DE3025521C2 - Method for controlling the addition of flocculants in centrifuges - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung des Flockungsmittelzusatzes bei der Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen mittels Zentrifugen, bei dem der Sollwert für den Flockungsmittelbedarf aus einem Meßwert für den Feststoffgehalt des Zentrates gebildet und mit dem gemessenen Flockungsmittelfluß verglichen wird und bei dem bei einer Regelabweichung zwischen dem Sollwert für den Flockungsmittelbedarf und dem Meßwert für den Flockungsmittelfluß letzterer verändert wird.The invention relates to a method for controlling the addition of flocculant in the separation of solid-liquid mixtures by means of centrifuges, in which the setpoint value for the flocculant requirement is formed from a measured value for the solids content of the centrate and is compared with the measured flocculant flow and in which, in the event of a control deviation between the setpoint value for the flocculant requirement and the measured value for the flocculant flow, the latter is changed.
Aus der Zeitschrift "Korrespondenz Abwasser" 1980, Nr. 5, Seiten 287 bis 289 ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem die Regelung des Flockungsmittelzusatzes bei der Trennung von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen in der oben geschilderten Weise erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren besteht jedoch die Gefahr, daß insbesondere bei stark schwankendem Feststoffgehalt der aufgegebenen Trübe das Gesamtsystem aufgrund von unvermeidbaren Totzeiten instabil wird, was sich nicht nur nachteilig auf den Flockungsmittelverbrauch, sondern auch auf die Entweässerung selbst auswirken kann. So kann es bei dieser bekannten Regelung zu einer übermäßigen Zugabe an Flockungsmitteln kommen, die zu einem unnötig hohen Flockungsmittelverbrauch und dementsprechend erhöhten Betriebskosten führt.A process is known from the magazine "Korrespondenz Abwasser" 1980, No. 5, pages 287 to 289, according to which the regulation of the flocculant addition during the separation of solid-liquid mixtures is carried out in the manner described above. However, with this known process there is a risk that, particularly if the solid content of the added slurry fluctuates greatly, the entire system will become unstable due to unavoidable idle times, which can have a detrimental effect not only on the flocculant consumption but also on the dewatering itself. With this known regulation, an excessive addition of flocculants can occur, which leads to an unnecessarily high flocculant consumption and correspondingly increased operating costs.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, dieses bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß Änderungen in der Zusammensetzung des zugeführten Feststoff-Flüssigkeitsgemisches erfaßbar sind und die Betriebsparameter des Trennprozesses im Hinblick auf eine minimale Flockungsmittelzugabe variierbar sind.The object of the invention is therefore to improve this known method in such a way that changes in the composition of the supplied solid-liquid mixture can be detected and the operating parameters of the separation process can be varied with regard to a minimum addition of flocculant.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß an der Bildung des Sollwertes für den Flockungsmittelbedarf zusätzlich noch ein Meßwert für den Feststoffgehalt des zugeführten Gemisches und ein aus diesem letztgenannten Meßwert und einem Meßwert für den Volumenstrom des zugeführten Gemisches errechneter und als Feststoffdurchsatz bezeichneter Wert als Einflußgrößen beteiligt sind. Auf diese Weise können sehr vorteilhaft jegliche Änderungen in dem der Zentrifuge zugeführten Feststoff-Flüssigkeitsgemisch unmittelbar erfaßt und der Flockungsmittelzusatz optimal an den jeweiligen Bedarf angepaßt werden. Hierdurch wird bei Aufrechterhaltung eines hohen Entwässerungseffektes eine im Vergleich zu bekannten Verfahren erhebliche Einsparung an Flockungsmitteln erreicht.This object is achieved according to the invention in that a measured value for the solids content of the mixture fed in and a value calculated from this last-mentioned measured value and a measured value for the volume flow of the mixture fed in and referred to as the solids throughput are also involved as influencing variables in the formation of the target value for the flocculant requirement. In this way, any changes in the solids-liquid mixture fed to the centrifuge can be directly recorded in a very advantageous manner and the flocculant additive can be optimally adapted to the respective requirement. This achieves a considerable saving in flocculants compared to known methods while maintaining a high dewatering effect.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden bei einer Regelabweichung des gemessenen Wertes für den Feststoffgehalt des Zentrates gegenüber einem Sollwert der Feststoffdurchsatz und/oder der Flockungsmittelfluß verändert. Auf diese Weise kann sehr vorteilhaft vor einer Erhöhung des Flockungsmittelflusses eine Prüfung dahingehend durchgeführt werden, ob der momentane Feststoffdurchsatz dem für den jeweils gemessenen Wert des Feststoffgehaltes im Gemischzulauf optimalen Wert entspricht. Ist dies nicht der Fall, kann vor einer Nachregulierung des Flockungsmittelflusses eine Veränderung des Sollwertes für den Feststoffdurchsatz erfolgen und auf diese Weise die im Zentrat gemessene Regelabweichung kompensiert werden.In a further embodiment of the invention, if the measured value for the solids content of the centrate deviates from a setpoint value, the solids throughput and/or the flocculant flow are changed. In this way, it is very advantageous to carry out a check before increasing the flocculant flow to see whether the current solids throughput corresponds to the optimum value for the measured value of the solids content in the mixture feed. If this is not the case, the setpoint value for the solids throughput can be changed before the flocculant flow is readjusted, thus compensating for the control deviation measured in the centrate.
Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Auswahl zwischen den verschiedenen Regeleingriffen in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt im zugeführten Gemisch. Dies ermöglicht sehr vorteilhaft eine optimale Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an die Feststoffzusammensetzung und die Eigenschaften des jeweiligen Gemisches.According to a further advantageous embodiment of the invention, the selection between the various control interventions is made depending on the solids content in the supplied mixture. This very advantageously enables the method according to the invention to be optimally adapted to the solids composition and the properties of the respective mixture.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden bei einer Regelabweichung des Wertes für den Feststoffdurchsatz der Volumenstrom des zugeführten Gemisches und/oder eine Zufuhr von Verdünnungswasser verändert. Dies ermöglicht sehr vorteilhaft den Feststoffgehalt und den Feststoffdurchsatz des der Zentrifuge zugeführten Gemisches dem zentrifugenspezifischen Arbeitsbereich durch Ergänzung bzw. Überlagerung der jeweiligen Steuerbereiche anzupassen.In an advantageous development of the invention, if the value for the solids throughput deviates from the control, the volume flow of the mixture fed in and/or the supply of dilution water are changed. This makes it very advantageous to adapt the solids content and the solids throughput of the mixture fed to the centrifuge to the centrifuge-specific working range by supplementing or overlaying the respective control ranges.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following explanation of an embodiment shown schematically in the drawing.
In der Zeichnung bezeichnet 1 eine Zentrifuge, 2 eine Leitung zur Zuführung eines Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches, 3 eine Leitung für den Austrag und Abtransport des in der Zentrifuge abgetrennten Feststoffes und 4 eine Leitung zur Abführung des Zentrates. In die Leitung 2 kann über eine Leitung 5 Verdünnungswasser und über eine Leitung 6 Flockungsmittel zugegeben werden. Die mengemäßige Förderung des zu trennenden Feststoff-Flüssigkeitsgemisches, des Verdünnungswassers und des Flockungsmittels erfolgt über Pumpen 7, 8 und 9. Die Positionen 10, 11, 12 und 13 bezeichnen Meßstellen für den Feststoffgehalt und den Volumenstrom des Gemisches, den Flockungsmittelfluß und den Feststoffgehalt des Zentrates.In the drawing, 1 designates a centrifuge, 2 a line for feeding a solid-liquid mixture, 3 a line for discharging and transporting away the solid separated in the centrifuge and 4 a line for removing the centrate. Dilution water can be added to line 2 via a line 5 and flocculant via a line 6. The solid-liquid mixture to be separated, the dilution water and the flocculant are pumped in the correct quantities using pumps 7, 8 and 9. Positions 10, 11, 12 and 13 designate measuring points for the solid content and the volume flow of the mixture, the flocculant flow and the solid content of the centrate.
