Punts clau de decisió en el disseny d'un sistema de control d'osmosi inversa
Com una de les tecnologies bàsiques en el camp del tractament d'aigües industrials, la tecnologia d'osmosi inversa (RO) s'ha utilitzat àmpliament en la preparació d'aigua d'alta puresa, la reutilització d'aigües residuals i la dessalinització d'aigua de mar en les indústries energètica, química, farmacèutica i electrònica. El disseny del seu sistema de control principal està directament relacionat amb l'eficiència operativa del sistema, el nivell de consum d'energia i la vida útil de l'equip.
Control Cooperatiu de Sistemes de Preprocessament
La membrana d'osmosi inversa és sensible a la qualitat de l'aigua influent i necessita ser tractada prèviament en múltiples etapes (com ara filtració de sorra, adsorció de carbó activat i ultrafiltració) per eliminar contaminants com ara sòlids en suspensió, col·loides i matèria orgànica. El sistema de control ha d'aconseguir:
- Enllaç de processos multinivell
Ajustar dinàmicament la dosi de coagulant, la freqüència de rentat a contracorrent i la precisió de la filtració segons la qualitat de l'aigua crua;
- Monitorització en línia de l'índex de contaminació (IDE):
Retroalimentació en temps real dels efectes del pretractament mitjançant mesuradors de turbiditat i comptadors de partícules per evitar l'obstrucció dels components de la membrana;
- Optimització de l'ajust del pH
Ajusteu la quantitat d'àcid afegit segons l'alcalinitat de l'aigua de font per controlar el risc d'incrustació i reduir el consum de reactius.
Coincidència dinàmica de la bomba d'alta pressió i la regulació de pressió
La força motriu principal del sistema d'osmosi inversa prové de la bomba d'alta pressió. El sistema de control ha de resoldre:
- Control de velocitat per conversió de freqüència
El convertidor de freqüència ajusta la velocitat de la bomba per adaptar-se a la demanda de cabal d'aigua i reduir l'impacte de l'arrencada i l'aturada;
- Equilibri de pressió entre segments
En el sistema d'osmosi inversa multietapa, s'utilitza un sensor de pressió + una vàlvula reguladora elèctrica per optimitzar la diferència de pressió entre les etapes (normalment controlada a 0,2-0,3 MPa);
- Optimització de l'ajust del pH
En escenaris de dessalinització d'aigua de mar, es pot utilitzar un turbocompressor o un intercanviador de pressió (PX) per recuperar l'energia concentrada de la pressió de l'aigua, reduint el consum d'energia en més d'un 30%.
Requisits del procés per a la instrumentació i el control del programa durant el funcionament del sistema d'osmosi inversa
- Ajust de la dosi
La dosificació s'ajusta mitjançant un mecanisme d'ajust proporcional, que ajusta automàticament la bomba dosificadora per realitzar una dosificació proporcional en funció del senyal del cabalímetre d'aigua.
- Indicador de nivell de líquid
La caixa de dosificació està equipada amb un indicador de nivell de líquid in situ i un senyal d'alarma de nivell baix de líquid per garantir que el procés de dosificació no s'interrompi per manca de medicament al dipòsit de líquid.
- Tauler de control de subministrament d'aigua
Hi ha un panell d'instruments de subministrament d'aigua in situ, que està equipat amb un indicador de cabal i un mesurador d'acumulació de cabal, un mesurador de conductivitat i un indicador de valor de pH. A més, els senyals de paràmetres enviats pel mesurador de pressió de subministrament d'aigua, el mesurador de cabal, el mesurador de conductivitat i el mesurador de pH s'envien a la sala de control central per al seu registre continu; al mateix temps, el senyal enviat pel mesurador de cabal controla la bomba dosificadora per dosificar en proporció; els senyals d'alarma alta i baixa enviats pel mesurador de pH s'envien a la sala de control central per a l'alarma.
- Filtres de seguretat
L'entrada i la sortida del filtre de seguretat estan equipades amb indicadors de pressió. Quan la diferència de pressió d'entrada i sortida del filtre de seguretat arriba al valor establert o funciona durant un cert període de temps, cal substituir l'element filtrant.
- Interruptor de la bomba d'alta pressió
Els costats d'entrada i sortida de la bomba d'alta pressió estan equipats amb interruptors de baixa pressió i alta pressió, respectivament. Quan la pressió d'entrada de la bomba d'alta pressió és inferior al valor límit, l'interruptor de baixa pressió es tanca i envia un senyal al PLC, que emet una alarma i atura automàticament el funcionament de la bomba d'alta pressió; quan la pressió de sortida de la bomba d'alta pressió és superior al valor límit, l'interruptor d'alta pressió es tanca i envia un senyal al PLC. Després d'un cert retard, si la pressió al costat d'alta pressió de la bomba d'alta pressió encara és superior al valor límit, el PLC emet una alarma i atura automàticament el funcionament de la bomba d'alta pressió. Si l'interruptor d'alta pressió torna a l'estat desconnectat dins del rang de retard, el PLC cancel·la automàticament el senyal d'entrada.
