Система автоматизации работы трехпродуктового гидроциклона

Размещено на http://www.allbest.ru/

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ РАБОТЫ ТРЕХПРОДУКТОВОГО ГИДРОЦИКЛОНА

Е.И. МАЖУГИН, А.В. ПАШКЕВИЧ, Ю.Н. БУШУЕВ

Аннотация

В статье выполнена оценка возможности использования различных трехпродуктовых гидроциклонов для очистки моющих растворов при ремонте машин. Описаны наиболее приемлемая конструкция гидроциклона и разработанная схема автоматизации его работы. Показано, что разработанная конструкция трехпродуктового гидроциклона с предложенной системой управления способна автоматизировать процесс очистки загрязненных водных растворов СМС от твердых частиц и масел, однако она требует дальнейшей проверки и отработки.

The article estimates the possibilities of using different three-product hydro-cyclones for purification of washing solutions used in machines repair. We have described the most acceptable construction of hydro-cyclone and the developed scheme of its work automatization. We have shown that the developed construction of three-product hydro-cyclone with suggested system of control is able to automatize the process of purification of polluted water solutions from hard particlws and oils. However, it requires further testing.

Введение

Очистка машин, агрегатов и деталей от загрязнений является одной из основных операций ремонтного производства. На долю моечно-очистных работ приходится 3-3,5% от общей трудоемкости ремонта машин [1]. От качества и полноты проведения этой операции зависят культура производства, производительность труда рабочих-ремонтников, эффективность использования оборудования и качество ремонта.

Подавляющее большинство моечных операций на ремонтных предприятиях проводят в машинах погружного или струйного типа с применением моющих растворов, которыми являются водные растворы синтетических моющих средств (СМС). По мере использования моющие растворы насыщаются твердыми загрязнениями и нефтепродуктами, смываемыми с поверхностей очищаемых деталей, что приводит к потере их моющей способности и необходимости их смены. Образующиеся при этом сточные воды представляют существенную экологическую опасность и трудно поддаются очистке в обычных канализационных системах. Одним из основных способов снижения объемов производственных сточных вод является технологическая очистка моющих растворов.

Анализ источников. Очистку моющих растворов от масел и твердых частиц одновременно способны выполнять так называемые трехпродуктовые гидроциклоны. На возможность использования трехпродуктового гидроциклона для очистки загрязненных моющих растворов указывает Н.Ф. Тельнов [2], однако он не приводит каких-либо сведений об их исследовании или практическом применении для этих целей. Отмечается [2, 3], что одним из основных недостатков гидроциклонов такой конструкции являются большие потери моющего раствора с выделяемыми маслами. Для снижения потерь моющих растворов необходимо усовершенствовать конструкцию гидроциклона. Одна из конструкций гидроциклона, позволяющая автоматизировать вывод загрязнений, была предложена в УО БГСХА [4]. В данной конструкции с целью снижения потерь очищаемой жидкости вывод загрязнений саморегулируется при помощи запорного поплавка, установленного в расширенной части внутреннего отводного патрубка. Недостатком гидроциклона такой конструкции является то, что при подаче очищаемой жидкости в гидроциклон на запорный поплавок, наряду с Архимедовой силой, действует давление жидкости в гидроциклоне, прижимающее запорный поплавок к расширенной части внутреннего отводного патрубка и тем самым снижающее надежность работы запорного поплавка, вследствие того что даже при условии заполнения расширенной части отводного патрубка нефтепродуктами поплавок не в состоянии опуститься и открыть патрубок из-за действующего на него давления.

Для устранения данного недостатка нами была предложена усовершенствованная конструкция трехпродуктового гидроциклона с автоматизированным выводом нефтепродуктов [5]. Однако загрязненные моющие растворы не являются смесями с постоянными характеристиками. В растворах в широких пределах меняются свойства и концентрация нефтепродуктов и твердых частиц. В зависимости от назначения гидроциклона могут изменяться требования и к качеству очистки. Поэтому возникает необходимость не только в автоматическом выводе масел, но и в наличии возможности настройки гидроциклона на качество очистки. Данная конструкция гидроциклона такой возможности не имеет. Кроме того, в ней не устранен основной недостаток известных конструкций трехпродуктового гидроциклона - существенные потери моющего раствора вместе с выделенными загрязнениями.