Ein Regelbaustein 14 steht über gestrichelt dargestellte Meßleitungen 15, 16, 17 und 18 mit der Zentrifuge 1 bzw. deren Zu- und Ableitungen 2, 4 und 6 in Verbindung. Die Meßleitungen dienen der Übertragung der an den Meßstellen 10, 11, 12 und 13 erfaßten Meßwerte. Mit 19, 20 und 23 sind Steuerleitungen bezeichnet, mittels derer die Förderleistung der Pumpen 7, 8 und 9 beeinflußt wird. Die Pfeile auf den Meß- und Steuerleitungen kennzeichnen die Richtung des jeweiligen Informationsflusses.A rule block 14 is above dashed The measuring lines 15, 16, 17 and 18 shown are connected to the centrifuge 1 and its inlet and outlet lines 2, 4 and 6. The measuring lines are used to transmit the measured values recorded at the measuring points 10, 11, 12 and 13. 19, 20 and 23 are control lines by means of which the delivery capacity of the pumps 7, 8 and 9 is influenced. The arrows on the measuring and control lines indicate the direction of the respective information flow.
Die durchzuführenden regelungstechnischen bzw. rechentechnischen Operationen sind anhand eines Blockschaltbildes im Inneren des strichpunktiert umrandeten Regelbausteins 14 lediglich beispielhaft und in vereinfachter Form dargestellt.The control and computational operations to be carried out are shown only as examples and in a simplified form using a block diagram inside the control module 14 outlined in dash-dotted lines.
Der über die Meßleitung 18 gewonnene Meßwert für den Feststoffgehalt im Zentrat wird einer Vergleichsstelle 24 zugeführt und hier mit einem mittels eines Sollwertgebers 25 einstellbaren Wert für den Feststoffgehalt im Zentrat verglichen. Die in der Vergleichsstelle 24 ermittelte Regelabweichung gelangt über eine Leitung 26 zu einem Funktionsbaustein 27, der unter anderem der Ermittlung des Sollwertes für den Flockungsmittelbedarf dient.The measured value for the solids content in the centrate obtained via the measuring line 18 is fed to a comparison point 24 and compared here with a value for the solids content in the centrate that can be set using a setpoint generator 25. The control deviation determined in the comparison point 24 is passed via a line 26 to a function module 27 , which serves, among other things, to determine the setpoint for the flocculant requirement.
Mit 28 ist eine Multiplizierstelle bezeichnet, mittels welcher aus den über die Meßleitungen 15 und 16 gewonnenen Werten für den Feststoffgehalt [t/m3] und dem Volumenstrom des Gemisches [m3/h] ein Momentanwert des aufgegebenen Feststoffes [t/h] erfaßt wird. Dieser Wert für den Feststoffdurchsatz wird über eine Leitung 29 einer Vergleichsstelle 30 zugeführt und hier mit einem über den Sollwertgeber 31 vorgegebenen Sollwert für den Feststoffdurchsatz verglichen. 28 designates a multiplier point by means of which an instantaneous value of the solids fed in [ t / h] is determined from the values for the solids content [ t / m3 ] and the volume flow of the mixture [ m3 / h] obtained via the measuring lines 15 and 16. This value for the solids throughput is fed via a line 29 to a comparison point 30 and is compared here with a setpoint value for the solids throughput specified via the setpoint generator 31 .
Die Meßwerte für den Feststoffdurchsatz und den eingangsseitigen Feststoffgehalt gelangen über Leitungen 32 und 33 zu dem Funktionsbaustein 27. In diesem wird aus den Meßwerten für den Feststoffdurchsatz und der sich aus der Vergleichsstelle 24 ergebenden Regelabweichung ein Sollwert für den Flockungsmittelbedarf gebildet und einem Sollwertgeber 34 übermittelt. Eine Steuerleitung 35 verbindet den Funktionsbaustein 27 mit dem Sollwertgeber 31 für den Feststoffdurchsatz. Mit 36 ist eine Vergleichsstelle zum Vergleich des gemessenen Flockungsmittelflusses mit dem jeweiligen Sollwert des Flockungsmittelbedarfes bezeichnet, wobei eine sich ergebende Regelabweichung mittels nicht dargestellter Stellglieder über die Steuerleitung 23 zur Betätigung der Pumpe 9 benutzt wird.The measured values for the solids throughput and the solids content on the input side are sent to the function module 27 via lines 32 and 33. In this, a setpoint for the flocculant requirement is formed from the measured values for the solids throughput and the control deviation resulting from the comparison point 24 and transmitted to a setpoint generator 34. A control line 35 connects the function module 27 to the setpoint generator 31 for the solids throughput. 36 designates a comparison point for comparing the measured flocculant flow with the respective setpoint for the flocculant requirement, whereby a resulting control deviation is used by means of actuators (not shown) via the control line 23 to actuate the pump 9 .
