ES2197523T3

ES2197523T3 - Procedimiento e instalacion destinados al transporte neumatico de particulas solidas.

Info

Publication number: ES2197523T3
Application number: ES98965343T
Authority: ES
Inventors: Par Wellmar
Original assignee: Fastighetsbolaget Axeln 5 AB
Current assignee: Fastighetsbolaget Axeln 5 AB
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2004-01-01
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: DE69813628T2; JP4206483B2; US6447215B1; EP1060115A1; CA2318404A1; WO1999037565A1; SE9800033D0; SE510507C2; ATE237546T1; DE69813628D1; JP2002500997A; SE9800033L; EP1060115B1; AU2081899A; CA2318404C

Abstract

Procedimiento de transporte neumático de material en forma de partículas sólidas en una fase diluida a través de un conducto, donde una carga de material variable del flujo de transporte se establece por medio de la alimentación de las partículas dentro de dicho conducto en una cantidad variable y conduciendo dichas partículas a lo largo del conducto con la ayuda de un flujo de aire entregado por una fuente de aire presurizado ubicada hacia arriba de la posición de alimentación de material, y donde se elige una velocidad de aire de transporte para una carga máxima sobre el flujo de aire, que comprende las siguientes etapas: - establecer para la velocidad de aire de transporte una relación que es esencialmente independiente de la carga de material como un factor explícito entre, por un lado el flujo libre de dicha fuente de aire presurizado y por el otro lado el flujo de la velocidad de aire de transporte, o un estado del flujo del aire de transporte correspondiente al mismo; - detectar la velocidad del flujo de aire de transporte o un estado del flujo de aire de transporte correspondiente al mismo; - detectar el flujo libre de la fuente de aire presurizado ya sea directa o indirectamente; - calcular un valor de control con respecto a la velocidad del aire de transporte o con respecto al estado del flujo de aire de transporte correspondiente al mismo, con la ayuda de dicha relación; y - ajustar el flujo de aire libre desde la fuente de aire presurizado de forma de llevar el valor real de la velocidad de dicho flujo de transporte de aire o dicho estado detectado a una línea con el valor de control, de forma de establecer una velocidad de aire de transporte operable que es al menos sustancialmente igual a la velocidad de aire de transporte elegida para la carga máxima de material, aún en el caso cuando las cargas del material son menores que la carga máxima de material elegida.

Description

Procedimiento e instalación destinados al transporte neumático de partículas sólidas.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el transporte de partículas sólidas de forma neumática, como se define en el preámbulo de las independientes reivindicaciones de procedimiento adjuntas.

La invención también se refiere a la correspondiente planta del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación dependiente del aparato adjunta.

El transporte de partículas sólidas, tales como virutas de madera, por ejemplo, a través de un conducto tubular con la ayuda de un flujo de gas presurizado, particularmente un flujo de aire comprimido, es bien conocido en la técnica. En una situación específica de transporte, la planta está dimensionada de forma que la fuente de aire presurizado generará una velocidad específica de aire en el conducto en una carga máxima elegida del sistema. La planta está dimensionada sobre la base de la densidad del material a granel (que el caso de las virutas de madera dependerá del tipo de madera involucrado y en su contenido de humedad), la concentración del material a granel, y la distribución del tamaño de partícula (virutas, corteza, etc.).

Los sistemas de transporte conocidos con anterioridad han sido diseñados por consiguiente para manejar el peor caso imaginable, es decir el caso de una distribución de tamaño no favorable, un alto contenido de humedad, el material a granel más pesado imaginable y la mayor concentración a granel. Sobre esta base, la fuente de aire presurizado se ha diseñado para generar una velocidad de aire que asegurará un transporte neumático correcto de las partículas sólidas en dicho ``peor caso'' imaginable con un margen de seguridad elegido. Si la velocidad del aire en el conducto cae por debajo de un valor crítico con respecto al volumen de material concerniente alimentado dentro del conducto, el material en partículas se asentará en el conducto y normalmente será necesario vaciar el sistema de conducto mecánica o manualmente antes de que el sistema de transporte pueda reiniciarse. Una consecuencia de esta naturaleza es, por supuesto, muy seria y consecuentemente se ha elegido con respecto a los sistemas conocidos para accionar la fuente de aire presurizado en una forma que mantenga un flujo de aire libre constante desde dicha fuente. La fuente de aire presurizado es normalmente referida como un ventilador, es decir un compresor de desplazamiento positivo, que es accionado a una velocidad constante.