- Bomba d'alta pressió elèctrica amb obertura lenta de la porta
La sortida de la bomba d'alta pressió està equipada amb una porta elèctrica d'obertura lenta. Després d'arrencar la bomba d'alta pressió, la porta d'obertura lenta s'obre automàticament per garantir que l'element de membrana d'osmosi inversa no es faci malbé pel cop d'ariet. Si la porta d'obertura lenta falla i no s'obre dins del temps especificat, la pressió de sortida de la bomba d'alta pressió augmenta, el pressòstat emet un senyal d'alarma i atura automàticament el funcionament de la bomba d'alta pressió a través del PLC. Cada dispositiu d'osmosi inversa està equipat amb un panell d'instruments in situ, on hi ha instal·lat un cabalímetre per a l'aigua de producte d'osmosi inversa de fase 1, l'aigua de producte de fase 2 i el drenatge (visualització del valor del cabal i del cabal acumulat), i un mesurador de conductivitat de l'aigua de producte.
- Requisits de control del programa
Els senyals de paràmetres enviats pel cabalímetre i el conductímetro s'envien a la sala de control central per a un registre continu i tenen una alarma de valor de conductivitat alta. El panell local està equipat amb botons i llums indicadors d'arrencada i aturada de la bomba d'alta pressió, botons i llums indicadors d'aturada d'emergència del sistema, i botons i llums indicadors d'obertura i tancament lent de la porta elèctrica.
- Dial RO
Cada dispositiu d'osmosi inversa està equipat amb un panell de manòmetres in situ, on s'instal·len els indicadors de pressió d'entrada d'aigua de la primera etapa, d'entrada d'aigua de la segona etapa i de descàrrega de l'osmosi inversa.
- Panell de control central
El panell de control central està equipat amb interruptors de tres posicions (un automàtic, un d'apagat, un manual) per a la bomba d'alta pressió, la bomba dosificadora i la bomba d'aigua de rentat, així com botons d'inici i aturada del programa del sistema, que poden realitzar les funcions de control remot de la sala de control d'inici automàtic i d'operació manual local dels dispositius esmentats. Quan l'interruptor de tres posicions es gira a la posició "automàtica", els dispositius esmentats no es poden operar localment.
Procés d'arrencada i funcionament del dispositiu RO
- Posada en marxa i funcionament del programa de dispositius d'osmosi inversa
Primer, col·loqueu els interruptors de control de la bomba d'alta pressió i la bomba dosificadora a la posició "automàtica" i, a continuació, accioneu el botó d'inici del programa de cada dispositiu RO. En aquest moment, el controlador lògic programable (PLC) detectarà automàticament el nivell de líquid de totes les caixes dosificadores i la pressió al costat d'entrada de la bomba d'alta pressió segons el programa establert. Si es detecta un nivell de líquid "baix" o una pressió "baixa" al costat d'entrada de la bomba d'alta pressió, el PLC executarà una alarma audible i visual i interromprà el funcionament del programa.
Després d'eliminar l'alarma, premeu de nou el botó d'inici del programa, el programa es reprendrà i iniciarà automàticament la bomba dosificadora i la bomba d'alta pressió, i obrirà la porta elèctrica d'obertura lenta al mateix temps. Si la pressió del costat d'alta pressió de la bomba d'alta pressió encara és superior al llindar establert després del retard preestablert, el PLC enviarà un senyal d'alarma i aturarà automàticament el funcionament de la bomba d'alta pressió i la bomba dosificadora, i tancarà automàticament la porta elèctrica d'obertura lenta;
Si l'interruptor d'alta tensió torna a l'estat desconnectat dins del rang de retard, el PLC cancel·larà automàticament el senyal d'entrada de l'interruptor d'alta tensió i el sistema entrarà a la fase de funcionament normal.
- Posada en marxa i funcionament manuals de la sala de control del dispositiu RO
Quan els interruptors de control de la bomba d'alta pressió, la bomba dosificadora i la bomba d'aigua de rentat es col·loquen en la posició "manual", l'equip esmentat anteriorment es pot fer funcionar a la sala de control.
- Posada en marxa i funcionament manuals in situ del dispositiu d'osmosi inversa
Quan els interruptors de control de la bomba d'alta pressió i la bomba dosificadora estan en la posició "apagada", l'equip esmentat es pot iniciar i operar manualment in situ.
En qualsevol cas, el funcionament del dispositiu RO es pot aturar immediatament prement el botó d'aturada d'emergència del sistema al panell d'instruments local.
- El dispositiu RO s'ha aturat
Quan el dispositiu RO s'atura automàticament o l'operador s'atura prement el botó d'aturada del programa, la bomba d'alta pressió deixa de funcionar, la bomba dosificadora deixa de funcionar de manera interbloquejada i la porta elèctrica d'obertura lenta a la sortida de la bomba d'alta pressió es tanca automàticament.
Procés d'arrencada i funcionament del dispositiu RO
La composició de l'instrument i del sistema de control PLC es determina segons els requisits del sistema RO per a la instrumentació i el control.
- Interruptor de nivell de líquid
Dóna un senyal de baix nivell.
- Mesurador de cabal
Indicació de cabal instantani i visualització del valor acumulat del cabal.
- conductímetro
Pantalla digital, amb sortida d'alarma d'alta conductivitat i sortida de senyal de corrent de 4~20mA.
- pH-metre
Pantalla digital, amb sortides d'alarma de pH alt i baix configurables per l'usuari i sortida de senyal de corrent de 4-20 mA.