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1、(10)申请公布号 CN 103123465 A (43)申请公布日 2013.05.29 CN 103123465 A *CN103123465A* (21)申请号 201210279017.6 (22)申请日 2012.08.01 61/513,705 2011.08.01 US 13/533,544 2012.06.26 US G05B 19/04(2006.01) (71)申请人 浦瑞玛柯 FEG 有限责任公司 地址 美国特拉华州 (72)发明人 迈克尔D.普特 史蒂文M.伊诺 肖恩A.雷德 (74)专利代理机构 上海脱颖律师事务所 31259 代理人 脱颖 杨宇宙 (54) 发明名称。
2、 通过监测冷凝物来评估废物脱水速率的自动 化方法 (57) 摘要 本发明为一种通过监测冷凝物来评估废物脱 水速率的自动化方法。用于对脱水单元 / 装置提 供操作控制的系统和方法， 包括监测来自单元 / 装置中的材料的液体提取物的速率。来自从脱水 单元 / 装置抽取的空气的冷凝物的体积流速可以 被监测并用于控制脱水单元 / 装置的操作， 尤其 是终止脱水单元 / 装置的加热过程。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 。
3、103123465 A CN 103123465 A *CN103123465A* 1/2 页 2 1. 一种脱水单元 / 装置监测和控制系统， 包括 ： 冷凝器 ； 冷凝物收集箱， 与冷凝器流体连通以接收和收集冷凝液体并具有出口 ； 传感器， 用于指示冷凝物收集箱中的冷凝物何时达到规定水平 ； 流动控制设备， 用于控制冷凝物收集箱的排泄 ； 以及 控制器， 与传感器、 流动控制设备和脱水单元 / 装置通信 ； 其中控制器构造成， 当从传感器接收到冷凝物达到规定水平的指示以后， 控制器控制 流动控制设备足够长的一段时间以允许冷凝物收集箱排空， 此后， 控制流动控制设备以允 许冷凝物收集箱再次开。
4、始填充， 并且控制器构造成， 当冷凝物达到规定水平的相继指示之 间的间隔时间超过设定阈值时间时， 实现脱水单元 / 装置加热过程的终止。 2. 权利要求 1 的系统， 其中控制器构造成存储设定阈值时间并将设定阈值时间与确定 的间隔时间进行比较， 并基于比较将终止加热过程的信号提供给脱水单元 / 装置。 3. 权利要求 1 的系统， 其中冷凝物收集箱安装在冷凝器之下并通过冷凝器排泄通道连 接于冷凝器。 4. 权利要求 3 的系统， 其中传感器安装在冷凝物收集箱上或之中。 5.权利要求1的系统， 其中脱水单元/装置包括容器和外套空间， 容器具有用于接收待 处理材料的腔， 外套空间围绕容器的至少一部。
5、分并含有用于加热容器的介质。 6. 权利要求 1 的系统， 其中流动控制设备是通过控制器打开和关闭的传感器或通过控 制器打开和关闭的泵中的一个。 7. 一种用于脱水单元 / 装置的控制子组件系统， 包括 ： 冷凝物收集箱， 具有接收冷凝液体的入口 ； 传感器， 用于指示冷凝物收集箱中收集的冷凝液体何时达到规定水平 ； 流动控制设备， 用于控制冷凝物收集箱的排泄 ； 以及 控制器， 与传感器和流动控制设备通信， 其中控制器构造成， (i) 操作流动控制设备以 允许冷凝物收集箱反复地填充至规定水平以及排空， 以及 (ii) 当冷凝物收集箱填充至规 定水平所用的时间段超过设定阈值时间时提供脱水单元 。