Водные растворы СМС являются хорошими проводниками электрического тока, а масляные загрязнения, смываемые с очищаемых изделий и переходящие в объем моющих растворов, относятся к диэлектрикам. На основе использования этих свойств компонентов загрязненного моющего раствора была запатентована усовершенствованная конструкция трехпродуктового гидроциклона с автоматизированным выводом нефтепродуктов [6], обеспечивающая согласованное открывание и закрытие отводных патрубков по электрическому сигналу, поступающему с контактов, установленных внутри гидроциклона в зоне образования масляного отстоя. В данном гидроциклоне для управления выводом выделенных загрязнений на каждом из отводных патрубков установлены электромагнитные клапаны, управляемые контактами. Схема гидроциклона представлена на рис. 1.

Рис. 1. Автоматизированный трехпродуктовый гидроциклон.

Методы исследования. В качестве сигнала управления использовалось электрическое сопротивление жидкости, для измерения которого необходимо иметь амперметр, вольтметр и источник тока. Проведенные нами исследования [7] по измерению электрического сопротивления пространства между контактами во вращающейся эмульсии, состоящей из моющего раствора и отработанного моторного масла, подтвердили возможность использования данного свойства жидкости для автоматизации процесса вывода выделенных загрязнений из гидроциклона. Проведенные измерения показали, что с повышением концентрации масел происходит увеличение сопротивления в зазоре между контактами. Причем при достижении в эмульсии концентрации масла в 60% происходит резкое увеличение сопротивления.

В результате проведения исследований [8] нами были определены оптимальные параметры контактов, устанавливаемых под крышкой гидроциклона.

Для дальнейших исследований по качеству очистки загрязненных моющих растворов нами по запатентованной конструктивной схеме [6] был изготовлен трехпродуктовый гидроциклон с управляемым выводом выделенных загрязнений, общий вид которого представлен на рис. 2.

Рис. 2. Общий вид автоматизированного трехпродуктового гидроциклона: 1 - крышка гидроциклона; 2 - колпак; 3 - контакты.

На рисунке показаны гидроциклон в сборе, а также конусная крышка 1 с устанавливаемым в ней отводным патрубком для масел 2 и закрепленные на них контакты 3.

гидроциклон очистка раствор масло

Основная часть

Гидроциклон (рис. 1) работает следующим образом. При подаче в него жидкости, являющейся проводником электрического тока, зазор между контактами замыкается и электромагнитный клапан вывода масел закрывается, а клапаны вывода очищенной жидкости и шлама открываются. Выделяемые в процессе очистки масла скапливаются под крышкой и, являясь диэлектриком, разрывают электрическую цепь, что приводит к открытию электромагнитного клапана вывода масел.

При этом два других электромагнитных клапана закрываются, что приводит к увеличению давления внутри гидроциклона.

При повышении давления скопившиеся масла вытесняются через открытый электромагнитный клапан вывода нефтепродуктов.

При полном выводе нефтепродуктов электрическая цепь снова замыкается, электромагнитный клапан вывода масел закрывается, а остальные электромагнитные клапаны открываются.

Для реализации данной системы управления нами была разработана электрическая схема, представленная на рис. 3, и по ней собрана соответствующая система автоматизированного управления работой трехпродуктового гидроциклона.

Рис. 3. Электрическая схема автоматизированного трехпродуктового гидроциклона: 1 - блок управления; 2 - стабилизатор источника питания; 3 - корректировка.

Блок управления работой электромагнитных клапанов 1 собран на базе транзистора КТ827. Сигнал о снижении сопротивления передается в блок управления работой клапанов 1, который представляет собой схему транзисторного ключа, собранного на транзисторе Т1. При снижении сопротивления между контактами напряжение на базе Т1 снижается, в результате чего транзистор Т1 закрывается, что приводит к срабатыванию исполнительного реле KV1. В результате этого ключ SF1 открывается и отключает исполнительное реле KV2. Это приводит к переключению ключей SF2 в противоположное положение, в результате чего электромагнитный клапан вывода выделенных нефтепродуктов ЭМК1 закрывается, а клапаны вывода очищенной жидкости ЭМК2 и шлама ЭМК3 открываются. Для устойчивой работы блока управления 1 и стабилизации сигнала используется стабилизатор источника питания 2, выполненный по стандартной схеме.

При увеличении электрического сопротивления между контактами (накопление нефтепродуктов) напряжение на базе транзистора Т1 повышается, что приводит к переключению элементов электрической схемы в первоначальное положение.

В данной системе предусмотрена настройка автоматизированного трехпродуктового гидроциклона на различное качество очистки. Для этого необходимо изменить значение сопротивления, при котором будет срабатывать система автоматизации, при помощи регулируемых резисторов R1-R3. Сопротивление R3 предназначено для более грубой настройки, а R1 и R2 для тонкой подстройки на заданное значение. Проверка значения электрического сопротивления, при котором будет происходить открытие электромагнитного клапана вывода нефтепродуктов, возможно в режиме «корректировка» 3 при помощи переключения соответствующего ключа.

