SE520744C2 - Förfarande och anordning för indikering av ett oönskat drifttillstånd vid en centrifugalseparator - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 35 40 . , . . .- 520744 2 vid en sådan centrifugalseparator som intermittent tömmer slam.

Den kända anordningen innefattar en vibrationsavkännande piezo- kristall som är placerad på skyddshöljet sä att den träffas av eventuellt läckande vätskeflöde. När piezokristallen träffas av droppar utslungade från den roterande centrifugrotorn avger den en elektrisk signal som utnyttjas för aktivering av en alarm- anordning. Emellertid har den kända anordningen ej kommit till praktisk användning, troligtvis på grund av att den har visat sig vara otillförlitlig.

Centrifugalseparatorn kan för vissa applikationer, t ex rening av olja från mindre mängder av vatten och slam, vara försedd med tre utlopp för avledning av tre komponenter ut ur sepa- reringskammaren, nämligen ett lättfasutlopp för en lätt kompo- nent såsom olja, ett tungfasutlopp för en tung komponent såsom vatten och ett utlopp för en slamkomponent. Om vattenmängden som utsepareras är en liten bråkdel av den utseparerade olje- mängden är tungfasutloppet vanligen försett med en intermittent öppnande ventil för satsvis avledning av ackumulerad tungfas (vatten). Av samma skäl som redovisades ovan i samband med centrifugalseparatorn med intermittent öppnande ventilslid för slamtömning måste tungfasutloppets ventil vara tät mellan öppningstillfällena för att inte ett oönskat drifttillstánd ska uppstå hos centrifugalseparatorn eller för att en värdefull produkt inte skall gå förlorad.

För vissa andra applikationer, t ex rening av vätskeblandningar från stora mängder slam, har centrifugalseparatorn vanligen ett tömningsorgan som kontinuerligt tömmer separerat slam från separeringskammaren medelst ett flertal munstycken, vilka är fördelade omkring centrifugrotorn på dess radiellt yttersta del. I detta fall uppstår ett oönskat drifttillstánd hos centrifugalseparatorn om slamflödet genom munstyckena ökar på grund av förslitning av dessa, eller om slamflödet minskar pà grund av igensättning av ett eller flera munstycken. Både förslitning och igensättning av munstyckena medför försämrat separeringsresultat.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett tillförlitligt enkelt förfarande för indikering av ett oönskat drifttillstånd hos en centrifugalseparator av det 10 l5 20 25 30 35 40 . | - . .f 520744 . , . . . . inledningsvis angivna slaget.

Detta ändamäl uppnås med ett förfarande som kännetecknas av att vätskeblandningens flöde genom tillförselledningen åtminstone väsentligt minskas frän vätskeblandningens normalflöde under en förutbestämd tidsperiod och vätskefasens flöde genom utlopps- ledningen åtminstone väsentligt minskas från vätskefasens normalflöde under samma tidsperiod, att förloppet av tryckets förändring i utloppsledningen från det normala driftstrycket avkänns under nämnda förutbestämda tidsperiod, och att en felsignal genereras i beroende av nämnda avkända tryckföränd- ringsförlopp när detta avviker fràn ett förväntat normalt tryckförändringsförlopp.

Nämnda förutbestämda tidsperiod ska endast omfatta någon eller nägra få sekunder.

När centrifugalseparatorn är ny och förekommande ventiler och vätskemunstycken är nya kan nämnda förväntade normala tryck- förändringsförlopp lätt bestämmas genom empiriska testkörning- ar. Alternativt kan nämnda tryckförändringsförlopp naturligtvis bestämmas genom teoretiska beräkningar.

Beroende pà hur centrifugalseparatorn är beskaffad kan det förväntade tryckförändringsförloppet bestämmas under olika förutsättningar. T ex kan vätskefasens flöde genom utloppsled- ningen och/eller vätskeblandningens flöde genom tillförselled- ningen eller bäda flödena avstängas under nämnda förutbestämda tidsperiod.

