EP0679722A2 - Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge, insbesondere einer Zuckerzentrifuge - Google Patents
Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge, insbesondere einer Zuckerzentrifuge Download PDFInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for controlling the degree of utilization of a discontinuously operating centrifuge for treating a filling compound in the form of a solid-liquid mixture, in particular a sugar centrifuge, the filling compound and a washing liquid being introduced into the centrifuge drum in a quantity-controllable manner via a nozzle assembly.
- Filling quantities of discontinuous centrifuge drums can be adjusted by touch contacts, e.g. B. feeler wheel, button, dynamic pressure meter, by measuring the energy consumption during filling, by capacitive measurements. Overfilling of the drum can thus be avoided and, in the case of sugar centrifuges, a predetermined crystalline layer thickness can be set which corresponds to the composition of the magma during the setting process.
- touch contacts e.g. B. feeler wheel, button, dynamic pressure meter
- the determination of the layer thickness of crystals can be done by manually measuring the distance from the inside edge of the lid to the top edge of the crystallized layer, with the centrifuge upright before the start of the broaching process.
- the invention has for its object to provide a method for operating a discontinuously operating centrifuge, with which a hitherto impossible insight into the complex and fast-running processes within a centrifuge drum is guaranteed and, through appropriate assignment of the values to be measured, also a fully automatic program sequence with optimal Profitability are made possible.
- the disadvantages of the known methods are to be avoided.
- this object is achieved in that the layer thickness of the solid layer deposited on the drum wall is measured during operation and the filling material supply and the supply of the washing liquid quantity are regulated as a function of a predefined target layer thickness of the solid layer deposited.
- the particular advantage of a continuous, preferably non-contact measurement of the thickness of the deposited solid layer or the magma layer in a sugar centrifuge and that after the syrup has been separated off from the remaining layer of crystals within the centrifugal drum is, inter alia, that the measurement values for the layer thickness can be linked by a corresponding link the clearance values of the filling compound in combination with an electronic programmable logic controller, a centrifuge controller can be created, which is assigned to an internal and / or external process control system with a corresponding computer program via a data connection. This also makes it possible to regulate the respective filling quantity as a function of the data of the filling material to be introduced, it also being possible to optimize the efficiency of the centrifuge.
- the degree of crystal preservation is defined by the percentage of crystals remaining in the centrifuge after the washing process, based on the amount of crystals contained in the supplied magma.
- the amount of washing liquid to be supplied is based on the free surface of the solid layer deposited in the drum.
- the method according to the invention is not limited to the use for sugar centrifuges, but can be used for the centrifugation of solids with subsequent treatment with a washing liquid, in which the solids to be treated can each be dissolved in the washing liquid used.
- the method according to the invention in conjunction with a suitably designed electronic programmable logic controller, enables an optimal adaptation to the particular nature of the feed material as well as a complete documentation of the centrifuge work.
- a centrifuge centrifuge drum 1 consists of a perforated drum jacket 2, which is covered on the inside with a liquid-permeable filter covering is, a drum cover 3, a drum base 4 and a hub 5.
- a washing water pipe 6 with flat jet nozzles 7, which belongs to a nozzle assembly 17, is introduced, from which water in the form of the water curtains 8 are sprayed onto the magma layer 9 for A contact-free measurement of the thickness of the magma layer 9, a device 10 with an ultrasound probe 11 is inserted into the centrifugal drum 1.
- the wash water pipe 6 is by means of two couplings 12 and 13 and a flexible section 14, for. B. a hose connected to a wash water supply line 15.
- the flexible section 14 enables the nozzle assembly 17 to be adjusted by means of a servo motor 16 in the direction of the arrows A via a slideway 20.
- the filling compound is introduced into the centrifugal drum 1 via a filling pipe 18 with a filling element 19.
- an optimal degree of filling can be achieved with regard to a desired magma layer, taking into account the drum speed and the opening cross section of the filling element 19.
- the crystallized layer h k1 results, the volume of use of which is calculated from its volume, taking into account its specific weight and with reference to the crystal content of the magma filled into the drum 1.
- washing water Since 1 kg of washing water dissolves approx. 3 kg of crystals, the amount of water must be reduced to a minimum in order to increase the degree of crystal preservation. For optimal cleaning of the crystals, it is important to distribute the wash water evenly over the surface of the crystals. Since after approx. 50 mm penetration depth the washing water forms a saturated solution in the crystallizate layer, which can then perform cleaning work without further dissolution, i.e. it carries off residual syrup adhering to the crystals, it is advisable to work with a large crystallizate layer thickness and the amount of washing water not to be added in% to the quantity of magma, but in kg per m2 of crystallized surface.
