FI73834C - System foer maetning av baeddnivaon i en virvelbaedd. - Google Patents

Description

73834 Järjestelmä leijukerroksen kerroskorkeuden määrittämiseksi -System för mätning av bäddnivan i en virvelbädd Tämä keksintö liittyy järjestelmään leijukerroksen kerroskorkeuden määrittämiseksi leijukerrosreaktoriin sovitettujen paineantureiden avulla, johon järjestelmään kuuluu ensimmäiset paineen ilmaisevat välineet, jotka on sijoitettu paineistetun kerroksen pohjan läheisyyteen, toiset paineen ilmaisevat välineet, jotka on sijoitettu leijukerroksen yläpuolelle, kolmannet paineen ilmaisevat välineet, jotka on sijoitettu ensimmäisten ja toisten paineen ilmaisevien välineiden välille, siten että ne ovat leijukerroksen sisällä.

Leijukerroksen pinnantason määrittämiseen on käytetty erilaisia menetelmiä. Tällaisissa menetelmissä joudutaan tyypillisesti käyttämään useita paineantureita, jotka on yhdistetty pienin välimatkoin sijoitettuihin painehavainto-paikkoihin. Kerroksen pinnan yläpuolella olevat paineanturit havaitsevat suunnilleen saman paineen. Jos paineanturi ilmaisee korkeamman paineen kuin välittömästi sen yläpuolella oleva paineanturi, tiedetään, että kerroksen pinta on näiden kahden paineanturin välillä. Edelliseen menetelmään liittyy monia haittoja, koska siinä tarvitaan suuri määrä paineantureita, havaintopaikkoja ja ilmaisulinjoja, ja systeemin erotuskyvyn määrää vierekkäisten painehavaintopaikkojen välinen etäisyys.

Edellisestä johtuen on ollut tarvetta kehittää järjestelmä, joka tarkasti määrittää leijukerrosreaktorin pinnantason minimimäärällä paineantureita.

Tämä keksintö ratkaisee tekniikan tasoon liittyvät edellä mainitut sekä muut ongelmat siten, että ensimmäiset, toiset ja kolmannet paineen ilmaisevat välineet muodostavat signaaleja, jotka edustavat vallitsevaa painetta (PB, P-p 3a Pj) kussakin niitä vastaavassa havaintopaikassa, sekä että järjestelmään kuuluu logiikkavälineet leijukerroksen 2 73834 kerroskorkeutta X edustavaan suhteeseen ( P3 - P-j) verrannol- <Pb - Pi> lisen signaalin muodostamiseksi.

Paineanturit sijoitetaan kerroksen pohjalle, suunnilleen kaksi ja puoli metriä (8') jakolevyn yläpuolelle ja yhteen tai useampaan paikkaan tällä välillä. Koska paineen muutos leijukerrosreaktorissa on jotakuinkin lineaarinen kerroksen korkeuden suhteen, ja koska tämä paineenmuutos on paljon suurempi leijukerroksen sisällä kuin kerroksen yläpuolella, näitä mittauksia voidaan hyödyntää tavallisella suoraviivaisella yhtälöllä y = mx+b leijukerroksen pinnantason määrittämiseksi. Tämä suoritetaan käyttämällä toimintalohkoja erityisessä logiikkajärjestelyssä muodostamaan leijukerroksen syvyyttä edustavan antosignaalin.

Oheisessa piirustuksessa kuva 1 esittää kaaviomaisesti leijukerrosta, jossa käytetään keksinnön mukaista kerroskorkeuden tasomittaus järjestelmää ja kuva 2 esittää kaaviomaisesti tässä keksinnössä käytettyä logiikkajärjestelyä.

