Vigtige beslutningspunkter i design af omvendt osmose-styringssystemer

Som en af kerneteknologierne inden for industriel vandbehandling er omvendt osmose (RO)-teknologi blevet bredt anvendt til fremstilling af rent vand, genbrug af spildevand og afsaltning af havvand i kraft-, kemisk-, farmaceutisk- og elektronikindustrien. Designet af dets kernestyringssystem er direkte relateret til systemets driftseffektivitet, energiforbrugsniveau og udstyrets levetid.

 

Samarbejdskontrol af forbehandlingssystemer

Omvendt osmosemembranen er følsom over for kvaliteten af det indløbende vand og skal forbehandles i flere faser (såsom sandfiltrering, adsorption med aktivt kul og ultrafiltrering) for at fjerne forurenende stoffer såsom suspenderet stof, kolloider og organisk materiale. Kontrolsystemet skal opnå:

1. Flerniveauproceskobling

Juster koagulantdoseringen, tilbageskylningsfrekvensen og filtreringsnøjagtigheden dynamisk i henhold til råvandskvaliteten;

2. SDI (forureningsindeks) online overvågning:

Feedback i realtid af forbehandlingseffekter via turbiditetsmålere og partikeltællere for at undgå tilstopning af membrankomponenter;

3. Optimering af pH-justering

Juster mængden af tilsat syre i henhold til vandkildens alkalinitet for at kontrollere risikoen for aflejring og reducere reagensforbruget.

 

Dynamisk matchning af højtrykspumpe og trykregulering

Den primære drivkraft i RO-systemet kommer fra højtrykspumpen. Styresystemet skal løse:

1. Frekvensomdannelseshastighedskontrol

Pumpehastigheden justeres af frekvensomformeren, så den matcher vandstrømningsbehovet og reducerer effekten af start-stop;

2. Trykbalance mellem segmenter

I flertrins-RO-systemet bruges en tryksensor + en elektrisk reguleringsventil til at optimere trykforskellen mellem trinene (normalt styret til 0,2-0,3 MPa);

3. Optimering af pH-justering

I tilfælde af afsaltning af havvand kan en turbolader eller trykveksler (PX) bruges til at genvinde koncentreret vandtrykenergi, hvilket reducerer energiforbruget med mere end 30 %.

 

Proceskrav til instrumentering og programstyring under RO-systemdrift

1. Justering af dosering

Doseringen justeres af en proportional justeringsmekanisme, som automatisk justerer doseringspumpen til at udføre proportional dosering baseret på signalet fra vandflowmåleren.

2. Væskeniveaumåler

Måleboksen er udstyret med en væskeniveaumåler på stedet og et alarmsignal for lavt væskeniveau for at sikre, at doseringsprocessen ikke afbrydes på grund af mangel på medicin i væsketanken.

3. Vandforsyningsinstrumentbræt

Der er et instrumentpanel til vandforsyning på stedet, som er udstyret med flowindikator og flowakkumuleringsmåler, ledningsevnemåler og pH-værdiindikator. Derudover sendes parametersignalerne fra vandforsyningens trykmåler, flowmåler, ledningsevnemåler og pH-måler til det centrale kontrolrum til kontinuerlig registrering; samtidig styrer signalet fra flowmåleren doseringspumpen til proportionel dosering; de høje og lave alarmsignaler fra pH-måleren sendes til det centrale kontrolrum til alarm.

4. Sikkerhedsfiltre

Sikkerhedsfilterets ind- og udløb er udstyret med trykindikatorer. Når trykforskellen mellem ind- og udløb på sikkerhedsfilteret når den indstillede værdi eller kører i en vis periode, skal filterelementet udskiftes.

5. Højtrykspumpeafbryder

Højtrykspumpens indløbs- og udløbsside er udstyret med henholdsvis lavtryks- og højtryksafbrydere. Når højtrykspumpens indløbstryk er lavere end grænseværdien, lukkes lavtryksafbryderen og sender et signal til PLC'en, som alarmerer og automatisk stopper højtrykspumpens drift. Når højtrykspumpens udløbstryk er højere end grænseværdien, lukkes højtryksafbryderen og sender et signal til PLC'en. Hvis trykket på højtrykspumpens højtryksside efter en vis forsinkelse stadig er højere end grænseværdien, udsender PLC'en en alarm og stopper automatisk højtrykspumpens drift. Hvis højtryksafbryderen vender tilbage til afbrudt tilstand inden for forsinkelsesområdet, annullerer PLC'en automatisk indgangssignalet.