6、/ 装置加热过程终止信号。 8. 权利要求 7 的系统， 其中控制器构造成存储设定阈值时间并将设定阈值时间与确定 的填充时间段进行比较， 并基于比较产生脱水单元 / 装置加热过程终止信号。 9. 权利要求 7 的系统， 还包括冷凝器， 其中冷凝器、 冷凝物收集箱、 传感器和流动控制 设备包括集成单元 / 装置， 冷凝物收集箱安装在冷凝器之下并经由冷凝器排泄通道连接于 冷凝器， 传感器安装在冷凝物收集箱上或之中， 并且流动控制设备安装在冷凝物收集箱之 下。 10. 一种监测和控制脱水单元 / 装置的操作的方法， 该方法包括 ： 监测来自脱水单元 / 装置中的材料的液体提取物的速率 ； 以及基于所。
7、监测的速率来控制脱水单元 / 装置加热过程的操作。 11. 权利要求 10 的方法， 其中监测包括监测液体提取物的体积流速。 12. 权利要求 11 的方法， 其中监测包含冷凝来自于从脱水单元 / 装置抽取的空气的被 提取液体并监测冷凝液体。 权 利 要 求 书 CN 103123465 A 2 2/2 页 3 13. 权利要求 12 的方法， 其中监测体积流速包括确定间隔时间， 其中间隔时间是冷凝 物达到冷凝物收集箱内的设定体积所需的时间。 14. 权利要求 13 的方法， 其中将间隔时间与预置时间相比较， 并且基于比较结果控制 脱水单元 / 装置加热过程的操作。 15. 权利要求 14 的。
8、方法， 其中当间隔时间大于预置时间时， 发送控制信号来关闭脱水 单元 / 装置内的加热过程。 16. 权利要求 10 的方法， 其中监测包括检测 (sensing) 从脱水单元 / 装置中的材料所 提取的液体。 权 利 要 求 书 CN 103123465 A 3 1/5 页 4 通过监测冷凝物来评估废物脱水速率的自动化方法 0001 参见引用 0002 本申请要求 2011 年 8 月 1 日提交的美国临时申请号 61/513,705 的受益权， 在此 以参见的方式引入其全部内容。 技术领域 0003 本申请总体涉及脱水单元 / 装置及其操作控制领域。更具体来说， 本申请涉及用 于脱水单元 。
9、/ 装置的控制系统和方法， 其中控制系统监测来自脱水单元 / 装置的冷凝物的 体积流速并基于体积流速控制脱水单元 / 装置的操作。 背景技术 0004 一般来说， 在此使用的脱水单元 / 装置是一种设备， 其将热赋予基本封闭环境中 的材料以使材料中存在的湿气或液体被驱除出材料或从材料释放入周围空气。 所释放的液 体以空气中的液体蒸发物(liquid vapor)形式随后被引导离开材料至冷凝单元/装置， 液 体蒸发物在此被冷凝为液体并且从该单元 / 装置排放液体。利用脱水单元 / 装置的脱水过 程的结果是 ： 与通过脱水单元 / 装置处理之前相比， 材料中存在的液体例如水的含量显著 减少。 00。
10、05 尽管存在变化， 脱水单元 / 装置通常包括 ： 初始放置含液体材料的桶 (tub) 或容 器 ； 可密封的盖或罩， 当处于关闭位置时， 在桶内提供基本封闭的环境 ； 将热施加给桶的热 源 ； 以及将封闭的空气循环通过冷凝单元 / 装置的装置。在不同的实施例中， 脱水单元 / 装 置也可以包含在桶内的附加特征例如螺旋或桨叶装置， 其使脱水单元 / 装置内的材料运动 以促进液体释放。脱水单元 / 装置还具有不同尺寸， 因此针对单元 / 装置能够处理的材料 量， 脱水单元 / 装置会变化很大。 0006 关于操作控制， 一些脱水单元 / 装置设计成 “运行” 预定时间量。换言之， 在将材料 放。