Oheiseen piirustukseen viitaten, kuva 1 kuvaa kaaviollista leijukerrosreaktoria 5 keksinnön mukaisesti asennettunne paineantureineen 12, 14, 16 ja 18.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa käytetään leijukerroksen 3 yläpuolella sekä pohjan 2 läheisyydessä olevien paineantureiden 12 ja 14 ohella kahta, kerroksen 3 sisällä olevaa anturia, nimittäin antureita 16 ja 18. Anturin 16 korkeus pohjan 2 yläpuolella on merkitty d ja anturin 18 merkitty d', ja kerroskorkeus on X. Esimerkinomaisesti voidaan arvoksi d antaa 8 tuumaa, noin 20 cm, ja arvoksi d' 2 jalkaa, siis noin 60 cm, mutta nämä arvot valitaan käytännössä niin, että ne ovat lähellä kulloisessakin reaktorissa käytettävää kerroskorkeusaluetta. Niinpä arvot d ja d' valitaan käytännössä reaktorin todellisia käyttöolosuhteita vastaavasti. On ilmeistä, että arvot d ja d' on valittu jäljempänä kuvattavan tasonilmaisen 22 mukaan siten, että mikäli paine-ero pohjalta vapaatilaan on suurempi kuin 30", siis noin 750 vesi-mm, jolloin leijukerroksen kerroskorkeus tulee olemaan

Il 3 73834 ainakin 2 jalkaa jakolevyn 2 yläpuolella, siirtokytkin 24 yhdistää paineanturin 18 logiikkapiiriin paineanturin 16 tilalle, sillä mitä lähempänä paineanturi on sille suunniteltua mittausaluetta, sitä tarkempi on myös absoluuttinen mittaustulos .

Pohjan 2 läheisyydessä mitatusta paineesta käytetään symbolia Pg, vapaatilassa mitatusta paineesta symbolia PT, ja kerroksen sisällä keskivälissä mitatusta paineesta Pd tai P^· riippuen siitä onko paine mitattu korkeudessa d tai d' pohjaan nähden, paine P^ ja P^i vastaa jäljempänä selityksessä käytettyä symbolia Pj. Leijukerroksen kerroskorkeus on X ja anturin 14 korkeus pohjasta on h. Ilman tiheys on merkitty Sj ja kerroksen Sk.

On yleisesti tunnettua että paine jossakin leijukerroksen määrätyssä kohdassa, kuten pohjan läheisyydessä tai mielivaltaisessa kohdassa kerroksen sisällä, on yhtä suuri kuin paine kerroksen yläpuolella plus mittauspisteen yläpuolella olevan kerrosaineen paino. Niinpä voidaan pohjan kohdalla oleva paine ilmaista seuraavasti: PB = PT + (h-X)Si + XSk (1)

Samalla tavalla on paine P<j mielivaltaisella etäisyydellä d pohjan yläpuolella pd = pT + (h-XJSj + (X-d)Sk (2) Vähentämällä yhtälö (2) yhtälöstä (1) saadaan PB - Pd = dSk (3)

Yhtälö (1) voidaan myös kirjoittaa seuraavaan muotoon pB - PT = (h-XJSj + XSk (4) 4 73834

Koska Si >> Sk ja siksi (h-X)Si >> XSk on (h-X) Si = O (5)

Substituoimalla yhtälö (5) yhtälöön (4) ja kertomalla arvolla d saadaan <PB -PT)d - (XSk)d (6)

Jakamalla yhtälö (6) yhtälöllä (3) saadaan (PB - PT)d = (XSk)d PB - Pd Sk d (7) tai X = (PB -PT) d PB -pd (8> ja vastaavasti X = (PB -PT) d' PB "Pd' <9>

Kerroskorkeutta X vastaava signaali saadaan kuviossa 2 esitetyn tyyppisellä logiikkajärjestelmällä 10, joka sisältää tarvittavat vähennys-, kerto- ja jakolohkot yhtälöä (9) vastaavasti.

Viitaten sitten piirustuksen kuvaan 2, joka kuvaa tämän keksinnön edullista suoritusmuotoa kuitenkaan rajoittamatta keksintöä pelkästään siihen, ja joka esittää kaavion muodossa logiikkapiiriä 10, jotka käytetään määrittämään leijuker-roksen pinnantaso 4. Kuvassa näkyy edellä mainitut neljä paineanturia 12, 14, 16 ja 18 paineen mittaamiseksi kerroksen eri tasoilla kuten edellä mainittiin.

