نقاط القرار الرئيسية في تصميم نظام التحكم بالتناضح العكسي
تُعدّ تقنية التناضح العكسي (RO) من التقنيات الأساسية في مجال معالجة المياه الصناعية، وقد استُخدمت على نطاق واسع في تحضير المياه عالية النقاء، وإعادة استخدام مياه الصرف الصحي، وتحلية مياه البحر في صناعات الطاقة، والصناعات الكيميائية، والأدوية، والإلكترونيات. ويرتبط تصميم نظام التحكم الأساسي ارتباطًا مباشرًا بكفاءة تشغيل النظام، ومستوى استهلاك الطاقة، وعمر المعدات.
التحكم التعاوني في أنظمة المعالجة المسبقة
غشاء التناضح العكسي حساس لجودة المياه الداخلة، ويحتاج إلى معالجة مسبقة على مراحل متعددة (مثل الترشيح الرملي، وامتصاص الكربون المنشط، والترشيح الفائق) لإزالة الملوثات مثل المواد الصلبة العالقة، والغرويات، والمواد العضوية. ويحتاج نظام التحكم إلى تحقيق ما يلي:
- ربط العمليات متعددة المستويات
ضبط جرعة المواد المسببة للتخثر وتكرار الغسيل العكسي ودقة الترشيح بشكل ديناميكي وفقًا لجودة المياه الخام؛
- مراقبة مؤشر التلوث (SDI) عبر الإنترنت:
التغذية الراجعة في الوقت الحقيقي لتأثيرات المعالجة المسبقة من خلال أجهزة قياس العكارة وأجهزة عدادات الجسيمات لتجنب انسداد مكونات الغشاء؛
- تحسين ضبط الرقم الهيدروجيني
قم بضبط كمية الحمض المضافة وفقًا لقلوية مصدر المياه للتحكم في خطر التكلس وتقليل استهلاك الكواشف.
المطابقة الديناميكية لمضخة الضغط العالي وتنظيم الضغط
القوة الدافعة الأساسية لنظام التناضح العكسي تأتي من مضخة الضغط العالي. يجب أن يتولى نظام التحكم حل المشكلات التالية:
- التحكم في سرعة تحويل التردد
يتم تعديل سرعة المضخة بواسطة محول التردد لتتناسب مع طلب تدفق المياه وتقليل تأثير البدء والإيقاف؛
- توازن الضغط بين القطاعات
في نظام التناضح العكسي متعدد المراحل، يتم استخدام مستشعر الضغط + صمام التنظيم الكهربائي لتحسين فرق الضغط بين المراحل (عادةً ما يتم التحكم فيه عند 0.2-0.3 ميجا باسكال)؛
- تحسين ضبط الرقم الهيدروجيني
في سيناريوهات تحلية مياه البحر، يمكن استخدام شاحن توربيني أو مبادل ضغط (PX) لاستعادة طاقة ضغط الماء المركز، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تزيد عن 30%.
متطلبات عملية التحكم في الأجهزة والبرامج أثناء تشغيل نظام التناضح العكسي
- ضبط الجرعة
يتم ضبط الجرعة عن طريق آلية التعديل التناسبي، والتي تقوم تلقائيًا بضبط مضخة القياس لأداء الجرعة المتناسبة بناءً على الإشارة من عداد تدفق المياه.
- مقياس مستوى السائل
تم تجهيز صندوق القياس بمقياس مستوى السائل في الموقع وإشارة إنذار مستوى السائل المنخفض لضمان عدم انقطاع عملية الجرعات بسبب نقص الدواء في خزان السائل.
- لوحة معلومات إمدادات المياه
توجد لوحة تحكم لإمدادات المياه في الموقع، وهي مُجهزة بمؤشر تدفق، ومقياس تراكم التدفق، ومقياس توصيل، ومؤشر قيمة الرقم الهيدروجيني. بالإضافة إلى ذلك، تُرسل إشارات المعلمات الصادرة عن عدادات ضغط إمداد المياه، والتدفق، والتوصيل، والرقم الهيدروجيني إلى غرفة التحكم المركزية للتسجيل المستمر؛ وفي الوقت نفسه، تُتحكم إشارة عداد التدفق في ضبط مضخة القياس بالتناسب؛ وتُرسل إشارات الإنذار المرتفعة والمنخفضة الصادرة عن عدادات الرقم الهيدروجيني إلى غرفة التحكم المركزية للإنذار.