11、置在脱水单元 / 装置中之后， 可密闭的盖被关闭，“运行” 或脱水操作被启动， 脱水单元 / 装置将 “运行” 选定或设定的时间量， 之后脱水单元 / 装置断电。在此所用的 “运行 (run)” 是指脱水单元 / 装置的操作状态， 其中热被施加给脱水单元 / 装置中的材料。 0007 脱水单元 / 装置操作控制的一个缺陷是 “运行” 时间的长短与脱水单元 / 装置内 的材料的脱水状态无关。换个角度来说， 脱水单元 / 装置将运行其预定时间量而不管脱水 单元 / 装置内具有最大还是减少的材料量。类似地， 脱水单元 / 装置将运行其预定时间量 而不管待处理材料中存在的液体量。这种操作控制方法不仅导。
12、致浪费时间， 因为不必要的 长运行周期迟滞了脱水单元 / 装置处理另一批材料的能力， 还由于不必要地延长加热材料 而浪费能量， 并因此不节省成本。 0008 另一些脱水单元 / 装置监测围绕脱水容器的外套内所含的导热油的温度。在这些 单元 / 装置中， 温度读数用于将导热油升至所需温度， 并在整个脱水循环过程中通过处理 器控制装置例如比例 - 积分 - 微分控制器 (PID 控制器 ) 维持规定的温度， PID 控制器是一 种普通的控制回路反馈系统。如 PID 控制回路所表现， 当达到温度设定点时， 加热器被关 说 明 书 CN 103123465 A 4 2/5 页 5 闭， 直至油温从设定。
13、点降低预定量。 然后加热器又被打开并继续以所述方式循环， 直至过程 完成。制造商已经主张 ： 当将油从其低温点再次加热回设定点时， 监测所逝去的时间量， 并 利用该逝去的时间作为材料干燥度的指示。 通常， 这种形式的控制被认为是基于这种理解 ： 潮湿材料的导热速率会高于干燥材料。因此， 如果在再次加热循环过程中逝去的时间不超 过在机器控制装置中设定的最小时间量， 材料不再吸收所需量的热并被认为是干燥的。但 是， 这种形式的手段已经被证明是不可靠的并且依赖于被处理材料的性质和被处理的产品 量。 0009 因此， 需要一种脱水单元 / 装置控制系统， 其能够基于精确反映脱水过程状态的 输入而改变运。
14、行时间。 发明内容 0010 在一个方面， 提供了一种用于脱水单元 / 装置的监测和控制系统， 其监测来自材 料的液体提取物的速率 (the rate of liquid extraction from a material) 并响应性 (responsively) 控制脱水单元 / 装置的操作。 0011 在前述方面的一个实施例中， 监测和控制系统包括冷凝器和冷凝物收集箱， 冷凝 物收集箱具有出口和与冷凝器流体连通的入口， 其中冷凝物收集箱从冷凝器收集冷凝物。 安装在冷凝物收集箱上或以其它方式与冷凝物收集箱 相联的传感器能够指示冷凝物何时 在收集箱内达到规定状态例如充满状态或其它水平。 阀安。
15、装在冷凝物收集箱的出口上并且 能够在关闭和打开状态之间切换。或者， 可以使用能够在打开和关闭状态之间切换的泵或 其它流动控制设备。控制器与传感器、 阀或泵以及脱水单元 / 装置通信相连。控制器构造 成， 在从传感器接收到冷凝物收集箱规定状态的指示以后， 控制器发出信号使阀打开或使 泵运行足够长的一段时间以允许冷凝物收集箱排空， 此后， 发出信号使阀关闭或使泵停机。 控制器构造成计算或以其它方式确定冷凝物收集箱规定状态的相继指示之间的间隔时间， 并能够存储预置间隔时间 (preset interval time) 并使预置间隔时间与计算的间隔时间 相比较。基于计算的间隔时间和预置间隔时间的比较，。
16、 控制器将终止脱水单元 / 装置中的 加热过程的信号提供给脱水单元 / 装置。 0012 在另一方面， 提供了一种脱水单元/装置的控制子组件， 其改进了脱水单元/装置 的操作。具体来说， 通过监测来自脱水单元 / 装置的冷凝物的体积流速， 控制子组件提供了 脱水单元 / 装置的操作控制。 0013 在前述方面的一个实施例中， 用于脱水单元 / 装置的控制子组件系统包括冷凝物 收集箱， 冷凝物收集箱具有出口和与冷凝器流体连通的入口， 其中冷凝物收集箱从冷凝器 收集冷凝物。 安装在冷凝物收集箱上或以其它方式与冷凝物收集箱相联的传感器能够指示 冷凝物何时在收集箱内达到规定水平。 安装在冷凝物收集箱的。