Paineantureiden 12 ja 24 annot on vastaavasti liitetty vähennystoimintalohkon 20 positiiviseen ja negatiiviseen ot-

II

5 73834 toon. Vähennystoimintalohkon 20 muodostama antosignaali edustaa paine-eroa kerrosalueen yläpuolelta kerroksen pohjalle. Tämä signaali tuodaan korkean ja matalan tason ilmaisimeen 22, joka on esiasetettu toimimaan, kun siihen tuotu ottosig-naali on yhtä suuri tai suurempi kuin 750 mm (30") vesipai-netta. Siten tasonilmaisin 22 muodostaa "korkean" antosignaa-lin, kun paine-ero kerroksen pohjan ja vapaatilan (kerroksen yläpuolella) on yhtä suuri tai suurempi kuin 750 vesi-mm (30"), ja "matalan" antosignaalin, kun paine-ero kerroksen pohjan ja vapaatilan välillä on pienempi kuin 750 vesi-mm (30").

Tasonilmaisimen 22 muodostamaa antosignaalia käytetään ottosignaalina siirtokytkimeen 24, jonka muut otot ovat pai-neantureiden 16 ja 18 muodostamia antosignaaleja. Siirtokyt-kin 24 saatetaan toimimaan vastaten tasonilmaisimen 22 anto-signaalia. Siten kun tasonilmaisimen 22 antosignaali on "korkea", ilmaisten siten että paine-ero kerroksen pohjalta vapaatilaan on yhtä suuri tai suurempi kuin 750 vesi-mm, siirtokytkin 24 yhdistää paineanturin 18 logiikkapiiriin 10. Kun taas tasonilmaisimen 22 antosignaali on "matala", ilmaisten siten että paine-ero kerroksen pohjan ja vapaatilan välillä on pienempi kuin 750 vesi-mm, siirtokytkin 24 yhdistää paineanturin 16 logiikkapiiriin 10.

Paineantureiden 12 ja 14 annot on vastaavasti yhdistetty myös vähennystoimintalohkon 26 positiiviseen ja negatiiviseen ottoon. Vähennystoimintalohkon 26 muodostama antosignaali edustaa paine-eroa kerroksen pohjan ja vapaatilan välillä, ts. Pjj-Pfp. Tätä antosignaalia käytetään ottosignaalina kertomistoimintalohkoon 28, jota kuvataan seuraavaksi.

Tasonilmaisimen 22 muodostamaa antosignaalia käytetään myös ottosignaalina siirtokytkimelle 30, jonka muut otot ovat kiinteitä toimintalohkoja 32 ja 34. Nämä kiinteät toimintalohkot 32 ja 34 edustavat etäisyyttä (d), ts. vastaavan paineanturin korkeutta kerroksessa. Tällaisena kiinteä toimintalohko 32 edustaa arvoa d=20 cm (8"), joka on paineanturin 16 keskimääräinen korkeus jakolevyyn nähden, kun taas kiinteä 6 73834 toimintalohko 34 edustaa arvoa d'=60 cm (24"), joka on paineanturin 18 keskimääräinen korkeus jakolevyyn nähden. Siir-tokytkimen 30 antoa käytetään toisena ottona kertomistoimin-talohkolle 28. Kertomislohkon 28 muodostama antosignaali on funktio (Pjj - PT)d, joka edustaa osoittajaa tarvittavassa yhtälössä χ = (PB - PT)d

PB - PI

jossa X on kerroskorkeus ja Pj on Pd tai vastaavasti Pd'.

Tätä antosignaalia käytetään ottosignaalina jakamistoiminta-lohkolle 36, jonka toimintaa kuvataan tämän jälkeen.