6. Højtrykspumpe elektrisk langsom døråbning

Højtrykspumpens udløb er udstyret med en elektrisk langsomt åbnende dør. Når højtrykspumpen er startet, åbner den langsomt åbnende dør automatisk langsomt for at sikre, at RO-membranelementet ikke beskadiges af vandslag. Hvis den langsomt åbnende dør svigter og ikke åbner inden for den angivne tid, stiger højtrykspumpens udløbstryk, trykafbryderen udsender et alarmsignal og stopper automatisk højtrykspumpens drift via PLC'en. Hver RO-enhed er udstyret med et instrumentpanel på stedet, hvorpå der er installeret en flowmåler til RO trin 1, trin 2 produktvand og dræning (flow- og akkumuleret flowværdivisning) samt en måler for produktvandets ledningsevne.

7. Krav til programkontrol

Parametersignalerne, der sendes af flowmåleren og ledningsevnemåleren, sendes til det centrale kontrolrum til kontinuerlig registrering og har en alarm for høj ledningsevne. Det lokale panel er udstyret med start- og stopknapper og indikatorlamper til højtrykspumpen, nødstopknapper og indikatorlamper til systemet samt knapper og indikatorlamper til elektrisk langsom døråbning og -lukning.

8. RO-drejeknap

Hver RO-enhed er udstyret med et trykmålerpanel på stedet, hvorpå RO's første-trins vandindløb, andet-trins vandindløb og afgangstrykindikatorer er installeret.

9. Centralt kontrolpanel

Det centrale kontrolpanel er udstyret med trepositionsafbrydere (en automatisk, en slukket, en manuel) til højtrykspumpen, doseringspumpen og skyllevandspumpen, samt start- og stopknapper til systemprogrammer, der kan aktivere fjernbetjeningen til kontrolrummet og de lokale manuelle betjeningsfunktioner for ovennævnte enheder. Når trepositionsafbryderen er drejet til positionen "automatisk", kan ovennævnte enheder ikke betjenes lokalt.

 

Opstart og driftsproces for RO-enhed

1. Opstart og drift af RO-enhedsprogram

Først skal kontrolkontakterne på højtrykspumpen og doseringspumpen placeres i positionen "automatisk", og derefter skal programstartknappen på hver RO-enhed betjenes. På dette tidspunkt vil den programmerbare logiske controller (PLC) automatisk registrere væskeniveauet i alle doseringsbokse og trykket på højtrykspumpens indløbsside i henhold til det etablerede program. Hvis der registreres et "lavt" væskeniveau eller et "lavt" tryk på højtrykspumpens indløbsside, vil PLC'en udløse en hørbar og visuel alarm og afbryde programdriften.

Efter at alarmen er fjernet, trykkes der igen på programstartknappen. Programmet genoptages, og doseringspumpen og højtrykspumpen startes automatisk, og den elektriske langsomt åbnende dør åbnes samtidig. Hvis trykket på højtrykspumpens højtryksside stadig er højere end den indstillede tærskelværdi efter den forudindstillede forsinkelse, sender PLC'en et alarmsignal, stopper automatisk højtrykspumpens og doseringspumpens drift og lukker automatisk den elektriske langsomt åbnende dør.
Hvis højspændingsafbryderen vender tilbage til afbrudt tilstand inden for forsinkelsesområdet, vil PLC'en automatisk annullere højspændingsafbryderens indgangssignal, og systemet vil derefter gå over i normal driftsfase.

2. Manuel opstart og betjening af RO-enheds kontrolrum

Når kontrolafbryderne for højtrykspumpen, doseringspumpen og skyllevandspumpen er placeret i "manuel" position, kan ovenstående udstyr betjenes i kontrolrummet.

3. Manuel opstart og betjening af RO-enhed på stedet

Når kontrolafbryderne for højtrykspumpen og doseringspumpen er i "off"-positionen, kan ovenstående udstyr startes manuelt og betjenes på stedet.

Under alle omstændigheder kan RO-enhedens drift stoppes øjeblikkeligt ved at trykke på systemets nødstopknap på det lokale instrumentpanel.

4. RO-enhed stoppet

Når RO-enheden stopper automatisk, eller operatøren stopper ved at trykke på programstopknappen, stopper højtrykspumpen med at køre, doseringspumpen stopper med at køre i blokering, og den elektriske langsomt åbnende dør ved højtrykspumpens udløb lukkes automatisk.

 

Opstart og driftsproces for RO-enhed

Instrumentets og PLC-styringssystemets sammensætning bestemmes i henhold til RO-systemets krav til instrumentering og styring.

1. Væskeniveauafbryder

Giver et lavniveausignal.

2. Flowmåler

Øjeblikkelig flowindikation og visning af akkumuleret flowværdi.

3. Ledningsevnemåler

Digitalt display med alarmudgang for høj ledningsevne og 4~20mA strømsignaludgang.

4. pH-måler

Digitalt display med brugerindstillelige alarmudgange for høj og lav pH og 4-20mA strømsignaludgang.