La expresión ``flujo de aire libre'' se refiere al flujo de aire que entrega un compresor de aire en la salida del mismo, cuando el aire entregado encuentra una presión absoluta de una atmósfera.

Una desventaja con los sistemas de transporte neumático del tipo indicado anteriormente es que tienen un consumo de energía relativamente alto.

La patente EP-A1-0297463 describe un sistema de inyección de polvo en el cual, para un juego de condiciones de inyección, la tasa a la cual se alimenta el polvo a la pistola de inyección se controla de forma precisa, para obtener revestimientos de alta calidad.

De acuerdo con esto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y una planta que permita que el consumo de energía del sistema se pueda restringir cuando el sistema se acciona con una carga de material variable. Otro objeto es proporcionar un procedimiento simple de ajuste que permite lograr esta reducción en el consumo de energía. Otro objeto es proporcionar medios simples por medio de los cuales la fuente de aire presurizado pueda ajustarse para permitir alcanzar dicha reducción en el consumo de energía.

Uno o más de estos objetivos se logran total o parcialmente con un procedimiento según la reivindicación independiente de procedimiento adjunta, y con una planta según la reivindicación independiente de aparato adjunta.

Desarrollos adicionales de la invención serán evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes adjuntas.

La presión puede medirse fácilmente y de forma segura en el conducto de transporte y es dependiente de la carga de material. En consecuencia, no es necesario medir la cantidad variable de material alimentado dentro del conducto. Puede establecerse una relación simple entre el flujo libre de dicha fuente de aire presurizado y la presión detectada/medida bajo ciertas condiciones, de forma que la velocidad del aire de transporte será constante con respecto a las diferentes de carga de material que se pueden presentar.

El flujo libre de dicha fuente de aire presurizado es proporcional a la velocidad de rotación de un ventilador de desplazamiento positivo usado como dicha fuente. La velocidad de rotación del ventilador corresponde a la frecuencia de transmisión de un motor asíncrono usado para accionar el ventilador. Esta frecuencia puede ser medida fácilmente. La frecuencia también puede controlarse fácilmente con la ayuda de un conversor. También es posible establecer la relación entre la frecuencia y la presión de control, o presión de punto de ajuste, en el conducto. Una presión de control puede calcularse entonces sobre la base de la frecuencia medida/detectada y la frecuencia ajustada luego para corresponder con la presión de control.

La invención se describirá ahora en mayor detalle con referencia a una realización de ejemplo y también con referencia a los dibujos adjuntos, en el cual

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una planta de la invención; y

La Figura 2 ilustra la relación entre presión y frecuencia.

La planta incluye un conducto 1 en el cual las partículas sólidas se mueven en la dirección de la flecha 23. El conducto incluye un dispositivo de alimentación 2 para la alimentación de partículas sólidas 21 que serán transportadas en la dirección de flujo 23. Colocado hacia arriba del dispositivo de alimentación existe una fuente de aire presurizado que incluye un ventilador 3, es decir un compresor. Se permite la entrada del aire ambiente en el extremo superior del conducto 1, a través de un silenciador 4. El ventilador 3 es un ventilador de desplazamiento positivo y puede comprender un compresor de tornillo cuyo flujo libre está determinado por medio de la velocidad en la cual rotan los tornillos. El ventilador 3 es rotado por medio de un motor asincrónico 5. La corriente es provista al motor 5 desde un interruptor de engranaje a través de un convertidor de frecuencia 6 que proporciona al motor 5 una frecuencia controlada por medio de un sistema de control 7. El sistema de control 7 recibe información de uno o más sensores de presión 8 colocados en el conducto 1 para medir la presión en dicho conducto, preferentemente en la región entre el ventilador 3 y el dispositivo de alimentación de material 2. El volumen de material entregado al sistema a través del dispositivo de alimentación 2 define el nivel de carga. En el caso de la realización ilustrada, la velocidad del aire que se mueve a través del sistema de conducto se mantiene constante para los diferentes niveles de carga que pueden presentarse.

