler, og et første subtraktionsorgan til på basis af trykmåleværdier fra den første og den anden trykføler at etablere et signal, som repræsenterer en første differens af trykket ved 10 bunden af det fluidiserede leje minus trykket oven over det fluidiserede leje (Pg-Pj). KENDETEGNET ved, at det omfatter et andet subtraktionsorgan til på basis af måleværdierne fra den første og den tredie føler at etablere et signal, som repræsenterer en anden differens af trykket ved bunden af det fluidiserede leje minus trykket i højde ved den tredie fø- 15 ler (Pg-Pj), og et divisionsorgan til at danne kvotienten af den første differens divideret med den anden differens, hvilken kvotient anvendes som mål for niveauet af det fluidiserede leje.

2. System ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at det omfatter en første 20 tærskelværdidetektor til at sammenligne den anden differens med en fast tærskelværdi og til at udløse et signal, hvis denne differens kommer under den faste tærskelværdi, hvilket signal indikerer, at højden af det fluidiserede leje er nær ved nul.

3. System ifølge krav 1 eller 2, KENDETEGNET ved, at det omfatter midler til at oplagre en konstant, som vælges i afhængighed af den tredie følers højde over den første føler, og midler til at multiplicere kvotienten med konstanten, så der opnås et direkte mål for højden af det fluidiserede leje. 30

4. System ifølge krav 1, 2 eller 3, KENDETEGNET ved, at det omfatter en anden tærskelværdidetektor til at sammenligne den første differens med-en anden tærskelværdi, så der opnås en indikering af, om højden af det fluidiserede leje er over eller under et givet niveau. 35

5. System ifølge krav 4, KENDETEGNET ved, at det omfatter en fjerde trykføler i en højde imellem den anden og den tredie trykføler og et første omskifterorgan med to indgange, som modtager måleværdisignaler DK 161350 B fra hhv. den tredie og den fjerde føler, og en udgang til at føre signalet fra én af indgangene til det andet subtraktionsorgan, hvilket omskifterorgan styres i afhængighed af den anden tærskelværdidetektors udgangssignal på en sådan måde, at signalet fra den fjerde trykføler an-5 vendes i det andet subtraktionsorgan, når højden af det fluidi serede leje er over det fastlagte niveau, mens signalet fra den tredie trykføler anvendes i det andet subtraktionsorgan, når højden af det fluidi serede leje er under det fastlagte niveau.

6. System ifølge krav 5, KENDETEGNET ved, at det omfatter midler til at oplagre to konstanter, hvor den ene er valgt i afhængighed af den tredie følers højde over den første føler, mens den anden er valgt i afhængighed af den fjerde følers højde over den første føler, og et andet omskifterorgan, hvis funktion er koordineret med den af det første om-15 skifterorgan, således at det andet omskifterorgan videregiver den første eller den anden konstant til multiplikation med kvotienten, alt efter om der anvendes den tredie eller den fjerde føler, således at der i begge tilfælde opnås et direkte mål for højden af det fluidiserede leje. 20 25 30