Регулируемые электроприводы центрифуги в технологии очистки растворов урана

РЕГУЛИРУЕМЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЦЕНТРИФУГИ В ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ УРАНА

1, 2

1», г. Северск

2ФГОУ ВПО «Северская Государственная технологическая академия», г. Северск

Применение осадительных центрифуг в различных отраслях промышленности, в том числе и химической, обусловлено высокой эффективностью метода центрифугирования в сравнении с методом гравитационного осаждения жидких неоднородных систем. Использование центрифуг оправдано при разделении суспензий с плохо фильтрующимися компонентами. Эффективность разделения суспензии на фугат и осадок в значительной степени зависит от частоты вращения ротора. Это видно из математических зависимостей, описывающих два основных параметра центрифуги [1]: фактор разделения Ф, представляющий собой отношение центробежного ускорения и ускорения свободного падения g (1), и время осаждения твердой частицы tц (2).

; (1)

; (2)

где rm – плотность твердого материала; r – плотность жидкости; n – вязкость жидкости; w – угловая скорость; e – порозность; R2 – радиус барабана; R2 – радиус свободной поверхности жидкости; d – диаметр частиц твердого материала.

Варьируя скоростью вращения барабана, можно добиваться оптимально необходимых значений фактора разделения и времени осаждения. Это становится актуальным, если на центрифуге перерабатывается в непрерывном режиме сырье с различными характеристиками дисперсной фазы (с размером частиц от 0,005 до 10 мм и концентрацией до 40 %). Управление скоростью вращения ротора центрифуги за счет изменения диаметра шкива ременной передачи, как это реализовано в схеме привода шнековой центрифуги ОГШ-353, лишает технологический процесс основных его преимуществ – высокой производительности и непрерывности. А при значительном количестве разделительных машин увеличиваются трудозатраты для настройки их на другой технологический режим. Применение частотного преобразователя для управления асинхронным двигателем привода ротора позволяет плавно изменять и удерживать его скорость вращения в широком диапазоне частот. Для управления приводом ротора осадительной центрифуги ОГШ-353 выбран преобразователь фирмы «Danfoss» серии VLT5000.

Непрерывность работы шнековой центрифуги обеспечивается выгрузкой осадка «на ходу» через разгрузочные окна, без остановки ротора. Транспортировка осадка к разгрузочным окнам осуществляется шнеком, расположенным коаксиально ротору. Ротор и шнек вращаются в одну сторону, но с разной скоростью. Оптимальная по технологическим условиям скорость транспортировки осадка обеспечивается при разности частот вращения 0,6…4,0 % [2]; по другим данным [3] относительная скорость должна составлять 30…35 об/мин. В любом случае, конкретное значение скорости шнека подбирается экспериментально. Поэтому в данном случае представляется желательным применять раздельное управление угловыми частотами ротора центрифуги и шнека выгрузки, причем ведущим регулируемым электроприводом является привод ротора. Наилучшим способом это делается с применением отдельного электропривода с частотным управлением. Для привода шнека центрифуги ОГШ-353 выбран преобразователь «Danfoss» FC-302.

На технологический режим центрифуги в значительной степени влияет количество подаваемого на вход продукта. Избыточное количество суспензии может увеличить время осаждения твердых частиц, вызвать перегрузку центрифуги. Недогрузка по продукту снижает производительность технологического процесса. Оптимальное питание центрифуги сырьем обеспечивается за счет автоматического управления приводом заслонки на линии подачи продукта. Система автоматического регулирования выполнена на базе локального измерителя-регулятора ТРМ138. Основная схема автоматизации дополняется датчиками контроля температуры и давления масла в системе смазки подшипников, валов шнека и ротора, датчиками температуры и давления конденсата в системе охлаждения торцевых уплотнений, а также современной коммутационной аппаратурой пуска-останова приводов центрифуги. Функциональная схема управления центрифугой приведена на рисунке.

Данная установка создается для следующих целей:

- получить возможность экспериментально определять частоту вращения ротора центрифуги, чтобы добиться наилучшего фактора разделения при наименьших энергозатратах;

- добиться оптимального соотношения скоростей ротора и шнека для равномерной выгрузки осадка без взмучивания осажденной фазы.

Таким образом, модернизированная схема управления серийной центрифугой ОГШ-353 позволяет более гибко использовать ее для производственных целей -- за счет подбора оптимальных технологических режимов появляется возможность быстро перестроить работу центрифуги для переработки сырья различного происхождения.

Рисунок – Функциональная схема модернизированной схемы управления центрифугой ОГШ-353

Список литературы

1 Айнштейн курс процессов и аппаратов химической технологии. – М.: Логос, 2003. – 352 с.

2 Гельперин процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1981. – 410 с.

3 , Новиков и сепараторы для химических производств. – М.: Химия, 1987. – 396 с.