Belangrijke beslissingspunten bij het ontwerp van een omgekeerde-osmosesysteem
Als een van de kerntechnologieën op het gebied van industriële waterzuivering wordt omgekeerde osmose (RO)-technologie veelvuldig toegepast in de bereiding van zeer zuiver water, hergebruik van afvalwater en ontzilting van zeewater in de energie-, chemische, farmaceutische en elektronica-industrie. Het ontwerp van het kernbesturingssysteem is direct gerelateerd aan de operationele efficiëntie, het energieverbruik en de levensduur van de apparatuur.
Coöperatieve besturing van voorverwerkingssystemen
Het omgekeerde-osmosemembraan is gevoelig voor de kwaliteit van het influentwater en moet in meerdere fasen worden voorbehandeld (zoals zandfiltratie, adsorptie met actieve kool en ultrafiltratie) om verontreinigende stoffen zoals zwevende deeltjes, colloïden en organisch materiaal te verwijderen. Het regelsysteem moet het volgende bereiken:
- Koppeling van processen op meerdere niveaus
Pas de dosering van het coagulant, de frequentie van het terugspoelen en de nauwkeurigheid van de filtratie dynamisch aan op basis van de kwaliteit van het ruwe water;
- SDI (vervuilingsindex) online monitoring:
Realtime feedback van de effecten van de voorbehandeling via troebelheidsmeters en deeltjestellers om verstopping van membraancomponenten te voorkomen;
- Optimalisatie van pH-aanpassing
Pas de hoeveelheid toegevoegd zuur aan op basis van de alkaliteit van het water. Zo beperkt u het risico op kalkaanslag en beperkt u het verbruik van reagentia.
Dynamische afstemming van hogedrukpomp en drukregeling
De belangrijkste drijvende kracht van het RO-systeem is de hogedrukpomp. Het besturingssysteem moet het volgende oplossen:
- Frequentieomzettingssnelheidsregeling
Het toerental van de pomp wordt door de frequentieomvormer aangepast aan de vraag naar waterstroom en vermindert de impact van start-stop;
- Drukbalans tussen segmenten
In het meertraps RO-systeem wordt een druksensor + elektrische regelklep gebruikt om het drukverschil tussen de trappen te optimaliseren (meestal geregeld op 0,2-0,3 MPa);
- Optimalisatie van pH-aanpassing
Bij het ontzilten van zeewater kan een turbolader of drukwisselaar (PX) worden gebruikt om geconcentreerde waterdrukenergie terug te winnen. Daarmee kan het energieverbruik met meer dan 30% worden teruggebracht.
Procesvereisten voor instrumentatie en programmabesturing tijdens de werking van het RO-systeem
- Aanpassing van de dosering
De dosering wordt geregeld door een proportioneel regelmechanisme, dat automatisch de doseerpomp aanpast om proportionele dosering uit te voeren op basis van het signaal van de waterstroommeter.
- Vloeistofniveaumeter
De doseerkast is uitgerust met een vloeistofniveaumeter op locatie en een alarmsignaal voor een laag vloeistofniveau. Zo wordt voorkomen dat het doseerproces wordt onderbroken door een tekort aan medicijn in de vloeistoftank.
- Watertoevoer dashboard
Er is een instrumentenpaneel voor de watervoorziening aanwezig, uitgerust met een flowmeter, een flowaccumulatiemeter, een geleidbaarheidsmeter en een pH-indicator. Daarnaast worden de parametersignalen van de waterdrukmeter, flowmeter, geleidbaarheidsmeter en pH-meter naar de centrale controlekamer gestuurd voor continue registratie. Tegelijkertijd stuurt het signaal van de flowmeter de doseerpomp aan om proportioneel te doseren. De hoge en lage alarmsignalen van de pH-meter worden naar de centrale controlekamer gestuurd voor alarm.
- Beveiligingsfilters
De in- en uitlaat van het veiligheidsfilter zijn voorzien van drukindicatoren. Wanneer het in- en uitlaatdrukverschil van het veiligheidsfilter de ingestelde waarde bereikt of gedurende een bepaalde tijd oploopt, moet het filterelement worden vervangen.