Paineanturin 12 anto ja siirtokytkin 24 on vastaavasti yhdistetty vähennystoimintalohkon 38 positiiviseen ja negatiiviseen ottoon. Vähennystoimintalohkon 38 muodostama anto-signaali on kerroksen pohjan paineen ja kerroksen välipaik-kojen paineen välinen ero, ja se edustaa funktiota Pg-Pj, jo-ka on nimittäjä edellä mainitussa, tarvittavassa yhtälössä. Tämä antosignaali tuodaan ottosignaalina alarajatoimintaloh-koon 40, jonka anto on yhdistetty toiseen ottoon jakamistoi-mintalohkossa 36. Alarajatoimintalohko 40 estää jakamistoi-mintalohkon 36 antoa lähestymästä äärettömyyttä, kun lauseke PB-Pi kasvavasti pienenee. Jakamistoimintalohkon 36 muodostama antosignaali edustaa X:ää, tuntematonta kerroskorkeutta, ja se on: (Pg — P<p) d

PB - pI

Kuten aikaisemmin on mainittu, alarajatoimintalohko 40 estää jakamistoimintalohkoa 36 muodostamasta signaalia, joka lähestyy äärettömyyttä. Siten tämä alarajatoimintalohko toimii yhdessä korkean ja matalan tason ilmaisimen 42 kanssa, joka toimii, kun toimintalohkon 38 muodostama antosignaali on pienempi kuin 75 vesi-mm (3"). Kun tämä tapahtuu, korkean ja matalan tason ilmaisin muodostaa antosignaalin, jota käytetään ottosignaalina siirtokytkemelle 44, jonka toinen ot-tosignaali on jakamistoimintalohkon 36 muodostama antosignaa li. Nollakerroskorkeutta edustava kiinteä toimintalohko 46

II

7 73834

on yhdistetty siirtokytkimeen 44. Normaalin toiminnan aikana siirtokytkin 44 sallii signaalin, joka edustaa kerroskorkeutta X, ja jonka yhtälö ( Pg “ Pip) d PB " PI

määrittelee, siirtymisen sen läpi, kuitenkin jos korkean ja matalan tason ilmaisin 42 määrittelee kerroksen pohjan ja jonkin välipaikan välisen paine-eron olevan vähemmän kuin 75 vesi-mm, siirtokytkin 44 sallii nollakerroskorkeutta edustavan signaalin siirtymisen sen läpi.

Toiminnassa "käynnistyksessä" paineanturit 12 ja 14 ilmaisevat paineet kerroksen pohjalla ja vastaavasti noin 2,5 m (8') jakolevyn yläpuolella. Nämä painesignaalit siirretään vähennystoimintalohkoon 20, joka muodostaa näiden kahden re-ferenssipisteen välistä paine-eroa edustavan antosignaalin. "Käynnistyksessä" tämä paine-ero on tyypillisesti vähemmän kuin 750 vesi-mm (30"). Jos asia on näin, siirtokytkin 24 yhdistää paineanturin 16 logiikkapiiriin 10. Kun tämä tapahtuu, vähennyslohkon 38 anto, joka edustaa paine-eroa kerroksen pohjan ja paineanturin 16 välillä, on tyypillisesti vähemmän kuin 75 vesi-mm. Tämä alhainen paine-ero saa aikaan korkean ja matalan tason ilmaisimen 42 toiminnan, mikä puolestaan saa siirtokytkimen 44 sallimaan kiinteän toimintalohkon 46 siirtämään nollakerroskorkeutta edustavan signaalin sen läpi. Kun kerroskorkeus kasvaa, paine-ero kerrospoh-jan ja paineanturin 16 ilmaiseman paineen välillä tulee ylittämään 75 vesi-mm (3") aikaansaaden korkean ja matalan tason ilmaisimen 42 saattamaan siirtokytkimen 44 toimintaan kiinteän toimintalohkon 46 kytkemiseksi pois logiikkapiirin annosta. Kaiken edellisen aikana siirtokytkin 30 on saatettu toimintaan aikaansaamaan kiinteän toimintalohkon 32, joka edustaa kerrossyvyyttä (d) paineanturille 16, yhdistymisen kertomistoimintalohkoon 28, jonka anto on yhdistetty jaka-mistoimintalohkon 36 ottoon. Toinen otto jakamistoimintaloh-koon 36 on vähennystoimintalohkon 38 anto, joka aikaansaa sen, että jakamistoimintalohkon 36 anto on haluttu kerros 8 73834 korkeus X. Siirtokytkimen 44 käyntiinsaattamisesta johtuen tämä haluttu kerroskorkeus X ilmenee myös sen annossa.

