Характеристика технологического комплекса фильтрования как управляемого объекта

На процесс фильтрования существенное влияние оказывают количественные и качественные показатели входного потока пульпы, состояние узлов вакуум-фильтра, технические параметры вакуум-фильтра.

Технологический комплекс фильтрования как управляемый объект может быть представлен в следующем виде (рис. 2.2.)

Рис. 2.2 К описанию процесса фильтрования как управляемого объекта

Технологический комплекс фильтрования как управляемый объект характеризуется следующими параметрами.

А. входные: объемный расход пульпы в вакуум-фильтр Q; плотность пульпы (содержание твердого) δ; гранулометрический состав α_-0.074; температура пульпы Т; вязкость пульпы μ; частота вращения дисков вакуум-фильтра n; значение вакуума P; удельное сопротивление фильтровальной ткани r_фт; давление воздуха на отдувку P_в;

Б. выходные: производительность по кеку Q_к; влажность кека w_k; плотность фильтра и перелива δ_ф; δ_п; объемный расход фильтра и перелива Q_ф; Q_п; мутность слива сгустителя (содержание твердого) М_сл; высота слоя кека h_к; уровень фильтра в ресивере h_р;

Управляемыми параметрами обычно служат производительность вакуум-фильтра по кеку Q_к и w_k влажность кека.

Управляющими воздействиями могут служить вакуум р и частота вращения дисков вакуум-фильтра n. Эффективным управляющим воздействием может служить температура пульпы в питании T, поскольку от нее сильно зависит вязкость пульпы. Однако вакуум стараются поддерживать на максимально возможном уровне, а использование в качестве управляющего воздействия температуры пульпы экономически невыгодно. Таким образом, единственным управляющим воздействием является изменение частоты вращения дисков вакуум фильтров.

Основные возмущающие воздействия – объемный расход пульпы в вакуум-фильтр Q, ее плотностьδ, гранулометрический состав α_-0.074, температура T и вязкость μ.

К помехам можно отнести изменение удельного сопротивления фильтровальной ткани r_ф, в следствии старения и износа.

Возможные каналы управления: «частота вращения вакуум-фильтра – производительность вакуум-фильтра по кеку»; «частота вращения дисков вакуум-фильтра – влажность кека»; «частота вращения дисков вакуум-фильтра – высота слоя кека на дисках».

Как управляемый объект вакуум-фильтр является нелинейным объектом, но по основным каналам связи его статические характеристики можно линеаризовать в рабочих диапазонах параметров процесса.

На рис. 2.3. показаны экспериментальные статические характеристика дискового вакуум-фильтра по основным каналам управления «частота вращения дисков вакуум-фильтра – влажность кека» и «частота вращения вакуум-фильтра – производительность вакуум-фильтра по кеку»

Рис. 2.3Статические характеристика дискового вакуум-фильтра по основным каналам управления «частота вращения вакуум-фильтра – удельная производительность вакуум-фильтра q» и «частота вращения дисков вакуум-фильтра – влажность кека»

Экспериментально установлено, что зависимость удельной производительности q_уg и высоты слоя кека на дисках h_k от частоты вращения дисков носят нелинейный характер и описываются следующими уравнениями:

; (2.1.)

. (2.2.)

Зависимость влажности кека от частоты вращения дисков линейна и описывается уравнением:

, (2.3.)

Где - переменный коэффициент, изменяющийся в пределах 0,3 – 0,5 %/об/мин.

На рис. 2.4., 2.5 показаны статические характеристики, полученные при пилотных испытаниях керамического вакуум-фильтра.

Рис. 2.4. Зависимость влажности кека от удельной производительности фильтра.

Рис. 2.5 зависимость удельной производительности фильтра от содержания твердого в питании

Исследования динамических свойств дисковых вакуум-фильтров показали, что вакуум-фильтр по разным каналам связи можно аппроксимировать передаточными функциями первого или второго порядка с запаздыванием, ниже приведены экспериментальные передаточные функции дискового вакуум-фильтра по следующим каналам связи:

а) по каналу «частота вращения дисков – производительность по кеку»

; (2.4.)

б) по каналу «плотность пульпы в питании – производительность по кеку»

; (2.5.)

в) по каналу «температура пульпы в питании – производительность по кеку»

; (2.6.)