Puede suponerse que el conducto tiene la misma área de sección transversal tanto hacia arriba como hacia abajo del ventilador, de forma que las velocidades de aire v1 y v2 pueden calcularse directamente. La presión de entrada del ventilador p1 se ajusta por ejemplo a 101,3 KPa (presión de aire normal). Vi mantendrá v2 como la velocidad para la cual se ha diseñado el sistema, por ejemplo una velocidad de 33 m/seg. Los siguientes valores son aplicables al sistema:

\dotable{\tabskip6pt#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 p1 = 101,3 \+ [kPa] \+  p2  = p \+ [kPa]\cr  v1 = constante *
fl \+ [m/s] \+  v2  = 33 \+ [m/s]\cr   T1  = T \+ [K] \+
T2 = T + dT \+
[K]\cr}

En este caso, la velocidad n es una función lineal de la frecuencia f1. Suponiendo que se aplican las leyes generales de los gases:

\frac{pV}{T} = constante

Describimos abajo tres casos con referencia a diferentes hipótesis:

Caso 1

Suponiendo que la dependencia de la temperatura es débil, T1 = T1 = T, y que v1 es directamente proporcional a la velocidad de rotación como se describe arriba ===>

p_{2} = p_{1} \qquad \frac{v_{1}}{v_2} = p_{1} \frac{constante \cdot f_{1}}{v_{2}} = k_{1} f_{1}

Dado que p1 y v2 son constantes, k1 puede determinarse fácilmente con datos relativos a un sistema típico, e.g. cuando n = 629 rpm a 50Hz con p2 = 150 kPa ===> k1 = 3.

El dibujo muestra esta simple relación p' que se aplica aproximadamente a una velocidad constante v2 = 33 m/s (línea interrumpida - cuadrados en la Figura 2).

Caso 2

Suponiendo aún que la dependencia de la temperatura es débil, T1 = T2 = T, y determinando _{v1} como una función de _{f1} por medio de la lectura directamente de las curvas de la bomba del ventilador concerniente. En el caso en cuestión, se obtiene la relación p2 mostrada en la Figura 2 por medio de la línea sólida que contiene círculos.

Caso 3

La determinación ``precisa'' de la relación que se aplica al sistema. La velocidad constante v2 = 33 m/s. Incluye la temperatura T a través de pV/T = constante, datos de las curvas de la bomba incluidas. Temperatura. La relación entre p2 y f1 se dan en este caso por medio de pT (mostrada en la Figura 2 por medio de una línea interrumpida que contiene rombos).

Debe observarse que cuando elegimos directamente la implementación con el Caso 1 - p', la velocidad real en f1 = 50 Hz será, por supuesto, v2 = 33 m/s como debe ser. En p2 = 116,5, f1 = 38,9 la velocidad real es v2 = 30,97. El sistema funcionará con esto a una velocidad de marcha lenta en principio.

En realizaciones prácticas, varios sensores de presión 8 se colocan en el conducto, de forma que se hallen en el lado seguro. La velocidad de rotación del motor asincrónico puede variar generalmente en el rango de (1,0:0,5) veces su velocidad normal, es decir que la frecuencia puede variar a partir de 25-50 Hz debido a que el interruptor de engranaje normalmente entrega 50Hz. La frecuencia mínima de 25 Hz se determina entonces con respecto a la seguridad contra la fatiga térmica y las corrientes de almacenamiento con respecto al motor asincrónico.

Una característica importante de la invención es que la velocidad del aire en el conducto puede mantenerse sin necesidad de medir la velocidad directamente y sin necesidad de medir la carga instantánea de material en el sistema. Por medio de la medición de la presión real y calculando una presión de control (punto de ajuste), es posible calcular con la ayuda de una relación, el flujo libre que el ventilador 3 necesita entregar para sostener la velocidad en el conducto 1. En la configuración ilustrada, este flujo puede controlarse fácilmente, por medio del ajuste del motor asíncrono a una frecuencia de trabajo correspondiente, estando dicha frecuencia de control calculada sobre la base del valor de presión de control determinada.