Резисторы R4 и R5 являются ограничителями тока базы транзистора Т1, предохраняющими его выход из строя при установке резисторов R1-R3 на ноль.

Работоспособность электрической схемы управления трехпродуктовым гидроциклоном проверялась на лабораторной установке, описанной ранее [9]. На начальной стадии в гидроциклон подавалась вода температурой 20 ± 1°С. При заполнении гидроциклона водой клапаны срабатывали, и из патрубка отвода чистого продукта и шлама истекала вода, а патрубок отвода масел был закрыт. При отключении подачи по мере опустошения гидроциклона между контактами появлялся воздух, являющийся диэлектриком, электромагнитный клапан вывода масел автоматически открывался, а клапаны вывода шлама и очищенного моющего раствора закрывались. При повторном заполнении гидроциклона водой клапаны снова срабатывали.

Аналогичный эксперимент, проведенный с использованием смеси воды и отработанного масла также подтвердил работоспособность созданной системы. Однако данная система автоматизации требует проверки на моющих растворах разной концентрации СМС, с разными температурами растворов, разными режимами работы и концентрациями масел и твердых частиц.

Заключение

Разработанная конструкция трехпродуктового гидроциклона с предложенной системой управления способна автоматизировать процесс очистки загрязненных водных растворов СМС от твердых частиц и масел, однако она требует дальнейшей проверки и отработки.

Литература

1. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве: учеб. пособие / В.И. Черноиванов [и др.]; под общ. ред. В.И. Черноиванова. 2-е изд. Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003. 992 с.

2. Тельнов, Н.Ф. Технология очистки сельскохозяйственной техники / Н.Ф. Тельнов. М.: Колос,1973. 296 с.

3. Нефедов, Б.Б. Гидроциклонная очистка моющих растворов / Б.Б. Нефедов, А.Ф. Тельнов // Опыт применения новых моющих средств: сб. докладов семинара / ГОСНИТИ, М., 1973. С. 101-108.

4. Трехпродуктовый гидроциклон: пат. 3231 Респ. Беларусь, МПК С 02F 1/00, В 04С 11/00 / Е.И. Мажугин, А.Н. Карташевич, С.В. Глаз; заявитель Бел.гос. с/х акад. №19980898; заявл. 29.09.1998; опубл. 30.03.2000 // Афіцыйны бюл. / Нац. Центр iнтэлектуал. уласнасцi. 2000. №2. С. 86.

5. Трехпродуктовый гидроциклон: пат. 11792 Респ. Беларусь, МПК C 02F 1/00, B 04C3/04. / Е.И. Мажугин, А.Л. Казаков, А.В. Пашкевич; заявитель Бел. гос. с/х акад. №а20060973; заявл. 10.04.2006; опубл. 30.06.2008 // Афіцыйны бюл. / Нац. Центр iнтэлектуал. уласнасцi. 2008. №2. С. 71.

6. Трехпродуктовый гидроциклон: пат. 5479 Респ. Беларусь, МПК B 04C5/00. / Е.И. Мажугин, А.В. Пашкевич, А.Л. Казаков, М.В. Левкин; заявитель Бел. гос. с/х акад. № u20080838; заявл. 11.11.2008; опубл. 30.08.2009 // Афіцыйны бюл. / Нац. Центр iнтэлектуал. уласнасцi. 2009. №4. С. 187.

7. Мажугин, Е.И. Экспериментальное определение параметров электрического датчика для автоматизации управления выведением масел из трехпродуктового гидроциклона / Е.И. Мажугин, А.В. Пашкевич // Межведомственный тематический сборник / РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации с/х». Минск, 2009. Вып. 43. С. 133-139.

8. Мажугин, Е.И. Результаты определения сопротивления моющих растворов / Е.И. Мажугин, А.В. Пашкевич // Экологические аспекты механизации растениеводства: XIII международный симпозиум, посвященный 60-летию со дня образования факультета механизации сельского хозяйства, Горки, 12-14 сент. 2007 г. / Белорус. гос. с/х академия; редкол.: А.Р. Цыганов [и др.]. Минск, 2007. С. 174-179.

9. Мажугин, Е.И. Лабораторные исследования по определению производительности трехпродуктового гидроциклона / Е.И. Мажугин, А.В. Пашкевич // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 60-летию кафедры «Трактора и автомобили». Горки, 24-25 сент. 2009 г. С. 149-156.

Размещено на Allbest.ru