Очистка сточных вод целлюлозно-бумажной промышленности с использованием расходомеров (стр. 2 из 4)

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.

Исследование модели стенда проводилось с эталонными сигналами, соответствующими диапазону реальных скоростей жидкости в трубопроводе от 0,1 до 4 м/с (от минимального до номинального). Выяснилось, что стенд воспроизводит эталонный сигнал со всеми его особенностями с высокой точностью. Пример осциллограммы входного и выходного сигналов приведен на рис. 3.

В качестве критерия работы стенда был принят показатель динамической погрешности. Динамическая погрешность определялась как отношение разности действующих значений входного и выходного сигналов к действующему значению входного. В рассмотренном случае погрешность воспроизведения не превышала 2 % во всем исследуемом диапазоне.

Полученная в ходе разработки стенда математическая модель в виде имитационной модели в среде Simulink пакета Matlab позволит в ходе дальнейшей работы решить несколько задач:

- оптимизировать настройки регулятора электропривода стенда;

• исследовать влияние на работу стенда его конструктивных характеристик и выбрать наиболее оптимальные;

• исследовать влияние допусков изготовления деталей стенда, например его камер, на погрешность воспроизведения эталонного сигнала;

• выявить особенности работы стенда на различных технологических жидкостях, например волокнистой суспензии различной концентрации, оборотной воде, сточных водах;

• отработать методику испытаний расходомеров.

Таким образом, предлагаемый подход к технологическим испытаниям приборов совместно с моделированием работы отдельных узлов и испытательного оборудования в целом позволяет выйти на новый уровень проектирования, испытаний и эксплуатации данного вида расходомеров в целях улучшения экологической обстановки на предприятиях ЦБП.

Глава 3. МАТЕРИАЛЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРОЛИЗНОГО ЛИГНИНА И ОТХОДОВ ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

загрязнение атмосфера гидросфера сточный вода

Применение гидролизного лигнина. Предприятия строительных материалов, расположенные вблизи гидролизных заводов, могут утилизировать лигнин — один из наиболее емких отходов лесохимии.

Гидролизный лигнин получают при переработке древесины хвойных и лиственных пород гидролизом разбавленной серной кислотой. Выход лигнина в зависимости от вида древесины составляет 17—32%, его образуется ежегодно около 5 млн. т.

Гидролизный лигнин представляет собой природное высокомолекулярное вещество с разветвленными макромолекулами, образовавшимися при полимеризации спиртов ароматического ряда. Он имеет молекулярную массу около 11 000, нерастворим в воде и органических растворителях. Этот рыхлый продукт с размером кусков до 40 см имеет коричневый цвет и влажность до 70%. При нагревании до температуры 400—600 °С в парогазовой среде он распадается с выделением 40—50% угля (полукокса), 13—20% смолы, 15—30% надсмольной воды, небольшого количества жидких (ацетона, метилового спирта) и газообразных продуктов (СО, С02, этилена).

Сейчас сложились следующие основные направления применения гидролизного лигнина: как топливно-выгорающей добавки в производстве керамических материалов; заменителя опилок в строительных изделиях; сырья для получения феноллигниновых полимеров; пластификатора и интенсификатора измельчения.

Опыт работы ряда кирпичных заводов позволяет считать лигнин эффективной выгорающей добавкой. Он хорошо смешивается с другими компонентами шихты, не ухудшает ее формовочных свойств и не затрудняет резку бруса. Его применение наиболее продуктивно при сравнительно небольшой карьерной влажности глины.

Запрессованный в сырец лигнин при сушке горит. Горючая часть лигнина полностью улетучивается при температуре 350—400 °С, зольность составляет 4—7%. Для обеспечения кондиционной механической прочности обыкновенного керамического кирпича лигнин следует вводить в формовочную шихту в количестве до 20—25% ее объема. Обладая высокой дисперсностью, лигнин не требует, в отличие от большинства других видов выгорающих добавок, измельчения.

При использовании обычных древесных опилок в кирпиче часто образуются крупные незамкнутые поры. Причиной их появления является то, что такие многозольные добавки как сланцы, бурый уголь, изгарь, не сгорают полностью из-за трудного доступа воздуха в заполненные золой поры кирпича, а использование лигнина в сочетании с этими добавками устраняет или ослабляет эти недостатки.

Лигнин может быть использован как порообразующая добавка в производстве теплоизоляционных и легких конструкционных керамических изделий. Также он может применяться вместо опилок в производстве аглопорита. При введении лигнина улучшаются гранулометрический состав шихты (она более интенсивно и равномерно спекается) и условия охлаждения аглопорита на агломерационной машине. Добавка лигнина, увеличивая газопроницаемость шихты, тем самым снижает разрежение в вакуум-камерах ленточной агломерационной машины на 200—400 Па. Введение в шихту лигнина увеличивает пористость готового продукта за счет образования мелких замкнутых пор с тонкими перегородками, что позволяет снизить среднюю плотность аглопоритового щебня на 150—180 кг/м3, уменьшить расход угля на 20—25% и одновременно повысить приведенную прочность (отношение прочности к квадрату средней плотности).