När den andra av de separerade komponenterna utgörs av slam kan centrifugalseparatorns andra utlopp bildas av ett slamtömnings- organ för intermittent tömning av slammet. Vidare bildar centrifugrotorn en utloppskammare för nämnda ena komponent och anordnad i ut- är en skalskiva, som bildar nämnda ena utlopp, loppskammaren. I detta fall genereras lämpligen felsignalen om trycket i utloppsledningen minskar till ett förutbestämt làgt tryck under nämnda förutbestämda tidsperiod. Nämnda förutbe- stämda làga tryck väljs så att om slamtömningsorganet fungerar som det ska och ej läcker mellan tömningstillfällena ska tryck- et i utloppsledningen ej hinna minska till nämnda làga tryck 10 15 20 25 30 35 40 . . f . . u 520744 4 under nämnda förutbestämda tidsperiod.

Lämpligen påbörjas nämnda förutbestämda tidsperiod, under vilken nämnda tryckförändringsförlopp i utloppsledningen av- känns, så snart som centrifugalseparatorn har återgått till ett förväntat normalt drifttillstånd efter ett slamtömningstill- fälle.

Alternativt kan centrifugalseparatorns andra utlopp bildas av ett slamtömningsorgan för kontinuerlig tömning av slammet. I detta fall genereras felsignalen lämpligen om under nämnda förutbestämda tidsperiod trycket i utloppsledningen minskar med en hastighet som skiljer sig från en förväntad normal tryck- minskningshastighet. För att trycket i utloppsledningen ej ska minska alltför snabbt till omgivningstrycket under nämnda förutbestämda tidsperiod bör flödet genom tillförselledningen ej helt avstängas utan reduceras till ett känt flöde före- trädesvis till ett flöde som är lika stort som det totala flödet ut genom munstyckena under normala driftsförhàllanden med korrekt fungerande munstycken.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en enkel tillförlitlig anordning för indikering av ett oönskat drifttillstånd hos en centrifugalseparator av det inledningsvis angivna slaget.

Detta ytterligare ändamål uppnås med en anordning som känne- tecknas av en inloppsventil belägen i tillförselledningen, vilken inloppsventil är inställbar mellan ett helt öppet och ett helt stängt ventilläge, varvid inloppsventilen är inställt i öppet normalt ventilläge för genomsläppning av ett normalt flöde i tillförselledningen under normal drift av centrifugal- separatorn, och en styrenhet, som är inrättad att i beroende av trycksensorn aktivera signaldonet att generera felsignalen om trycksensorn under en förutbestämd tidsperiod under drift av centrifugalseparatorn avkänner ett tryckförändringsförlopp i utloppsledningen som skiljer sig från ett förväntat normalt tryckförändringsförlopp, när inlopps - och utlcppsventilerna under nämnda förutbestämda tidsperiod är inställda i ventil- lägen, som åtminstone väsentligt minskar flödena i tillförsel- och utloppsledningarna från nämnda normala flöden. 10 l5 20 25 30 35 40 520744 5 När den andra av de separerade komponenterna utgörs av slam kan centrifugalseparatorns andra utlopp bildas av ett slamtömnings- organ för intermittent tömning av slammet. Vidare bildar centrifugrotorn en utloppskammare för nämnda ena komponent och är en skalskiva, som bildar nämnda ena utlopp, anordnad i ut- loppskammaren. I detta fall är styrenheten företrädesvis inrät- tad att i beroende av trycksensorn aktivera signaldonet att generera felsignalen om trycksensorn under nämnda förutbestämda tidsperiod avkänner ett tryck i utloppsledningen som under- stiger ett förutbestämt tryck, som är lägre än ett normalt driftstryck i utloppsledningen.

Alternativt kan centrifugalseparatorns andra utlopp bildas av ett slamtömningsorgan för kontinuerlig tömning av slammet. I detta fall är styrenheten företrädesvis inrättad att i beroende av trycksensorn aktivera signaldonet att generera felsignalen om trycksensorn under nämnda förutbestämda tidsperiod avkänner ett tryck i utloppsledningen som minskar med en hastighet som skiljer sig fràn en förväntad normal tryckminskningshastighet.