- مرشحات الأمان
مدخل ومخرج فلتر الأمان مزودان بمؤشرات ضغط. عند وصول فرق ضغط مدخل ومخرج فلتر الأمان إلى القيمة المحددة أو عند تشغيله لفترة زمنية معينة، يلزم استبدال عنصر الفلتر.
- مفتاح مضخة الضغط العالي
تم تجهيز جانبي مدخل ومخرج مضخة الضغط العالي بمفتاحي ضغط منخفض وضغط عالي على التوالي. عندما يكون ضغط مدخل مضخة الضغط العالي أقل من القيمة الحدية، يُغلق مفتاح الضغط المنخفض ويُرسل إشارة إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، التي تُصدر إنذارًا وتُوقف تشغيل مضخة الضغط العالي تلقائيًا؛ وعندما يكون ضغط مخرج مضخة الضغط العالي أعلى من القيمة الحدية، يُغلق مفتاح الضغط العالي ويُرسل إشارة إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). بعد فترة تأخير مُعينة، إذا كان الضغط في جانب الضغط العالي لا يزال أعلى من القيمة الحدية، تُصدر وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة إنذارًا وتُوقف تشغيل مضخة الضغط العالي تلقائيًا. إذا عاد مفتاح الضغط العالي إلى حالة الفصل ضمن نطاق التأخير، تُلغي وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) إشارة الإدخال تلقائيًا.
- مضخة الضغط العالي الكهربائية لفتح الباب ببطء
مخرج مضخة الضغط العالي مزود بباب كهربائي بطيء الفتح. بعد تشغيل مضخة الضغط العالي، يُفتح الباب تلقائيًا ببطء لضمان عدم تعرض غشاء التناضح العكسي للتلف الناتج عن المطرقة المائية. في حال تعطل الباب البطيء الفتح وعدم فتحه خلال الوقت المحدد، يرتفع ضغط مخرج مضخة الضغط العالي، ويُصدر مفتاح الضغط إشارة إنذار، ويوقف تشغيل مضخة الضغط العالي تلقائيًا عبر وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC). كل جهاز تناضح عكسي مزود بلوحة تحكم في الموقع، مثبت عليها مقياس تدفق لمياه التناضح العكسي من المرحلة 1 والمرحلة 2، ومياه الصرف (عرض قيمة التدفق والتدفق التراكمي)، ومقياس توصيلية مياه التناضح العكسي.
- متطلبات التحكم في البرنامج
تُرسل إشارات المعلمات الصادرة من مقياس التدفق ومقياس الموصلية إلى غرفة التحكم المركزية للتسجيل المستمر، مع إنذار بارتفاع قيمة الموصلية. اللوحة المحلية مُجهزة بأزرار تشغيل وإيقاف مضخة الضغط العالي ومصابيح مؤشر، وأزرار إيقاف الطوارئ للنظام ومصابيح مؤشر، وأزرار فتح وإغلاق الباب الكهربائي ببطء ومصابيح مؤشر.
- قرص RO
تم تجهيز كل جهاز RO بلوحة قياس ضغط في الموقع، والتي يتم تثبيت مؤشرات ضغط مدخل المياه في المرحلة الأولى من RO ومدخل المياه في المرحلة الثانية وضغط التفريغ عليها.
- لوحة التحكم المركزية
لوحة التحكم المركزية مُجهزة بمفاتيح تشغيل ثلاثية الأوضاع (واحدة أوتوماتيكية، وواحدة للإيقاف، وواحدة يدوية) لمضخات الضغط العالي، ومضخة القياس، ومضخة مياه التنظيف، بالإضافة إلى أزرار تشغيل وإيقاف برامج النظام، مما يتيح التحكم عن بُعد في غرفة التحكم بالتشغيل التلقائي، ووظائف التشغيل اليدوي المحلي للأجهزة المذكورة. عند تحويل المفتاح ثلاثي الأوضاع إلى الوضع "التلقائي"، لا يمكن تشغيل الأجهزة المذكورة أعلاه محليًا.
