SE510507C2 - Förfarande och anläggning för pneumatisk transport av fasta partiklar - Google Patents

Description

__; » uni .. i |»|,..,Hu1im\n. H ”“:|H| irr-"rut lO 15 20 25 30 35 510 507 ' 12 sådant sätt att tryckluftskällans fria luftflöde har bibehål- lits konstant. Normalt består tryckluftskällan av en “blower", dvs en kompressor med positivt deplacement, varvid denna blower drivs med ett konstant varvtal.

En olägenhet med pneumatiska transportsystem av den indikerade typen är att de har en relativt hög energiförbrukning.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa ett förfaran- de och en anläggning som gör det möjligt att begränsa systemets energiförbrukning, då systemet drivs med varierande material- belastning. Ett ytterligare ändamål är att anvisa ett enkelt sätt att genomföra en reglering som medger en sådan reducering av energiförbrukningen. Ett ytterligare ändamål är att anvisa en enkel teknik för att genomföra en reglering av trycklufts- källæ1,vilken medger en sådan reduktion av energiförbrukningen.

Ett eller flera av dessa ändamål uppnås helt eller delvis med ett förfarande enligt det bilagda självständiga förfarandekra- vet och med anläggningen enligt det bilagda självständiga an- läggningskravet.

Utföringsformer anges i de bilagda osjälvständiga patentkraven.

Trycket kan enkelt och säkert mätas i transportledningen.

Trycket är beroende av materialbelastningen. Man behöver därför inte mäta den varierande mängden material som inmatas i led- ningen. Ett enkelt samband kan etableras mellan tryckluftkäl- lans fria flöde och det avkända trycket, under vissa förutsätt- ningar, såsom att transportlufthastigheten skall vara konstant för de olika förekommande materialbelastningarna.

Tryckluftkâllans fria flöde är proportionellt mot varvtalet för en som tryckluftkälla utnyttjad blower med positivt deplacement.

Varvtalet motsvaras av drivningsfrekvensen för en asynkronmotor som utnyttjas för drivning av blowern. Denna frekvens kan lätt avkännas. Frekvensen kan vidare enkelt regleras med en omforma- 10 15 20 25 30 35 2 510 5Û7 re. Sambandet kan etableras mellan frekvensen och bör-trycket i ledningen. Man kan alltså beräkna ett bör-tryck på basis av av- känd frekvens, och sedan reglera frekvensen så att det avkânda trycket motsvarar bör-trycket.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Fig 1 visar schematiskt en anläggning enligt uppfinningen.

Fig 2 visar samband mellan tryck och frekvens.

Anläggningen innefattar en rörledning 1 vilken har den med pi- len 23 indikerade flödesriktningen. Ledningen är försedd med en inmatningsanordning 2 för fasta partiklar 21 som skall trans- porteras i flödesriktningen 23. Uppströms inmatningsanordningen finns en tryckluftkälla som innefattar en "blower“ 3, dvs en kompressor. I ledningens 1 uppströmsände insläppes omgivnings- luft via en ljuddämpare 4. Blowern 3 är av den typ som har positivt deplacement. Blowern kan bestå av en skruvkompressor vars fria flöde är bestämt av skruvarnas rotationshastighet.

Blowern 3 rotationsdrives av en asynkronmotor 5. Motorn 5 strömförsörjes från ett ställverk 15 via en frekvensomformare 6, som matar motorn 5 med en frekvens som regleras av ett styr- system 7. Styrsystemet 7 emottar information från en eller flera tryckgivare 8 som är anordnade vid rörledningen 1 för att avkänna trycket i rörledningen, företrädesvis i området mellan blowern 3 och materialinmatningsanordningen 2. Mängden material som tillföres systemet via slussmataren 2 definierar en belast- ningsnivà. I utföringsexemplet konstanthàlles lufthastigheten i rörsystemet för de olika belastningsnivàerna som uppkommer.

Man kan anta att ledningen har samma tvärsnittsarea före och efter blowern så att vi kan räkna med lufthastigheterna vl och V2 direkt. Inloppstrycket pl till blowern sättes t ex till 101,3 kPA (normallufttryck). Vi vill behálla v2 som den hastig- 10 15 20 25 30 35 510 so? 'i -4 het som systemet en gång designades för, t ex 33 m/sek. Följan- de gäller för systemet: pl = 101,3 [kPa] p2 = p [kPa] vl = konstanfifl [rn/s] v2 = 33 [rn/s] TI = T [K] '12 = T+dT [K] Det gäller här att varvtalet n är en linjär funlnion av frekvensen fl. Antag att allmänna gaslagen gällec V F- = konstant T Vi ser snabbt över ett par utfall med olika antaganden: .Fall 1 Antag att temperaturbe roendet är svagt, Tl =T2=T samt att vl är direkt proportionellt mot varvtalet som beskrivits ovan ==> v! konstant-fl P2 =P1V_= 171%: klfi z 2 eftersom pl och v2 är konstanter. Nu kan kl enkelt bestämmas men några data för ett typiskt system, tex. for n = 629 rpm vid SO Hz med p2=l50 kPa. =» kl = 3.