Med fördel styr styrenheten inloppsventilen för inställning av dess ventilläge, och är styrenheten inrättad att i beroende av trycksensorn aktivera signaldonet för generering av felsignalen och spärra inloppsventilen i stängt ventilläge, om trycksensorn under nämnda förutbestämda tidsperiod avkänner ett tryck- förändringsförlopp i utloppsledningen som skiljer sig oaccepta- belt stort fràn nämnda förväntade normala tryckförändrings- förlopp. Med uttrycket “ett tryckförändringsförlopp i utlopps- ledningen som skiljer sig oacceptabelt stort” avses ett tryck- förändringsförlopp som indikerar ett drifttillstànd hos centri- fugalseparatorn som ger ett ej nöjaktigt separeringsresultat I detta fall ska centri- fugalseparatorn tas ur drift för service eller reparation. eller förorsakar produktförluster.

Styrenheten kan även styra utloppsventilen för inställning av dess ventilläge.

Istället för att ställa in normalflödena och reducerade flöden med hjälp av ventilerna kan flödena naturligtvis även ställas om pà annat sätt t.ex. genom reglering av en tillförselpump. 10 l5 20 25 30 35 40 . . - . m 520744 6 Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till den bifogade ritningen, som visar ett vertikalt tvärsnitt genom en intermittent slamtömmande centrifugalseparator som är försedd med en anordning enligt en utföringsform av upp- finningen.

Ritningen visar en anordning 2 enligt uppfinningen för indike- ring av ett oönskat drifttillstànd hos en centrifugalseparator 4, som i detta exempel är avsedd för separering av slam- och vattenhaltig olja i en lätt första komponent innefattande olja, en tung andra komponent innefattande vatten och en tung tredje komponent innefattande slam. Centrifugalseparatorn innefattar en centrifugrotor 6, som bildar en separeringskammare 8, en tillförselledning 10 för tillförsel av oljan som ska separeras till separeringskammaren 8, en utloppsledning 12 för avledning av separerad olja, och en utloppsledning 14 för avledning av separerat vatten. En stationär oljeskalskiva 16 bildar ett utlopp 18, som kommunicerar med utloppsledningens 12 inre, och sträcker sig radiellt in i en ringformig oljeutloppskammare 20, som bildas av ett U-formigt väggparti 19 fäst på centrifug- rotorn 6. Från oljeskalkammarens 20 botten sträcker sig ett häl 21 genom väggpartiet 19. En stationär vattenskalskiva 22 bildar ett utlopp 24, och sträcker sig radiellt som kommunicerar med utloppsledningens 14 inre, in i en ringformig vattenutlopps- som bildas av kammare 25, centrifugrotorn 6. En axiellt rörlig slidventil 24 är inrättad att intermittent öppna en passage mot ett antal slamutlopp 26 i del. centrifugrotorns 6 radiellt yttersta Indikeringsanordningen 2 innefattar en styrenhet 28, som har elektronisk utrustning för signalbehandling, en utloppsventil 30 i utloppsledningen 12, en trycksensor 32 för avkänning av trycket i utloppsledningen 12 uppströms om utloppsventilen 30, en utloppsventil 33 i utloppsledningen 14, och en inloppsventil 34 i tillförselledningen 10. Trycksensorn 32 är ansluten till styrenheten via en signalledning 36. Inloppsventilen 34, ut- loppsventilen 30 och utloppsventilen 33 är anslutna till Ett signaldon 39 för generering av en larmsignal är ansluten till styrenheten 28 via styrledningar 38, 40 respektive 41. styrdonet 28 via en signalledning 42. 10 15 20 25 30 35 40 . » v . .u 520744 7 Under normal drift av centrifugalseparatorn pumpas vätskebland- ningen bestående av slam- och vattenhaltig oljan via till- förselledningen 10 genom inloppsventilen 34, som av styrenheten 28 är inställd i ett öppet normalt ventilläge, t ex helt öppet ventilläge, och vidare in i separeringskammaren 8. I separe- ringskammaren 8 separerar oljan i vätskeblandningen radiellt inåt och strömmar till oljeutloppskammaren 20, från vilken oljan strömmar vidare genom oljeskalskivans 16 utlopp 18 och via utloppsledningen 12 genom utloppsventilen 30, som av styr- t ex helt öppet ventilläge. Hålet 21 från utloppskammaren 20 kan ha en enheten är inställd i ett öppet normalt ventilläge, betydlig flödeskapacitet.