Eine Regelabweichung zwischen dem Meßwert für den Feststoffdurchsatz und dem Sollwert gelangt über eine Leitung 37 zu einem Funktionsbaustein 38, mittels welchem nach einer festgelegten und dem jeweiligen Steuerbereich zugeordneten Reihenfolge eine Veränderung entweder der Menge an zugeführtem Verdünnungswasser oder des gesamten Gemisches bewirkt wird.A control deviation between the measured value for the solids throughput and the setpoint is passed via a line 37 to a function module 38 , by means of which a change in either the amount of dilution water supplied or the entire mixture is brought about according to a predetermined sequence assigned to the respective control area.
Kommt es zu einer Regelabweichung zwischen dem Meßwert für den Feststoffgehalt im Zentrat und dem über den Sollwertgeber 25 vorgegebenen Sollwert, wird mittels des Funktionsbausteins 27 vor einer Anpassung des Sollwertes für den Flockungsmittelbedarf eine Prüfung dahingehend durchgeführt, ob der sich aus dem Momentanwert für den einlaufseitigen Feststoffgehalt ergebende Sollwert für den Feststoffdurchsatz dem Arbeitspunkt der Zentrifuge entspricht. Ist dies nicht der Fall, wird über die Steuerleitung 35 der Sollwertgeber 31 aktiviert und der Sollwert für den Feststoffdurchsatz entsprechend dem Arbeitspunkt der Zentrifuge angepaßt. Erst dann, wenn es trotz Anpassung an diesen Arbeitspunkt nicht möglich ist, den Feststoffgehalt im Zentrat in der jeweils gewünschten Richtung zu steuern, wird eine entsprechende Veränderung des Flockungsmittelflusses durchgeführt. Es findet somit vor dem Stelleingriff in die Regelstrecke, welcher erfindungsgemäß an mehreren Stellen erfolgen kann, nämlich über eine Veränderung des Flockungsmittelflusses und über eine Veränderung des Sollwertes für den Feststoffdurchsatz eine Überprüfung dahingehend statt, ob der von den Eigenschaften des einlaufenden Gemisches abhängige Arbeitspunkt der Zentrifuge eingehalten ist. Wenn dies der Fall ist, erfolgt über eine Veränderung des Sollwertes für den Flockungsmittelbedarf eine Veränderung des zugeführten Flockungsmittelflusses. Es ergibt sich somit eine optimale Anpassung der zugeführten Flockungsmittelmenge an den tatsächlich vorhandenen Bedarf, so daß ein übermäßiger Flockungsmittelfluß verhindert wird.If there is a control deviation between the measured value for the solids content in the centrate and the setpoint specified by the setpoint generator 25 , a check is carried out using the function module 27 before the setpoint for the flocculant requirement is adjusted to determine whether the setpoint for the solids throughput resulting from the instantaneous value for the inlet-side solids content corresponds to the operating point of the centrifuge. If this is not the case, the setpoint generator 31 is activated via the control line 35 and the setpoint for the solids throughput is adjusted according to the operating point of the centrifuge. Only if it is not possible to control the solids content in the centrate in the desired direction despite adjustment to this operating point is a corresponding change in the flocculant flow carried out. Before the control intervention in the control system, which according to the invention can take place at several points, namely by changing the flocculant flow and by changing the setpoint for the solids throughput, a check is carried out to see whether the operating point of the centrifuge, which depends on the properties of the incoming mixture, is maintained. If this is the case, the flocculant flow supplied is changed by changing the setpoint for the flocculant requirement. This results in an optimal adjustment of the amount of flocculant supplied to the actual requirement, so that an excessive flocculant flow is prevented.
Die geschilderten regelungstechnischen bzw. rechentechnischen Operationen können grundsätzlich mittels bekannter Funktionselemente der Analogregelungstechnik realisiert werden. Besonders vorteilhaft, insbesondere aus Platz- und Kostengründen ist jedoch der Einsatz eines Digitalrechners.The control and computational operations described can basically be implemented using known functional elements of analog control technology. However, the use of a digital computer is particularly advantageous, particularly for reasons of space and cost.
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