Kun paine-ero kerrospohjan ja noin 2,5 m (8') jakolevyn yläpuolella välillä on yhtäsuuri tai ylittää 750 vesi-mm (30"), korkea- ja matalalähetin 22 saa siirtokytkimen 24 yhdistämään paineanturin 18 logiikkapiiriin 10. Kun tämä tapahtuu, siirtokytkin 30 aikaansaa myös kiinteän toimintalohkon 34, joka edustaa kerrossyvyyttä d' paineanturille 18, yhdistymisen kertomistoimintalohkoon 28. Koska paine-ero ylittää 75 vesi-mm, toimii siirtokytkin 44, joten jakamistoimintalohkon 36 anto siirtyy sen läpi. Tämän johdosta jakamistoimintaloh-ko 36 muodostaa halutun kerrossyvyyden X, ja tämä haluttu kerrossyvyys X ilmenee myös siirtokytkimen 44 annossa.

Vaikkakin edellinen käsittely suuntautui leijukerrosreak-torin täyttöön ja komponenttien toimintaansaattamiseen sitä vastaten, komponentit toimivat samalla tavalla sekä standardi- että dynaamisessa ympäristössä. Siten kyseessä oleva logiikkapiiri ilmaisee kerrossyvyyden kaikissa käyttöoloissa.

Edellistä selitystä lukiessa alan ammattimiehen mieleen voi tulla tiettyjä muutoksia ja parannuksia. Onkin ymmärrettävä, että kaikki sellaiset parannukset ja muutokset on lyhyyden ja luettavuuden takia jätetty tästä pois, mutta kuuluvat asianmukaisesti oheisten vaatimusten määrittelemään suojapiiriin.

Claims (3)

9 73834

1. Järjestelmä leijukerroksen kerroskorkeuden määrittämiseksi leijukerrosreaktoriin sovitettujen paineantureiden avulla, johon järjestelmään kuuluu ensimmäiset paineen ilmaisevat välineet (12), jotka on sijoitettu paineistetun kerroksen pohjan läheisyyteen, toiset paineen ilmaisevat välineet (14), jotka on sijoitettu leijukerroksen yläpuolelle, kolmannet paineen ilmaisevat välineet (16), jotka on sijoitettu ensimmäisten ja toisten paineen ilmaisevien välineiden välille, siten että ne ovat leijukerroksen sisällä, tunnettu siitä, että ensimmäiset, toiset ja kolmannet paineen ilmaisevat välineet muodostavat signaaleja, jotka edustavat vallitsevaa painetta (Pg, Ρφ pi> kussakin niitä vastaavassa havaintopaikassa, sekä että järjestelmään kuuluu logiikkavälineet (10) leijukerroksen kerroskorkeutta X edustavaan suhteeseen (Pp _ pT) verrannollisen signaalin muodos- <pB - PI> tamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että siihen lisäksi kuuluu neljännet paineen ilmaisevat välineet (18), jotka on sijoitettu toisien (14) ja kolmansien (16) paineen ilmaisevien välineiden välille, ja välineet (20, 22) neljänsien paineen ilmaisevien välineiden (18) yhdistämiseksi signaalin muodostaviin välineisiin (10) korvaamaan kolmannet paineen ilmaisevat välineet (16) kun ensimmäisten (12) ja toisten (14) paineen ilmaisevien välineiden välinen paine saavuttaa ennaltamäärätyn tason.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että siihen lisäksi kuuluu välineet (42, 44, 46) nollakerrostason ilmaisemiseksi, kun ensimmmäisten (12) ja kolmansien (16) paineen ilmaisevien välineiden välinen paine on ennalta määrätyn tason alapuolella.