Vatten i vätskeblandningen separerar i separeringskammaren 8 radiellt utåt och strömmar till vattenutloppskammaren 25, från vilken vattnet strömmar vidare genom vattenskalskivans 22 utlopp 24 och via 33, t ex helt öppet ventilläge. Om vätskeblandningens vattenhalt är utloppsledningen 14 genom utloppsventilen som ävenledes är inställd i ett öppet normalt ventilläge, låg kan vattnet som ackumuleras i vattenskalkammaren 25 satsvis tömmas genom intermittent öppning av utloppsventilen 33.

Slam i vätskeblandningen separerar radiellt utåt i separerings- kammaren 8 och ackumulerar i separeringskammarens 8 radiellt yttersta del. Intermittent öppnas slidventilen 24 kortvarigt, normalt med en eller flera timmars intervall, varigenom det ackumulerade slammet och övrig vätska i separeringskammaren 8 slungas ut genom slamutloppen 26.

Under normal drift avkänner styrenheten 28 med hjälp av tryck- sensorn 32 ett normalt driftstryck i utloppsledningen 12. Så snart som centrifugalseparatorn 4 återgått till ett förväntat normalt drifttillstånd efter ett slamtömningstillfälle kon- trollerar indikeringsanordningen 2 enligt uppfinningen drift- tillstàndet hos centrifugalseparatorn 4 på följande sätt.

Styrenheten 28 stänger i stort sett samtidigt inloppsventilen 34 och utloppsventilerna 30 och vid behov även utloppsventilen 33 under en förutbestämd tidsperiod, som omfattar någon eller kan få till följd att trycket i ut- loppsledningen 12 temporärt ökar något över driftstrycket. Om några få sekunder. Detta t ex slidventilen 24 är otät kommer separeringskammarens 8 fria lO 15 20 25 . . = , m 520744 8 vätskeyta 44 att förflyttas radiellt utàt och oljan i olje- utloppskammaren 20 att dräneras genom hålet 21, vilket medför att trycksensorn 32 avkänner en tryckminskning. Denna tryck- minskning sker snabbare ju större läckaget är förbi slidventi- len 24.

Om trycket i oljeutloppsledningen 12 hinner minska under nämnda tidsperiod till ett förutbestämt làgt tryck, relativt stort läckage, som indikerar ett aktiverar styrenheten 28 signaldonet 39 för generering av en larmsignal. Centrifugalseparatorn 4 kan dock vara i drift ytterligare en tid med nöjaktigt resultat. Om trycket i oljeutloppsledningen 12 hinner minska under nämnda tidsperiod till ett ännu lägre tryck, som indikerar ett oacceptabelt stort läckage, aktiverar styrenheten 28 signal- donet 39 för generering av en larmsignal och håller inloppsven- tilen 34 stängd även efter utgången av nämnda förutbestämda tidsperiod. I detta fall tas centrifugalseparatorn 4 ur drift för service eller reparation.

Istället för att avkänna trycket efter en viss förutbestämd tidsperiod är det fullt möjligt att inom ramen för föreliggande uppfinning avkänna tryckföràndringsförloppet kontinuerligt eller vid ett flertal tidpunkter under en förutbestämd tids- period och jämföra avkänt tryckförändringsförlopp med ett tryckförändringsförlopp under normala driftsförhàllanden.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 . . « , , n 520744 Patentkrav