- Nozzle pipes, to which the spray nozzles are attached, are usually arranged to be stationary or difficult to adjust, so that in practice there is no adjustment.
- a simple adjustment possibility of the wash water pipe 6 by means of a servo motor 6 on a slide rail 20 with distance markings is to be provided. The distance is specified by the computer on the basis of the crystal layer measurement and the servomotor is controlled accordingly.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zum Behandeln einer Füllmasse in Form eines FeststoffFlüssigkeitsgemisches, insbesondere einer Zuckerzentrifuge, wobei die Füllmasse,und über eine Düsenstock eine Waschflüssigkeit, mengenregelbar in die Zentrifugentrommel eingegeben werden.
- Füllmengen diskontinuierlicher Zentrifugentrommeln können eingestellt werden durch Berührungskontakte, wie z. B. Fühlrädchen, Taster, Staudruckmesser, durch Messung der Energieaufnahme während des Füllens, durch kapazitive Messungen. Dadurch kann sowohl ein Überfüllen der Trommel vermieden und bei Zuckerzentrifugen eine vorgegebene KristallisatSchichtdicke eingestellt werden, die der Zusammensetzung des Magmas während des Einstellvorganges entspricht.
- Veränderungen der Kristallisat-Schichtdicke, die aus Gründen unterschiedlicher Magma-Qualität (Kristallgröße, Kristallmenge sowie Feinkornanteil, Sirupanteil) vielfach erforderlich werden, können nur mit zeitlichem Außerkraftsetzen von Sicherheitsmaßnahmen - wie Entfernen des Schutzgitters im Zentrifugendeckel bzw. Entriegeln der Deckelklappe - von Hand bei laufender Zentrifuge durchgeführt werden, was aus sicherheitstechnischen Gründen nicht zulässig ist. Umgangen wird dieser Nachteil durch die Einstellung einer geringeren Kristallisat-Schichtdicke, was sich jedoch wirtschaftlich ungünstig auswirkt.
- Die Feststellung der Kristallisat-Schichtdicke, deren Kenntnis für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des Zentrifugenvorganges unumgänglich ist (Nutzungs- und Kristallerhaltungsgrad), kann durch manuelle Messung des Abstandes von Deckel-Innenkante bis Oberkante Kristallisatschicht, bei stehender Zentrifuge vor Beginn des Räumvorganges erfolgen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zu schaffen, mit dem ein bislang nicht möglicher Einblick in die komplexen und schnell ablaufenden Vorgänge innerhalb einer Zentrifugentrommel gewährleistet und durch entsprechende Zuordnung der zu messenden Werte auch ein vollautomatischer Programmablauf mit optimaler Wirtschaftlichkeit ermöglicht werden. Außerdem sollen die Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden.
- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß während des Betriebes die Schichtdicke der sich auf der Trommelwandung ablagernden Feststoffschicht gemessen und in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Sollschichtdicke der sich ablagernden Feststoffschicht die Füllmassenzufuhr und die Zufuhr der Waschflüssigkeitsmenge geregelt wird. Der besondere Vorteil einer kontinuierlichen, vorzugsweise berührungsfreien Messung der Dicke der sich ablagernden Feststoffschicht bzw. der Magmaschicht bei einer Zuckerzentrifuge und der nach dem Abtrennen des Sirups der verbleibenden Kristallisatschicht innerhalb der Schleudertrommel liegt u. a. darin, daß durch eine entsprechende Verknüpfung der Meßwerte für die Schichtdicke mit den Ausräumungswerten der Füllmasse in Kombination mit einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung eine Zentrifugensteuerung geschaffen werden kann, die mit einem entsprechenden Rechenprogramm über eine Datenverbindung einem internen und/oder externen Prozeßleitsystem zugeordnet ist. Damit ist es auch möglich, die jeweilige Füllmenge in Abhängigkeit von den Daten der einzuführenden Füllmasse zu regeln, wobei darüber hinaus der Nutzungsgrad der Zentrifuge optimiert werden kann. Von besonderer