Ifiguren nedan visas detta enkla sambandet p' som approximativt gäller vid konstant hastighet v2=33 mls. (I figur: streckad linje - kvadrater).

Fall 2 Antager fortfarande att temperaturberoendet är svagt, Tl=T2=T, dock bestämmer vi vl som funktion av fl genom avläsning direkt ur pumpkurvor för den aktuella blowern. Vi får för det aktuella fallet sambandet p2 i figuren nedan (l figur: heldragen linje - cirklar).

Fall 3 "Exakt" bestämning av det samband som gäller för systemet Konstant hastighet v2=33 mls Inkluderar temperaturenT genom pV/T = konstant, data från pumpkurvor inkl. _ Temperatur. Sambandet mellan p2 och fl ges här av pT, (I figur streckad linje - romber).

En notering: Om vi direkt väljer implementering med Fall 1 - p' , kommer den verkliga hastigheten vid fl = S0 Hz naturligtvis vara V2 = 33 rn/s som sig Vid pg=l 16.? fl=38.9 är den verkliga hastigheten V2 = 30.97. Här går systemet i princip pa tomgang.

I praktiska utföringsformer monterar man flera tryckgivare 8 i rörledningen för säkerhets skull. Som allmän inriktning kan varvtalet för asynkronmotorn varieras i intervallet (l,O:0,5) gånger normalvarvtal , dvs att frekvensen varieras i intervallet 25-50 Hz då ställverket normalt levererar 50 Hz. Minimifrekven- sen 25 Hz är då bestämd med hänsyn till säkerhet mot termisk utmattning och lagerströmmar för asynkronmotorn. 10 20 25 30 35 5 510 507 Ett viktigt särdrag hos uppfinningen är att lufthastigheten i rörledningen kan konstanthállas utan att man behöver direkt mäta lufthastigheten och utan att man behöver mäta den momentana materialbelastningen. Genom att mäta är-trycket och beräkna ett bör-tryck kan man med hjälp av ett samband beräkna det fria flöde som blowern 3 behöver leverera för att upprätthålla has- tigheten i ledningen 1. I den visade konfigurationen kan man då enkelt styra detta flöde genom att inställa en motsvarande drivningsfrekvens för asynkronmotorn, varvid bör-frekvensen beräknas på basis av det bestämda tryckbörvärdet.

Regler-metod f Vaáabler Pb, tryck - börvärde [kPa] P,, lryck - avläst [kPa] F, aktuell frekvens [Hz] Fb, bör frekvens [Hz] damp dämpfaktor [ - ] U,,, ström - avläst hnA] Konstanter C, = 76.3 C, = 6.25 System d, = Rßa] > 0 k, = Real > 0 Flofl = Rßal > 0 låkxnl Pin = Cl + Q* Uín _] ...I [Iikvl Pb, = d,*( k,* F,-(l01.3-F,°,,)) Sekvens S1 Läs av P,,, (ekv. 1) S2 Läs av F, (aktuell frekvens) S3 Bestäm Pb, (ekv.2) S4 templ := abs(P,,-P,,); = 0 : F := F _ > 0 : F: := F,l- F, (templ/damp) ; [minska frekvensen] < 0 : F, := F,+ F, (templ/damp) ; [öka frekvensen] ss Am m1 S1 10 15 20 510 sov 'i iß [sim P_ = c, + c; u: I pk' = d1*( kl* Fl'(10l~3'F1.fl')) l I ekvation 2 ovan bestämms i princip kl ur det ursprungliga systemets driftdata vid max belastning I stort sätt är alla system designade s.a. p2 = 150 kPa vid rnaximal belastning, fl är naturligtvis 50 Hz utan frekvansreglering. Parametrama Floff och dl används för att justera till en p-f samband som ligger närmare tex. den "verkliga kurvan" eller en drift som far bättre ur någon annan synpunkt.

Sàsom ett alternativ till ovan redovisade reglermetoden kan man givetvis försöka avkänna lufthastigheten i rörledningen 1 direkt och kan man reglera blowern för att bibehålla denna 'transportlufthastighet även då materialbelastningen via sluss- mataren 2 sjunker under det maximivärde för vilket den valda transporthastigheten har valts.

Såsom ett annat alternativ kan man få ett mått pà lufthastig- heten i ledningen 2 genom att mäta luftens temperaturförändring dvs genom att mäta temperaturen före och efter blowern.