1. Förfarande för indikering av ett oönskat drifttillstànd hos en centrifugalseparator (4) som innefattar en centrifugrotor (8), en tillförselled- för tillförsel av en vätskeblandning som ska separe- (6), vilken bildar en separeringskammare ning (10) ras till separeringskammaren, vilken vätskeblandning innehåller minst tvà komponenter, minst tvà utlopp (l8,26) för avledning av var sin separerad komponent ut ur separeringskammaren, var- vid det ena utloppet (18) är anordnat för avledning av en se- parerad vätskefas innefattande den ena komponenten, och en ut- loppsledning (12), vars inre kommunicerar med nämnda ena utlopp (18), varvid ett normalt driftstryck i utloppsledningen (12) avkänns under drift av centrifugalseparatorn (4), när ett normalflöde av vätskeblandningen råder i tillförselledningen (10) och ett normalflöde av vätskefasen råder i utloppsledning- en (12), kännetecknat av att vätskeblandningens flöde genom (10) vätskeblandningens normalflöde under en förutbestämd tidsperiod tillförselledningen åtminstone väsentligt minskas från och vätskefasens flöde genom utloppsledningen (12) åtminstone väsentligt minskas fràn vätskefasens normalflöde under samma tidsperiod, att förloppet av tryckets förändring i utloppsled- ningen fràn det normala driftstrycket avkänns under nämnda förutbestämda tidsperiod, och att en felsignal genereras i beroende av nämnda avkända tryckförändringsförlopp när detta avviker från ett förväntat normalt tryckförändringsförlopp.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att vätskefasens flöde genom utloppsledningen (12) avstängs under nämnda förut- bestämda tidsperiod.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att vätskeblandningens flöde genom tillförselledningen (10) av- stängs under nämnda förutbestämda tidsperiod.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, varvid den andra av l0 l5 20 25 30 35 ~ ning 520744 lO de separerade komponenterna utgörs av slam, centrifugalsepara- torns (24) (4) andra utlopp (26) bildas av ett slamtömningsorgan för intermittent tömning av slammet, (20) är anordnad i utloppskammaren och bildar nämnda centrifugrotorn (6) bildar en utloppskammare skalskiva (16) för nämnda ena komponent, och en ena utlopp (18), kännetecknat av att felsignalen genereras om trycket i utloppsledningen (12) minskar till ett förutbestämt lågt tryck under nämnda förutbestämda tidsperiod.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att nämnda förut- bestämda tidsperiod, under vilken nämnda tryckförändringsför- lopp i utloppsledningen (12) (4) normalt drifttillstànd efter ett slamtömningstillfälle. avkänns, påbörjas sà snart som centrifugalseparatorn har átergátt till ett förväntat

6. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid den andra av de separerade komponenterna utgörs av slam och centrifugalsepara- torns andra utlopp bildas av ett slamtömningsorgan för kon- tinuerlig tömning av slammet, kännetecknat av att felsignalen genereras om under nämnda förutbestämda tidsperiod trycket i utloppsledningen (12) minskar med en hastighet som skiljer sig fràn en förväntad normal tryckminskningshastighet.

7. Anordning för indikering av ett oönskat drifttillstànd hos en centrifugalseparator (4) som innefattar en centrifugrotor (6), vilken bildar en separeringskammare (8), en tillförselled- (10) för tillförsel av en vätskeblandning som ska separe- ras till separeringskammaren, vilken vätskeblandning innehåller minst tvà komponenter, minst tvà utlopp (l8,26) för avledning av var sin separerad komponent ut ur separeringskammaren, (18) separerad vätskefas innefattande den ena komponenten, varvid det ena utloppet är anordnat för avledning av en en ut- loppsledning (12), vars inre kommunicerar med nämnda ena utlopp (18), vilken utloppsventil är inställbar mellan ett helt öppet och en utloppsventil (30) belägen i utloppsledningen (12), ett helt stängt ventilläge, varvid utloppsventilen är inställd 10 l5 20 25 30 35 \ , . . . . 520744 ll i öppet normalt ventilläge för genomsläppning av ett normalt flöde i utloppsledningen under normal drift av centrifugal- separatorn, en trycksensor (32) för avkänning av trycket i utloppsledningen uppströms (39) om utloppsventilen, och ett signal- don för generering av en felsignal, kånnetecknad av en (34) (10), inloppsventil är inställbar mellan ett helt öppet och ett helt inloppsventil belägen i tillförselledningen vilken stängt ventilläge, varvid inloppsventilen är inställt i öppet normalt ventilläge för genomsläppning av ett normalt flöde i tillförselledningen under normal drift av centrifugalsepara- (28), som är inrättad att i beroende av (39) signalen om trycksensorn under en förutbestämd tidsperiod under torn, och en styrenhet trycksensorn (32) aktivera signaldonet att generera fel- drift av centrifugalseparatorn avkänner ett tryckförändrings- förlopp i utloppsledningen (12) som skiljer sig från ett för- väntat normalt tryckförändringsförlopp, när inlopps- och utloppsventilerna under nämnda förutbestämda tidsperiod är inställda i ventillägen, som åtminstone väsentligt minskar flödena i tillförsel- och utloppsledningarna från nämnda norma- la flöden. kännetecknad av att styrenheten (32)