Bedeutung ist dies für Zuckerzentrifugen, da hier allein mit der Zentrifugalkraft eine vollständige Entfernung des Sirups von den Kristallen nicht möglich ist. Es muß ein anschließender Reinigungsvorgang durch Waschen mit Wasser erfolgen. Durch den Waschprozeß wird jedoch ein Teil des als wasserlösliches Kristallisat vorliegenden Feststoffs wieder aufgelöst. Durch die Messung der sich ablagernden Kristallisat-Schichtdicke nach der Abtrennung des Sirups ist es möglich, die Menge der zuzuführenden Waschflüssigkeit auf ein Minimum zu reduzieren und somit zu einem größtmöglichen Kristallerhaltungsgrad zu gelangen. Der Kristallerhaltungsgrad ist definiert durch die nach dem Waschvorgang in der Zentrifuge verbleibenden Kristallmenge in Prozent, bezogen auf die im zugeführten Magma enthaltene Kristallmenge. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn mit Hilfe eines entsprechenden Rechnerprogrammes die zuzuführende Waschflüssigkeitsmenge auf die freie Oberfläche der in der Trommel abgelagerten Feststoffschicht bezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dieser Hinsicht nicht auf die Anwendung für Zuckerzentrifugen beschränkt, sondern ist anwendbar für das Zentrifugieren von Feststoffen mit anschließender Behandlung mit einer Waschflüssigkeit, bei denen die zu behandelnden Feststoffe jeweils in der verwendeten Waschflüssigkeit lösbar sind.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung eine optimale Anpassung an die jeweilige Beschaffenheit des Aufgabegutes sowie eine lückenlose Dokumentation der Zentrifugenarbeit.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend für die Anwendung bei einer diskontinuierlich arbeitenden Zuckerzentrifuge näher beschrieben.
- Eine Zentrifugen-Schleudertrommel 1 besteht aus einem gelochten Trommelmantel 2, der auf der Innenseite mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Filterbelag abgedeckt ist, einem Trommeldeckel 3, einem Trommelboden 4 und einer Nabe 5. In die Schleudertrommel 1 ist ein zu einem Düsenstock 17 gehörendes Waschwasser-Rohr 6 mit Flachstrahldüsen 7 eingeführt, aus denen Wasser in Form von die Wasserschleiern 8 auf die Magmaschicht 9 gesprüht werden Für eine berührungsfreie Messung der Stärke der Magmaschicht 9 ist eine Vorrichtung 10 mit einer Ultraschall-Sonde 11 in die Schleudertrommel 1 eingeführt. Das Waschwasser-Rohr 6 ist mittels zwei Kupplungen 12 und 13 und einem flexiblen Teilstück 14, z. B. ein Schlauch, an eine Waschwasser-Zuführungsleitung 15 angeschlossen. Das flexible Teilstück 14 ermöglicht über eine Gleitbahn 20 eine Verstellung des Düsenstocks 17 mittels eines Servomotors 16 in Richtung der Pfeile A. Die Füllmasse wird über ein Füllrohr 18 mit Füllorgan 19 in die Schleudertrommel 1 eingeführt.
- Durch den kontinuierlichen Meßvorgang mittels der Sonde 11 und der Weiterleitung des Meßergebnisses an einen Rechner kann ein optimaler Füllgrad im Hinblick auf eine gewünschte Magmaschicht unter Einbeziehung der Trommel-Drehzahl und dem Öffnungsquerschnitt des Füllorgans 19 erreicht werden.
- Nach Abtrennung des Sirups vom eingefüllten Magma 9 infolge der Zentrifugalkraft ergibt sich die Kristallisatschicht hk1, aus deren Volumen unter Berücksichtigung ihres spezifischen Gewichtes und unter Bezugnahme auf den Kristallgehalt des in die Trommel 1 eingefüllten Magmas sich der Nutzungsgrad errechnet.
-
Volumen aus Kristallschicht Hk1 0,75 m³ Kristallisatmenge bei y = 1 Kg/dm³ 750 kg Kristallgehalt des Magma 53 % Trommelfüllung = 750 : 0,53 = Nutzungsgrad bei 1.750 kg Nennleistung 1.415 kg
- Erst die kontinuierliche Kenntnis dieses Wertes ermöglicht eine gezielte Minimierung des Waschflüssigkeitseinsatzes, um den Prozeß unter Vermeidung zusätzlichen Energiebedarfs (Dampf für Rekristallisation aufgelösten Kristallisats), sowie Farbbildung und Zuckerverluste möglichst wirtschaftlich zu gestalten.
