Реферат: Очистка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности с использованием расходомеров
(ЦБП) невозможно без осуществления учета объема сточных вод, поступающих в соседние с предприятием водоемы. Для метрологического учета сточных вод необходимы соответствующие расходоизмерительные приборы: расходомеры и водосчетчики.
Большие объемы сточных вод в ЦБП предполагают необходимость измерения их расхода в трубопроводах большого диаметра или в открытых каналах. Также необходимо учитывать, что в стоках предприятий ЦБП находится большое количество взвешенных частиц и химических веществ, поэтому расходомеры должны безупречно работать в загрязненных и агрессивных жидкостях.
????? 1. ??????? ? ????????? ? ?????? ? ?????????? ? ???????-??????????? ???????????? ???????-????????? ???. ? ???? ???? ??????? ????????? ?????????? ????????.??? ????????????? ?????? ????? ? ???????????? ???????, ?????? ? ????? ?????????; ?????????? ?????? ?? ????, ????????, ???????????, ?????????????? (??), ?????????????? (???), ???????????????? (????). ??????????? ????? ???????????? ??????, ?? ??????? ? ???????????????? ?????????? ??????????? ???????? ??????, ?????????????? ? ???????????????. ?????? ?????????? ????????? ????????????????????? ????, ?????????? ? ?????? ??????? ??????? ?? ???? ?????????????? ????????? ? ?????????? ? ???? ??????? ?????? ?? ?????, ? ????? ?? ??????????? ????, ?????????? ?? ?????????????.??? ??????????? ????? ?????????, ?????????? ???? ???????????? ? ??????? ???????????? ????, ?????? ??????? ????? ????????? ? ???????????, ??????????? ????????????? ????????????. ????? ???? ?????????? ???????????, ???? ??? ?????????????? ??????? ??-??? ???????? ??????-????????, ??????? ?? ????????? ?????????? (??? ???????? ???????), ???? ?????? ???????, ????- ????????????.???????? ???. ??????? ?????????? ???????? ? ???? ???? ???????? ??????????? ?????, ??????? ????????? ??????-??????? ?? ??????????? ???????????? ????????. ???????? ?????????, ???????????? ??????, ? ???????????. ????? ????, ? ???????? ?????????? ????? ?????????????? ?, ? ?????????????? ?????, ??????????????, ???????????????? ? ???????. ????????? ???????????? ? ??????????????? ??????????? ?????????? pH ??? ?????????? ? ???????????? ??????????? ? ??????????. ??? ???????? ? ?????????? ???????? ? ?????????? ?????? ? ????????? ???? ?????? ????? ? ??????? ????????????.????????????? ?????????. ????? ?????????? ????????????? ?? ????????????? ????? ??????? ?? ??????? ??????? ?? ?????????, ?????????? ?????, ?????????? ?? ?????????, ? ???? ????????????? ?????????.??????????????????? ???. ????????????? ?????????? ? ??????? ????? ?????????? ? ??? ??????, ??? ?????? ????? ????????????? ? ??????: ? ????? ? ? ?????????????? ??????????. ?????????? ??????????????????? ??????????????(???), ????? ??????????? ????????? ?????????? ???????? ????????????? ??????????? ? ???????? ??????. ? ??????? ????? ??? ?????????? ?? ?????? ???????????? ??????????, ?? ? ??????? ???????, ???????????? ??????? ????.?????????? ???????? ????? ? ??????? ????? ??? ????? ???????????? ????????? ?????????? ? ??????????? ?? ?????????? ???????? ??????, ???????????? ? ?????? ????? ?????????, ?? ????? ??? ? ????????????????? ?????? ??? ??????, ? ????? ?? ??????????? ???????????? ? ??????????? ?????? ?????? ???????? ??????? ?????? ? ?????? ????????? ?? ?????????.?????????????? ??????????. ?? ???????????? ??? ?????????? ??????? ?????? 50? 65 % ????? ???????. ٸ???, ???????? ? ?????????????? ??????????, ????????? ?? ??????? ????? ?????????? ???, ????????? ? ?????? ?????????, ??????????????? ????????? ???????????? ? ??????????????? ?????????? ????????? pH; ????????? ???????????? ??? ?????????????? ??????? ???????????? ????? ????????? ???????????? ??????????? ???????? ?????? ? ?????? ??????. ??? ???? ???????????? ?????? ??????, ??? ??????? ?????????? ??????????? ???????? ?????? ? ???????????????? ?????????? ??????????? ? ?????? ?????? ? ??? ???????????? ??????? ????.???????????? ????? (??). ????, ???????????? ??? ???????? ?????? ??????? ? ??? ? ????????? ?? ????????? ? ???????? ?????? ? ????????? ???????? ?????????????????? ???????? ??????, ????????? ? ????????????. ????? ???? ???????????? ? ??????. ??? ???????? ?????? ? ?????? ?????????? ???????????? ?????????? ??????????? ?????, ??????? ????????? ?? ???????????? ????? ????? ???????? ????? ? ????????????? ? ?????????. ??????? ???? ?? ???????????? ????? ?? 