Procedimiento de Control

\dotable{\tabskip6pt#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Variables \+ P _{br}  \+ Valor de presión de \+ [kPa]\cr  \+ \+
control\+\cr  \+ P _{in}  \+ Presión medida \+ [kPa]\cr  \+ F _{1} 
\+ Frecuencia en cuestión \+ [Hz]\cr  \+ F _{br}  \+ Frecuencia de
control \+ [Hz]\cr  \+ damp \+ Factor de humedad \+ [-]\cr  \+
U _{in}  \+ Lectura de corriente \+ [mA]\cr  Constantes \+ C _{1} 
\+ = \+ 76,3\cr  \+ C _{2}  \+ = \+ 6,25\cr  Sistema \+ d _{1}  \+ =
\+ Real > 0\cr  \+ k _{1}  \+ = \+ Real > 0\cr  \+ F _{loff} 
\+ = \+ Real > 0\cr  Ecuación 1 \+ P _{in}  \+ = \+ C _{1}  +
C _{2}  * U _{in} \cr  Ecuación 2 \+ P _{br}  \+ = \+ d _{1}  *
(k _{1}  * F _{1}  - (101,3 -  F _{loff} )\cr  Secuencia \+
 S1  \+ Deducción P _{1}  \+ (ecuación 1)\cr  \+  S2  \+
Deducción F _{1}  \+ (frecuencia concerniente)\cr  \+  S3  \+
Determinar P _{br}  \+ (ecuación 2)\cr  \+  S4  \+ temp 1: =
abs (P _{br}  - P _{in} )\+\cr  \+ \+ = 0:F _{br} := F _{1} \+\cr 
\+ \+ > 0:F _{br} := F _{1}   -  F _{1} 
(templ/damp); [reducir la\+\cr  \+ \+ frecuencia]\+\cr  \+ \+ <
0:F _{br} := F _{1} +F _{1}  (templ/damp); [aumentar la\+\cr  \+ \+
frecuencia]\+\cr  \+  S5  \+  Volver a  S1 \+\cr  Ecuación
1. \+ P _{in}  \+ = \+ C _{1}  + C _{2}  * U _{in} \cr  Ecuación 2.
\+ P _{br}  \+ = \+ d _{1}  * (k _{1}  * F _{1} ' - (101,3 - 
F _{loff} )\cr}

En la Ecuación 2 anterior, k1 se determina, en principio, a partir de los datos originales del sistema operativo con una carga máxima. Todos los sistemas están designados en el principal, de forma que p2= 150 kPa a una carga máxima; f1 es, por supuesto, 50 Hz en ausencia de un ajuste de frecuencia. Los parámetros Floff y d1 se usan para ajustar una relación p-f que queda más cerca de, por ejemplo, la ``verdadera curva'' o una tendencia que es mejor desde otro aspecto.

Una alternativa al procedimiento de regulación antes mencionado es uno en el cual se hace un intento para detectar o medir la velocidad del aire en el conducto 1 directamente y para ajustar el ventilador para mantener esta velocidad de aire aún cuando el material cargado a través del dispositivo de alimentación 2 cae por debajo del valor máximo para cual se ha seleccionado la velocidad de transporte elegida.

La velocidad del aire en el conducto 2 también puede determinarse a través de la medición de los cambios de temperatura del aire, por ejemplo por medio de la medición de la temperatura del aire hacia arriba y hacia abajo del ventilador.

Se ha supuesto en el caso ilustrado que el motor conductor del ventilador es un motor asíncrono, de forma que la velocidad de entrada del ventilador será directamente proporcional a dicha frecuencia. Se entenderá, sin embargo, que la fuente de aire presurizada puede tener una forma diferente.

Claims

1. Procedimiento de transporte neumático de material en forma de partículas sólidas en una fase diluida a través de un conducto, donde una carga de material variable del flujo de transporte se establece por medio de la alimentación de las partículas dentro de dicho conducto en una cantidad variable y conduciendo dichas partículas a lo largo del conducto con la ayuda de un flujo de aire entregado por una fuente de aire presurizado ubicada hacia arriba de la posición de alimentación de material, y donde se elige una velocidad de aire de transporte para una carga máxima sobre el flujo de aire, que comprende las siguientes etapas:

- establecer para la velocidad de aire de transporte una relación que es esencialmente independiente de la carga de material como un factor explícito entre, por un lado el flujo libre de dicha fuente de aire presurizado y por el otro lado el flujo de la velocidad de aire de transporte, o un estado del flujo del aire de transporte correspondiente al mismo;

- detectar la velocidad del flujo de aire de transporte o un estado del flujo de aire de transporte correspondiente al mismo;

- detectar el flujo libre de la fuente de aire presurizado ya sea directa o indirectamente;

- calcular un valor de control con respecto a la velocidad del aire de transporte o con respecto al estado del flujo de aire de transporte correspondiente al mismo, con la ayuda de dicha relación; y