- Da 1 kg Waschwasser ca. 3 kg Kristallisat auflösen, muß zur Erhöhung des Kristallerhaltungsgrades die Wassermenge auf ein Minimum reduziert werden. Für eine optimale Reinigung des Kristallisats ist die gleichmäßige Verteilung des Waschwassers auf die Kristallisatoberfläche wichtig. Da nach ca. 50 mm Eindringtiefe das Waschwasser in die Kristallisatschicht eine gesättigte Lösung entsteht, die dann ohne weitere Auflösung Reinigungsarbeit leisten kann, also an den Kristallen anhaftende Siruprestanteile austrägt, ist es zweckmäßig, mit großer Kristallisat-Schichtdicke zu arbeiten und die Waschwasser-Menge nicht in % auf die eingefüllte Magmamenge, sondern in kg pro m² Kristallisat-Oberfläche zuzugeben.
- Es sind bei einer Kristallisat-Schichtdicke von 120 mm in einer 1.750 kg-Zentrifugen-Trommel mit 4,62 m² Kristallisatoberfläche 5,0 kg Waschwasser pro m² erforderlich, entsprechend 2 % auf die Magmamenge mit 23 kg pro Charge. Bei dieser Wassermenge würden sich 69 kg Zucker wieder auflösen, entsprechend 11,3% des Kristallisats. Hieraus ergäbe sich ein Kristallerhaltungsgrad von 88.7%. Bei einer auf 200 mm erhöhten Kristallisat-Schichtdicke mit nur 4,14 m² Kristallisatoberfläche sind nur 20,7 kg Waschwasser pro Charge notwendig, was nur 1,14% benötigtes Waschwasser, bezogen auf die Magmamenge bei gleicher Reinigungsleistung entspricht. Hieraus ergibt sich bei gleichen angenommenen Werten für die Zusammensetzung des Magmas und des Kristallisats ein Kristallerhaltungsgrad von 93,5%. Der Kristallerhaltungsgrad erhöht sich dadurch um ca. 5 %-Punkte.
- Düsenrohre, an denen die Spritzdüsen befestigt sind, sind üblicherweise feststehend oder nur schwer verstellbar angeordnet, so daß in der Praxis keine Verstellung erfolgt. Eine Anpassung des Abstandes der Düsen 7 zur Magmaoberfläche bei veränderter Kristallisat-Schichtdicke ist jedoch erforderlich, um bei Verringerung der Schichtdicke Überlappungen der Spritzschleier 8 mit der Folge einer annähernd doppelten Wasseraufgabe und damit einer erheblichen Auflösung von Kristallisat zu vermeiden bzw. bei Erhöhung der Kristallisat-Schichtdicke wasserfreie Stellen und damit eine ungenügende Reinigung zu verhindern. Eine einfache Verstellmöglichkeit des Waschwasser-Rohres 6 mittels eines Servomotors 6 auf einer Gleitschiene 20 mit Abstandsmarkierungen ist vorzusehen. Der Abstand wird vom Rechner aufgrund der Kristallisatschicht-Messung angegeben und der Servomotor entsprechend gesteuert.
Claims (4)
- Verfahren zur Steuerung des Nutzungsgrades einer diskontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zur Behandlung einer Füllmasse in Form eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches, insbesondere einer Zuckerzentrifuge, wobei die Füllmasse, und über einen Düsenstock eine Waschflüssigkeit, mengenregelbar in die Zentrifugentrommel eingegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß während des Betriebs die Schichtdicke der sich auf der Trommelwandung ablagernden Feststoffschicht gemessen und in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Sollschichtdicke der sich ablagernden Feststoffschicht die Füllmassenzufuhr und anschließend die Zufuhr der Waschflüssigkeitsmenge geregelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdickenmessung durch eine berührungsfreie Messung innerhalb der Schleudertrommel, vorzugsweise mittels einer Ultraschall-Weg-Messung erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit über einen Düsenstock mit mehreren gleichmäßig verteilten Einzeldüsen erfolgt und der Abstand des Düsenstocks zur Oberfläche der sich auf der Trommelwandung ablagernden Feststoffschicht, bezogen auf die Düsenmündungen, in Abhängigkeit von der gemessenen Schichtdicke der Feststoffschicht eingestellt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzugebende Waschflüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der aus der Schichtdickenmessung errechneten Oberfläche der Feststoffschicht zugeführt wird.
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