17、出口上的阀可以在关闭和打 开状态之间切换以排泄收集箱。 作为阀的替代物， 可以使用泵或其它流动控制设备。 控制器 与传感器、 阀或泵以及脱水单元 / 装置通信， 其中控制器在接收到冷凝物达到规定水平的 指示后， 发出信号使阀打开或使泵运行足够长的一段时间以允许冷凝物收集箱排空， 此后， 发出信号使阀关闭或使泵停机以使收集箱可以再次开始收集冷凝物。 控制器被编程或以其 它方式构造成， 确定冷凝物收集箱的充满状态的相继指示之间的间隔时间， 作为监测冷凝 物的体积流速的手段。 控制器能够存储预置间隔时间并使预置间隔时间与确定的间隔时间 说 明 书 CN 103123465 A 5 3/5 页 6 相。
18、比较。基于计算的间隔时间和预置间隔时间的比较， 控制器将终止脱水单元 / 装置中的 加热过程的信号提供给脱水单元 / 装置。 0014 在前述方面的另一个实施例中， 控制子组件系统包含冷凝物收集箱、 传感器和流 动控制设备， 冷凝物收集箱具有接收冷凝液体的入口， 传感器用于指示冷凝物收集箱中收 集的冷凝液体何时达到规定水平， 流动控制设备用于 控制冷凝物收集箱的排泄。 控制器与 传感器和流动控制设备通信。控制器构造成， (i) 操作流动控制设备以允许冷凝物收集箱 反复地填充至规定水平以及排空， 以及 (ii) 当冷凝物收集箱填充至规定水平所用的时间 段超过设定阈值时间时提供脱水单元 / 装置加。
19、热过程终止信号。 0015 在又一个方面， 提供了一种方法， 基于来自脱水单元 / 装置中的材料的液体提取 物的速率监测和控制脱水单元/装置的操作。 在一个实施例中， 该方法包括 ： 监测来自与脱 水单元 / 装置流体连通的冷凝器的冷凝物的体积流速 ； 以及基于所监测的体积流速来控制 脱水单元 / 装置加热过程的操作。 附图说明 0016 在下面的附图和说明书中给出了一个或多个实施例的细节。通过说明书、 附图以 及权利要求会明白其它的特征、 目的和优点。 0017 图 1 示出了根据一个实施例的所述系统的示意图。 0018 图 2A-2D 示出了冷凝器和收集箱布局的一个实施例。 具体实施方式 。
20、0019 脱水单元 / 装置 10 通常包含封闭容器 12， 其至少部分地由外套 14 所围绕， 外套 14 提供的空间 16 含有一层传热油 (a bed of heat transfer oil)。可通过通道门 ( 未示 出 ) 进入容器 12 的内腔 13， 通道门在操作过程中可被关闭。在脱水过程中， 传热油在外套 中被加热 ( 例如通过浸没式加热器 18) 至在脱水控制器中设定的温度。从外套空间 16 传 入容器的热使处理材料升至将液体从材料中除去例如蒸发所需的温度。在一些实例中， 在 整个脱水过程的持续过程中， 材料由混合桨叶 20 搅动以帮助确保整个材料中的温度一致 并促进液体蒸发。
21、。闭环空气回路， 包含通道 22 和 24， 由鼓风机 26 提供动力， 将饱和或潮湿 空气从容器经由通道 22 移入并通过冷凝器 28 以除去液体蒸发物。在一些实例中， 在空气 穿过冷凝器 28 之后， 离开的干燥空气在经由通道 24 再次进入容器之前被安装在回路中的 浸没式加热器 ( 未示出 ) 再次加热。加热干燥空气帮助消除气味并提高容器内的空气携带 湿气的能力。 0020 如下所详细描述， 在冷凝器 28 中所收集的液体例如水被用于监测材料的干燥度。 一旦材料被认为是干燥的， 则加热器被关闭， 但鼓风机26可以继续将空气从容器12循环通 过冷凝器 28 进行冷却以使材料处于安全处理温度。