عملية بدء تشغيل جهاز التناضح العكسي وتشغيله
- برنامج بدء وتشغيل جهاز التناضح العكسي
أولاً، ضع مفاتيح التحكم في مضخة الضغط العالي ومضخة القياس على الوضع "تلقائي"، ثم شغّل زر بدء البرنامج لكل جهاز تناضح عكسي. عندها، سيكتشف جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) تلقائيًا مستوى السائل في جميع صناديق القياس والضغط على جانب مدخل مضخة الضغط العالي وفقًا للبرنامج المُعدّ. في حال اكتشاف مستوى سائل "منخفض" أو ضغط "منخفض" على جانب مدخل مضخة الضغط العالي، سيُصدر جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة إنذارًا صوتيًا ومرئيًا، ويُقاطع تشغيل البرنامج.
بعد إيقاف التنبيه، اضغط على زر بدء البرنامج مرة أخرى، وسيستأنف البرنامج عمله، وسيبدأ تلقائيًا تشغيل مضخة قياس الجرعات ومضخة الضغط العالي، ويفتح الباب الكهربائي البطيء الفتح في نفس الوقت. إذا تجاوز ضغط الجانب العالي لمضخة الضغط العالي الحد الأقصى المحدد بعد التأخير المحدد مسبقًا، فسيُصدر جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) إشارة إنذار، ويوقف تشغيل مضخة الضغط العالي ومضخة القياس تلقائيًا، ويغلق الباب الكهربائي البطيء الفتح تلقائيًا.
إذا عاد مفتاح الجهد العالي إلى حالة الانقطاع ضمن نطاق التأخير، فسوف يقوم PLC تلقائيًا بإلغاء إشارة إدخال مفتاح الجهد العالي، وسيدخل النظام بعد ذلك مرحلة التشغيل العادية.
- التشغيل اليدوي وتشغيل غرفة التحكم بجهاز التناضح العكسي
عندما يتم وضع مفاتيح التحكم الخاصة بمضخة الضغط العالي ومضخة القياس ومضخة مياه التنظيف في الوضع "اليدوي"، يمكن تشغيل المعدات المذكورة أعلاه في غرفة التحكم.
- بدء تشغيل جهاز التناضح العكسي وتشغيله يدويًا في الموقع
عندما تكون مفاتيح التحكم في مضخة الضغط العالي ومضخة القياس في وضع "إيقاف التشغيل"، يمكن تشغيل المعدات المذكورة أعلاه يدويًا وتشغيلها في الموقع.
في جميع الأحوال، يمكن إيقاف تشغيل جهاز التناضح العكسي على الفور بالضغط على زر إيقاف الطوارئ للنظام الموجود على لوحة العدادات المحلية.
- توقف جهاز التناضح العكسي
عندما يتوقف جهاز التناضح العكسي تلقائيًا أو يتوقف المشغل بالضغط على زر إيقاف البرنامج، يتوقف تشغيل مضخة الضغط العالي، ويتوقف تشغيل مضخة القياس بشكل متشابك، ويتم إغلاق الباب الكهربائي البطيء الفتح عند مخرج مضخة الضغط العالي تلقائيًا.
عملية بدء تشغيل جهاز التناضح العكسي وتشغيله
يتم تحديد تركيبة الجهاز ونظام التحكم PLC وفقًا لمتطلبات نظام RO للأجهزة والتحكم.
- مفتاح مستوى السائل
يعطي إشارة بمستوى منخفض.
- مقياس التدفق
مؤشر التدفق اللحظي وعرض قيمة التدفق المتراكم.
- مقياس الموصلية
شاشة رقمية مع مخرج إنذار ذو قيمة توصيل عالية ومخرج إشارة تيار 4~20 مللي أمبير.
- جهاز قياس الرقم الهيدروجيني
شاشة رقمية مع مخرجات إنذار عالية ومنخفضة لدرجة الحموضة يمكن للمستخدم ضبطها ومخرج إشارة تيار 4-20 مللي أمبير.