8. Anordning enligt krav 7, (28) är inrättad att i beroende av trycksensorn aktivera (39) känner ett tryckförändringsförlopp i utloppsledningen (12) som signaldonet att generera felsignalen om trycksensorn av- skiljer sig från ett förväntat normalt tryckförändringsförlopp, när utloppsventilen (30) är stängd och inloppsventilen (34) är inställd i ett ventilläge som åtminstone väsentligt minskar (10) flödet i tillförselledningen frán nämnda normalflöde under nämnda förutbestämda tidsperiod.

9. Anordning enligt krav 7, kännetecknad av att styrenheten (28) är inrättad att i beroende av trycksensorn (32) aktivera (39) avkänner ett tryckförändringsförlopp i utloppsledningen (12) signaldonet att generera felsignalen om trycksensorn som skiljer sig fràn ett förväntat normalt tryckförändringsför- lO 15 20 25 30 35 520744 12 lopp, när inlopps- och utloppsventilerna (34,30) är stängda under nämnda förutbestämda tidsperiod.

10. Anordning enligt något av kraven 7-9, varvid den andra av de separerade komponenterna utgörs av slam, centrifugalsepara- torns (4) andra utlopp (26) bildas av ett slamtömningsorgan (6,24) (6) och en för intermittent tömning av slammet, (20) är anordnad i utloppskammaren och bildar nämnda centrifugrotorn bildar en utloppskammare för nämnda ena komponent, skalskiva (16) ena utlopp (18), kännetecknad av att styrenheten (28) är inrät- tad att i beroende av trycksensorn (32) aktivera signaldonet (39) att generera felsignalen om trycksensorn under nämnda förutbestämda tidsperiod avkänner ett tryck i utloppsledningen (12) som understiger ett förutbestämt tryck, som är lägre än ett normalt driftstryck i utloppsledningen.

11. ll. Anordning enligt krav 7 eller 8, varvid den andra av de separerade komponenterna utgörs av slam och centrifugalsepara- torns (4) andra utlopp bildas av ett slamtömningsorgan för kontinuerlig tömning av slammet, kânnetecknad av att styren- (28) aktivera signaldonet (39) heten är inrättad att i beroende av trycksensorn (32) att generera felsignalen om tryck- sensorn under nämnda förutbestämda tidsperiod avkänner ett (12) skiljer sig fràn en förväntad normal tryckminskningshastighet. tryck i utloppsledningen som minskar med en hastighet som

12. Anordning enligt något av kraven 5-7, kännetecknad av att (28) (34) dess ventillàge, och att styrenheten är inrättad att i beroende (32) styrenheten styr inloppsventilen för inställning av av trycksensorn aktivera signaldonet (39) att generera felsignalen och spärra inloppsventilen i stängt ventilläge, om trycksensorn under nämnda förutbestämda tidsperiod avkänner ett tryckförändringsförlopp i utloppsledningen (12) som skiljer sig oacceptabelt stort fràn nämnda förväntade normala tryckför- ändringsförlopp. .~«~ 520744 íï*3 13

13. Anordning enligt något av kraven 7-12, kännetecknad av att styrenheten (28) styr utloppsventilen (34) för inställning av dess ventilläge.