90 % ??????? ?? ????. ? ??????? ?????? ?????????? ???????????? ?????????? ???????? ? ?????????? ??????, ??? ?????????????? ?????????? ???????????? ? ??????? ????.?????????????????????? ???? (???). ? ????? ??? ?????? ???????????????? ????? ? ?????????? ?????????? ?????????? ??????? ????. ????????? ???????????? ??????? ????? ???????? ???? ?????????? ????? (12 ?/??3), ???????????? ? ?????????? ????????????? ????? ??????? ???????, ? ????????? ???????? (0.86 ?/??3 ?????? ????), ????????????? ??? ???????? ???????????????? ??????, ? ????? ??????????? ? ?????? ?????????????? ????.????????? ???. ? ???????? ??????????? ????????? ??????????? ?????????? ???? ??? ????, ???? ??? ??????????? (????? ?????, ??????? ? ???????????).????? ?? ???????? ??????? ? ????? ?????? ?????? ?????????? ????? ???????? ???????-???????????? ???????????? ???????? ??????????????????? ???????????? ? ??? ??????????????? ???? ? ???-???????????? ????? (?? ???).?? ??????????? ???????????? ?????????? ? ??????? ??????????? ???????? ?? ??? ??????? ??????????? ???????-???????????? ???????????? ???????, ??? ??????? ???????? ??????? ?? ???????? ?????????????, ?????? ? ???????? ???????? ?????, ?? ??????? ??? ????????? ?? ???? ???????????? ? ?????????, ???? ????????? ???????? ????????? ?? ???? ??????, ??????? ??????? ?????? ?????? ? ?????? ??? ? ????-????????????, ??????? ???? ? ??????? ???????????? ????????????.?????? ? ?????????? ? ????????? ? ???????-??????????? ????????????.????????? ??????????? ??????????? ?????????? ? ????????? ? ???????-??????????? ???????????? ???????? ?????????, ???????? ? ????????? ????.???????? ? ????????? ????. ? ???? ???????? ???????????? ??????????, ???????????? ??? ?????, ? ?????????? ????????. ??? ??? ??????? 3 ???. ?. ? ??? ????????? ?????????? 3.5 ???. ?. ? ??? ???????????? ??????? ? ????????? ?? ????? ???????? ??? ????? 7 ???. ?. ? ??? ? ????????? ?? 50 % ??????????.?? ??? ????? 2 ???. ?. ? ??? ????? ????????????? ? ???? ??????, ???????? ??????? ? ??????????? ????????????????. ????????? 70 ? 75 % ????? ??????? ???????????? ??????? ???????????? ? ???????? ?????????? ??? ??????????????? ? ???????.????????? ???. ? ???????? ??????????? ????????? ??????????? ?????????? ???? ??? ????, ???? ??? ??????????? (????? ?????, ??????? ? ???????????), ? ??? ?????????????? ????????? ?????????? ????????? ????????? ?????? (?????????? ???????? ? ????????? ?????????? ????? 20 ? 30 %, ? ??????? ??????? ? ?? 50%) ??????????????? ? ???????? ??????????, ??????? ???????? ? ?????? (??? ?? ????????????????), ??????? ???????? ???????????????? ???????????????.?????? ? ???? ? ????? ? ??? ??????????? ?????????? ?????????? ???????, ?????????, ????????, ??????????????, ???????????? ??????????, ???? ????????, ??????? ????????????, ????????????? ? ????????? ?????. ?? ???? ?????????? ??? ????????? ? ????????? ???.
Глава 2. ИМИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАСХОДОМЕРОВ СТОЧНЫХ ВОД ДЛЯ ЦЕЛЛЮЛОЗНСЬБУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
(ЦБП) невозможно без осуществления учета объема сточных вод, поступающих в соседние с предприятием водоемы. Для метрологического учета сточных вод необходимы соответствующие расходоизмерительные приборы: расходомеры и водосчетчики.
Большие объемы сточных вод в ЦБП предполагают необходимость измерения их расхода в трубопроводах большого диаметра или в открытых каналах. Также необходимо учитывать, что в стоках предприятий ЦБП находится большое количество взвешенных частиц и химических веществ, поэтому расходомеры должны безупречно работать в загрязненных и агрессивных жидкостях.
Погружные вихревые расходомеры являются новыми перспективными приборами, предназначенными для измерения расхода различных технологических жидкостей ЦБП, в частности сточных вод [1]. Но выпуск и эксплуатация таких приборов существенно сдерживается практическим отсутствием в России проливных установок на диаметры, превышающие 300 — 400 мы. В результате невозможно осуществить первичную и периодическую поверку таких приборов, испытания после ремонта и т.д. Поэтому крайне актуальна разработка оборудования и методов для имитационных испытаний. Особенно важна, на наш взгляд, возможность технологических испытаний расходометрической аппаратуры на таких стендах в рабочих условиях, в частности на реальной измеряемой среде. Поэтому основные задачи нашего исследования — разработка конструкции имитационного стенда, имитирующего гидродинамические воздействия на приемник-преобразователь вихревых колебаний (ППВК) расходомера, математической модели для оптимизации его параметров и расчета системы управления.