I utföringsexemplet har vi antagit att blowerns drivningsmotor är en asynkronmotor, så att inloppshastigheten till blowern är direkt proportionell mot denna frekvens. Det bör emellertid stå klart att tryckluftkällan kan ha annat utförande.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 7 vi s¿oso7 P a t e n t k r a v

1. Förfarande för pneumatisk transport av material i form av fasta partiklar i en utspädd fas, genom en rörledning, varvid en varierande materialbelastning av transportflödet etableras genom att partiklarna inmatas i rörledningen med en varierande mängd, och drives längs ledningen av ett luftflöde från en uppströms materialinmatningsstället belägen tryckluft- källa, varvid man för en vald maximal materialbelastning av luftflödet väljer en transportlufthastighet, kännetecknat av 'att man - etablerar, för den valda transportlufthastigheten, ett av materialbelastningen väsentligen oberoende samband mellan tryckluftkällans fria flöde och transportluftflödets has- tighet eller ett däremot svarande tillstànd hos transport- luftflödet, - avkänner transportluftflödets hastighet eller dess mot den- na hastighet svarande tillstànd, - avkänner, direkt eller indirekt, tryckluftkällans fria flöde, - -beräknar, med hjälp av sambandet, ett mot tryckluftkällans fria flöde svarande bör-värde för transportlufthastigheten eller för transportluftflödets nämnda däremot svarande tillstànd, - justerar tryckluftkällans fria luftflöde för att bringa är-värdet pà transportluftflödets hastighet eller nämnda avkända tillstànd, att anpassas till bör-värdet, för etab- lering av en operabel transportlufthastighet som är högst ungefär lika med den valda transportlufthastigheten för den maximala materialbelastningen, även vid material- belastningar som är lägre än den valda maximala material- belastningen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännatecknat av att man justerar transportluftkällans fria flöde för att bringa värdet på transportluftflödets hastighet eller nämnda avkända till- 10 15 20 25 30 35 510 507 ' 8 stànd att anpassas till bör-värdet för etablering av en trans- portlufthastighet som är väsentligen lika med den valda trans- portlufthastigheten för den maximala materialbelastningen även vid materialbelastningar som är lägre än den valda maximala.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att det för den valda transportlufthastigheten, av materialbelast- ningen väsentligen oberoende sambandet etableras som ett sam- band mellan transportluftkållans fria flöde och transportluft- flödets tryck, och att man avkänner trycket i transportluftled- ningen.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att tryck- luftkällan innefattar en kompressor (3) av typen med positivt deplacement, varvid kompressorn har ett roterande pumpelement, varvid tryckluftkällans fria flöde regleras genom varvtals- reglering av kompressorn, som insuger luft av omgivningstryck.

5. Förfarande enligt krav 4,kännetecknat av att kompres- sorns roterande element rotationsdrives av en asynkronmotor (5) vars varvtal beror av frekvensen hos motorns matningsström, och att frekvensen regleras för reglering av tryckluftkällans fria flöde, VEIIS .

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att sambandet korrigeras på basis av avläsning av pumpkurvor för aktuell kompressor.

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att samban- det korrigeras även med hänsyn till luftflödestemperaturer före och efter kompressorn.

8. Anläggning för pneumatisk transport av ett material i formen av fasta partiklar i en utspädd fas, genom en rörledning (1), varvid ledningen innefattar en materialinmatningsanordning (2), och en tryckluftkälla (3) uppströms anordningen (2), kännetecknad av - medel för att pà basis av en vald transportlufthastighet 10 15 20 25 30 35 40 :B - (V2) för en vald maximal materialbelastning av systemet, etablera, för den valda transportlufthastigheten, ett av materialbelastningen väsentligen oberoende samband mellan transportluftkällans fria flöde och transportluftflödets hastighet eller ett däremot svarande tillstànd hos trans- portluftflödet, - medel (8, 6) för avkänning av transportluftflödet med avseende på hastighet eller det nämnda tillståndet, - medel för att direkt eller indirekt avkänna tryckluft- källans fria flöde, - medel för att med hjälp av sambandet beräkna ett mot tryckluftkällans fria flöde svarande bör-värde för trans- portlufthastigheten eller transportluftflödets nämnda tillstànd, och - medel för justering av transportluftkällans fria flöde för att bringa är-värdet pá transportluftflödets hastighet eller nämnda avkända tillstànd att anpassas till bör-värdet för etablering av en operabel transportlufthastighet som är högst ungefär lika med den valda transportlufthastigheten för den maximala materialbelastningen, även vid material- belastningar som är lägre än den valda maximala material- belastningen.

9. Anläggning enligt krav 8, kännetecknad av att tryck- luftkällan innefattar en kompressor (3) med positivt deplace- ment och med en roterbar drivningsaxel varvid kompressorns av- givna fria flöde varierar linjärt med varvtalet, att avkån-_ ningsmedlen är valda att avkänna transportlufttrycket och att sambandet är etablerat mellan kompressorns varvtal och det avkända trycket.

10. Anläggning enligt krav 9, kânnetecknad av att kom- pressorn är driven av en asynkronmotor vars varvtal varierar linjärt med motormatningsströmmens frekvens, att en frekvens- omvandlare är inkopplad mellan asynkronmotorn och dess kraft- källa,och att frekvensomformaren(6) är styrd av styrnings- medlen (7) med ledning av avkänt tryck, varvid sambandet är etablerat mellan frekvens och tryck, och varvid tryckluftkäl- lans fria flöde motsvaras av frekvensomformarens producerade frekvens.