- ajustar el flujo de aire libre desde la fuente de aire presurizado de forma de llevar el valor real de la velocidad de dicho flujo de transporte de aire o dicho estado detectado a una línea con el valor de control, de forma de establecer una velocidad de aire de transporte operable que es al menos sustancialmente igual a la velocidad de aire de transporte elegida para la carga máxima de material, aún en el caso cuando las cargas del material son menores que la carga máxima de material elegida.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que al ajustar el flujo libre de la fuente de aire de transporte para llevar el valor de la velocidad de dicho flujo de aire de transporte o dicho estado detectado a una línea con el valor de control, de forma de establecer una velocidad de aire de transporte que es esencialmente igual a la velocidad de aire de transporte elegida para la carga máxima de material, aún en aquellos casos cuando las cargas de material son menores que el máximo elegido.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que establecer la relación que es esencialmente independiente de la carga de material como un factor explícito para la velocidad de aire de transporte elegida y como una relación entre el flujo libre de la fuente de aire de transporte y la presión de dicho flujo de aire de transporte; y medir la presión en el conducto de transporte de aire.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la fuente de aire presurizado incluye un compresor de desplazamiento positivo (3), donde el compresor tiene un elemento de bomba rotativa, y donde el flujo libre de la fuente de aire presurizado está regulada por medio de la regulación de la velocidad de rotación del compresor, que se retira al aire a presión ambiente.

5. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que por medio de la conducción del elemento de la bomba rotativa del compresor con la ayuda de un motor asincrónico (5) cuya velocidad es dependiente de la frecuencia de la corriente provista al motor; y regulando la frecuencia de forma de regular el flujo libre de dicha fuente de aire presurizado; y estableciendo la relación entre la presión de control y la frecuencia.

6. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por el hecho de que por medio de la corrección de la relación sobre la base de las curvas de deducción para el compresor involucrado.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que también corrigiendo dicha relación con respecto a las temperaturas del flujo de aire hacia arriba y hacia abajo del compresor.

8. Planta para el transporte neumático de material en la forma de partículas sólidas en una fase diluida a través de un conducto (1), incluyendo dicho conducto un dispositivo de alimentación de alimentación (2), y una fuente de aire presurizado (3) hacia arriba de dicho dispositivo de alimentación (2) que comprende:

- medios para establecer sobre la base de una velocidad de aire de transporte elegida (v2) para una carga máxima de material elegida en el sistema, una relación entre el flujo libre de la fuente de aire de transporte y la velocidad del flujo de aire de transporte o un estado del flujo del aire de transporte correspondiente al mismo, siendo dicha relación esencialmente independiente de la carga de material como un factor explícito;

- medios (8, 6) para detectar el flujo de aire de transporte con respecto a la velocidad o con respecto a dicho estado;

- medios para detectar el flujo libre de la fuente de aire presurizado ya sea directa o indirectamente;

- medios para calcular con la ayuda de dicha relación un valor de control para la velocidad del aire de transporte o dicho estado de dicho flujo de aire de transporte correspondiente al flujo libre de la fuente de aire presurizado; y

- medios para ajustar el flujo libre de la fuente de aire de transporte de forma de llevar el valor real de la velocidad de dicho aire de transporte o dicho estado detectado a dicho valor de control y establecer así una velocidad de aire de transporte operable que es como mucho generalmente igual a la velocidad de aire de transporte elegida para la carga máxima de material, aún cuando las cargas de material son menores que la carga máxima de material elegida.

9. Planta según la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que la fuente de aire presurizado incluye un compresor de desplazamiento positivo (3) y un eje de conducción rotativo, donde el flujo libre entregado por medio de dicho compresor varía linealmente con la velocidad de rotación; en que los medios de medición están provistos para medir la presión de aire de transporte, y por que la relación se establece entre la velocidad de rotación del compresor y la presión medida.

10. Planta según la reivindicación 9, caracterizada por el hecho de que el compresor es conducido por un motor asíncrono cuya velocidad varía linealmente con la frecuencia de la corriente suministrada al motor; en que se conecta un convertidor de frecuencia entre el motor asíncrono y su fuente de energía; y en que el convertidor de frecuencia (6) es controlado por medio de medios de control (7) sobre la base de la presión medida, donde la relación se establece entre la frecuencia y la presión, y donde el flujo libre de la fuente de aire presurizada corresponde a la frecuencia generada por medio del convertidor de frecuencia.