22、。在 一些实例中， 一旦材料可以被安全 处理， 通过使混合桨叶倒转而从容器自动排放材料。 0021 因此， 提供了用于脱水单元 / 装置的监测和控制系统， 其监测来自材料的液体提 取物的速率并响应性控制脱水单元 / 装置的操作。 0022 监测和控制系统包含冷凝器 28、 控制器 30、 冷凝物收集箱 32、 传感器 34 以及流动 控制设备 46 例如阀或泵。冷凝器 28 通过上述空气回路与脱水单元 / 装置 10 的内腔 13 流 说 明 书 CN 103123465 A 6 4/5 页 7 体连通， 使得饱和空气从内腔 13 经由入口 36 进入冷凝器 28。在通过冷凝器 28 冷凝饱和。
23、空 气中的液体蒸发物而得到非饱和或干燥空气之后， 非饱和或干燥空气经由出口 38 离开冷 凝器 28 并返回脱水单元 / 装置 10 的内腔 13。总之， 冷凝器 28 提供了用于冷却所进入的饱 和空气的手段以使液体蒸发物冷凝为液体。冷凝液体例如水落至冷凝器 28 的底部， 在此其 经由连接于冷凝物收集箱 32 的冷凝器液体出口 40 离开冷凝器。 0023 冷凝物收集箱 32 可以安装在冷凝器 28 之下， 捕集从冷凝器 28 排泄的液体并且包 含入口42和出口或排泄口44， 入口42用于从冷凝器28接收液体， 出口或排泄口44具有相 关联的流动控制设备 46( 例如阀或泵 ) 以控制是否从。
24、收集箱排泄液体。传感器 34 用于确 定冷凝物收集箱 32 中冷凝物何时达到目标体积。冷凝物收集箱 32 容纳确定的或已知体积 的液体。在不同的实施例中， 取决于应用所述监测和控制系统的具体的脱水单元 / 装置 10 的材料处理能力， 冷凝物收集箱 32 的容积可以被设定或改变。在一个实施例中， 冷凝物收 集箱 32 适合 Somat 模型 DH 100， 并监测冷凝物以 300ml 至 700ml( 例如大约 500ml) 的间隔 流动。 0024 当冷凝物收集箱32中的冷凝物达到目标体积例如冷凝物收集箱32的容积或收集 箱内的规定水平时， 传感器 34( 例如任何合适类型的液面传感器 ( 。
25、例如电容传感器或光学 传感器等 ) 通过电连接 48 将信号送给控制器 30， 指示目标体积已经达到。传感器 34 可以 安装在冷凝物收集箱 32 上或之中， 使得传感器 34 能够指示冷凝物收集箱 32 中的冷凝物何 时已经达到目标体积。 0025 在从传感器 34 接收到指示冷凝物收集箱 32 中的目标体积已经达到的信号之后， 控制器 30 例如可编程逻辑控制器 (PLC) 通过电连接 49 操作冷凝物收集箱 32 的出口 44 处 的流动控制设备 46( 例如打开阀 ( 例如电磁阀 ) 或打开泵 )。流动控制设备 46 被操作足 以允许冷凝物收集箱 32 排空的时间量。在冷凝物收集箱 3。
26、2 排空之后， 例如在预定的时间 量之后， 控制器 30 停止操作流动控制设 备 46( 例如关闭阀或使泵停机 )， 冷凝物收集箱 32 可以再次收集冷凝物。每当传感器 34 指示冷凝物收集箱 32 中的冷凝物已经达到目标体积 时， 就重复该过程。 0026 通过编程控制器30， 来自脱水单元/装置10的冷凝物的体积流速被量化以监测填 充冷凝物收集箱 32 的时间量。例如， 控制器 30 监测在排空和目标体积状态之间所逝去的 时间。当收集箱充满状态 (tank full conditions) 之间逝去的时间超过预定时间间隔时， 其中预定时间间隔也被编程入控制器 30， 脱水单元 / 装置 1。