На рис. 1 показан стенд, позволяющий не только поверять и испытывать одиночный прибор, но и сравнивать работу двух его экземпляров. При этом каждый из них может работать на разных жидкостях, например на чистой воде и сточных водах.
Считая расходомер, установленный в воде образцовым, можно исследовать дополнительные факторы, возникающие при работе прибора на различных технологических жидкостях целлюлозно-бумажного производства. Анализ полученных данных позволяет учесть влияние условий эксплуатации на показания прибора и ввести, если это необходимо, коррекцию в его показания.
В основе работы стенда лежит допущение о том, что для получения электрического сигнала определенной формы и величины с ППВК необходимо воздействовать на него перепадом давления также строго определенной формы. Если на выходе ППВК будет формироваться сигнал, близкий к реально действующему в приборе на заданном расходе, то и гидродинамический режим работы прибора будет близок к реально существующему.
В состав стенда входят: две одинаковые цилиндрические камеры / и 2, торцевые стенки которых представляют собой мембраны 3 и 4 с жестким центром и мембраны 5 и 6 без жесткого центра. Камеры заполняются рабочей жидкостью через патрубки 7 и 8. Через пробки 9 и 10 из них выпускается остаточный воздух. Поперек камер устанавливаются перегородки Пи 12, в которые через уплотнения вставляются тела обтекания образцового и поверяемого расходомера. Через патрубки 13 и 14 выпускается жидкость. Боковые стенки тела обтекания расходомеров с отверстиями каналов обратной связи
(КОС) должны быть направлены параллельно перегородке. С жесткими центрами мембран 3 и 4 соединен линейный электромагнитный привод 15, приводящий мембраны в колебательное движение. Привод стенда охвачен обратной связью по выходному сигналу расходомера через регулятор и усилитель мощности электропривода.
Входным эталонным сигналом для стенда является электрический сигнал с выхода образцового расходомера на заданном расходе, предварительно записанный на проливной установке и воспроизведенный с помощью ноутбука. При наличии цепи обратной связи в процессе работы стенда на мембранах обоих камер создаются одинаковые механические колебания, параметры которых определяются эталонным сигналом. В обеих камерах на срезах КОС создаются знакопеременные перепады давления, возникают знакопеременные перетоки технологической жидкости через чувствительные элементы образцового и поверяемого расходомера. Таким образом, при одинаковой геометрии камер стенда в них протекают одинаковые гидродинамические явления. Это позволяет считать, что подавая сигналы, предварительно записанные на реальной проливной установке для различных поверяемых расходов, мы будем имитировать на стенде работу расходомера в условиях различных расходов.
В процессе поверки электронные блоки образцового и поверяемого расходомеров формируют определенное число импульсов, пропорциональное некоторому имитационному объему жидкости, прошедшему через приборы. Это количество фиксируется соответствующими счетчиками импульсов. Сравнивая показания счетчиков импульсов образцового и поверяемого расходомеров, можно судить о погрешности измерения на данном поверочном расходе.
Для оптимизации конструктивных и метрологических параметров установки, а также с целью исследования погрешности воспроизведения расхода на имитационном стенде авторы статьи разработали математическую модель стенда в пакете Simulink программы Matlab.
Для того чтобы описать движение жидкости в герметичных камерах, нужно рассмотреть протекание жидкости через К8С расходомера. Используя метод контрольного объема [2], получим уравнение для средней скорости движения жидкости в КОС:
В стенд включен линейный электромагнитный привод, создающий силу которая будет действовать на мембрану камеры.
Для имитационной модели блока электропривода инерционные свойства катушки привода можно задать в виде передаточной функции первого порядка
Под действием движущейся суспензии в КОС на чувствительный элемент ППВК (гибкий электрод) действует сила, приложенная к его центру площади, которая совпадает с центром масс (для плоского электрода).
В связи с изложенными теоретическими предпосылками, учитывая выражения (1) — (5), разработана имитационная модель стенда в среде Simulink (рис. 2).
Стенд состоит из подсистем и блоков:
KameraLINEARIZE 1 и KameraLINEARIZE 2 - подсистема, моделирующая камеры стенда согласно уравнению (5);
Flowmetr 1 и Flowmetr_2 — подсистема, решающая одновременно дифференциальные уравнения движения электрода ППВК под действием набегающего потока в КОС и электронного блока, который преобразует отклонение электрода в электрический сигнал;
ЕМР — блок, моделирующий электромагнитный привод стенда в соответствие с выражениями (3);
PID — регулятор цепи обратной связи с устройством сравнения сигналов;
TransportDelay — блок, необходимый для устранения фазового сдвига между входным и выходным сигналами при их вычитании;
Error_% — дисплей, индицирующий динамическую ошибку воспроизведения эталонного сигнала с помощью блока RMS.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--