27、0 中的材料被确定为是干燥的， 并由控制器 30 将信号通过电连接 50 送给脱水单元 / 装置 10 以终止加热过程。采用这种 方式， 当来自处理的材料的液体提取物的体积流速(the volumetric flow rate of liquid extraction from the processed material) 下降至阈值水平时， 控制器能够终止加热过 程， 但该阈值低水平无需由控制器计算或确定。 也就是说， 控制器基于填充冷凝物收集箱32 的时间来确定提取 (extraction) 已经降至阈值水平。在不同的实施例中， 控制器中设定的 时间间隔是可调节的， 并且可以适应具体的废。
28、物流例如具有高液体含量的材料。 0027 另一方面， 可以改进现有的脱水单元/装置来利用该控制特征。 为脱水单元/装置 提供控制子组件来改进脱水单元 / 装置的操作。具体来说， 控制子组件通过监测来自脱水 单元 / 装置的冷凝物的体积流速而对脱水单元 / 装置提供操作控制。在这个方面中， 控制 子组件， 如上所详细描述， 包含控制器 30、 冷凝物收集箱 32、 传感器 34 和流动控制设备 46， 说 明 书 CN 103123465 A 7 5/5 页 8 被添加到具有冷凝器28的现有脱水单元/装置10中， 并允许高效操作脱水单元/装置10。 可以用控制子组件来增强或补充的脱水单元 / 装。
29、置包含例如由 Somat、 Ecorect 和 Gaia 所 制造的脱水单元 / 装置。 0028 上述系统提供了监测和控制脱水单元 / 装置操作的方法。该方法包括 ： 通过考虑 来自与脱水单元 / 装置流体连通的冷凝器的冷凝物的体积流速监测来自处理的材料的液 体提取物的速率， 并基于冷凝物的体积流速控制脱水单元 / 装置的操作。可以通过记录冷 凝物填充已知容积的收集箱所需的时间间隔来监测来自冷凝器的冷凝物的体积流速。将 记录的时间间隔与存储的时间间隔值相比较， 当记录的时间间隔大于存储的时间间隔时， 将控制信号送给脱水单元 / 装置内的加热过程以终止加热过程。在一些实施例中， 终止加 热过程。
30、的控制信号不终止在脱水单元 / 装置中的容器和冷凝器之间循环空气的鼓风机， 以 对处理材料提供冷却。 0029 可以使用其他设备来监测来自材料的液体提取物的体积流速以响应性控制脱水 操作的运行时间。 0030 反映材料或废物脱水速率的冷凝物体积流速的确定相对于现有的脱水控制工艺 具有操作优点。实验室测试表明， 脱水循环 (dehydration cycle)， 依据每单位时间的脱水 量， 保持一致而与负载尺寸无关。因此， 通过监测冷凝物体积流速， 可以根据输入材料或负 载尺寸来优化脱水时间以及相关的能量消耗。通过优化运行时间和能量消耗， 脱水过程变 得更加智能化。另外， 本系统和方法也可以用于在过程中除去湿气的任何类似的操作或系 统。 0031 应当清楚地理解， 上述说明仅用于示例， 并非用于限制， 可以进行其它改变和改 进。例如， 可以有这样的实施例， 其中冷凝物收集箱与传感器被集成入冷凝器。 0032 权利要求如下。 说 明 书 CN 103123465 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103123465 A 9 2/3 页 10 图 2A 图 2B 说 明 书 附 图 CN 103123465 A 10 3/3 页 11 图 2C 图 2D 说 明 书 附 图 CN 103123465 A 11 。