- Hogedrukpompschakelaar
De inlaat- en uitlaatzijde van de hogedrukpomp zijn respectievelijk voorzien van lage- en hogedrukschakelaars. Wanneer de inlaatdruk van de hogedrukpomp lager is dan de grenswaarde, wordt de lagedrukschakelaar gesloten en stuurt een signaal naar de PLC, die een alarm geeft en de hogedrukpomp automatisch stopt. Wanneer de uitlaatdruk van de hogedrukpomp hoger is dan de grenswaarde, wordt de hogedrukschakelaar gesloten en stuurt een signaal naar de PLC. Als de druk aan de hogedrukzijde van de hogedrukpomp na een bepaalde vertraging nog steeds hoger is dan de grenswaarde, geeft de PLC een alarm en stopt de hogedrukpomp automatisch. Als de hogedrukschakelaar binnen de vertraging terugkeert naar de uitgeschakelde toestand, annuleert de PLC automatisch het ingangssignaal.
- Hogedrukpomp elektrisch, langzaam openende deur
De uitlaat van de hogedrukpomp is voorzien van een elektrisch langzaam openende deur. Nadat de hogedrukpomp is gestart, opent de langzaam openende deur automatisch langzaam om te voorkomen dat het RO-membraanelement door waterslag wordt beschadigd. Als de langzaam openende deur faalt en niet binnen de opgegeven tijd opengaat, stijgt de uitlaatdruk van de hogedrukpomp, geeft de drukschakelaar een alarmsignaal af en stopt de hogedrukpomp automatisch via de PLC. Elk RO-apparaat is uitgerust met een instrumentenpaneel op locatie, waarop een flowmeter is geïnstalleerd voor RO-fase 1, fase 2 productwater en afvoer (weergave van flow en cumulatieve flowwaarde), evenals een geleidbaarheidsmeter voor productwater.
- Vereisten voor programmabesturing
De parametersignalen die door de flowmeter en geleidbaarheidsmeter worden verzonden, worden naar de centrale controlekamer gestuurd voor continue registratie en hebben een alarm voor een hoge geleidbaarheidswaarde. Het lokale paneel is uitgerust met start- en stopknoppen en indicatielampjes voor de hogedrukpomp, noodstopknoppen en indicatielampjes voor het systeem, en elektrische knoppen en indicatielampjes voor het langzaam openen en sluiten van deuren.
- RO-wijzerplaat
Elk RO-apparaat is uitgerust met een drukmeterpaneel op locatie, waarop de RO-waterinlaat van de eerste trap, de waterinlaat van de tweede trap en de persdrukindicatoren zijn geïnstalleerd.
- Centraal bedieningspaneel
Het centrale bedieningspaneel is uitgerust met driestandenschakelaars (één automatisch, één uit, één handmatig) voor de hogedrukpomp, doseerpomp en spoelwaterpomp, evenals start- en stopknoppen voor het systeemprogramma. Hiermee kunnen de automatische start, de afstandsbediening van de controlekamer en de lokale handmatige bediening van de bovengenoemde apparaten worden gerealiseerd. Wanneer de driestandenschakelaar in de stand "automatisch" staat, kunnen de bovengenoemde apparaten niet lokaal worden bediend.
Opstart- en bedieningsproces van RO-apparaten
- Opstarten en bedienen van het RO-apparaatprogramma
Plaats eerst de bedieningsschakelaars van de hogedrukpomp en doseerpomp in de stand "automatisch" en bedien vervolgens de programmastartknop van elk RO-apparaat. Op dit moment detecteert de programmeerbare logische controller (PLC) automatisch het vloeistofniveau van alle doseerboxen en de druk aan de inlaatzijde van de hogedrukpomp volgens het ingestelde programma. Als een "laag" vloeistofniveau of een "lage" druk aan de inlaatzijde van de hogedrukpomp wordt gedetecteerd, geeft de PLC een hoorbaar en visueel alarm en onderbreekt de programmawerking.
Nadat het alarm is uitgeschakeld, drukt u nogmaals op de programmastartknop. Het programma wordt hervat en start automatisch de doseerpomp en de hogedrukpomp. Tegelijkertijd wordt de langzaam openende elektrische deur geopend. Als de druk aan de hogedrukzijde van de hogedrukpomp na de ingestelde vertraging nog steeds hoger is dan de ingestelde drempelwaarde, stuurt de PLC een alarmsignaal en stopt de werking van de hogedrukpomp en de doseerpomp automatisch. Vervolgens wordt de langzaam openende elektrische deur automatisch gesloten.
Als de hoogspanningsschakelaar binnen het vertragingsbereik terugkeert naar de losgekoppelde toestand, annuleert de PLC automatisch het ingangssignaal van de hoogspanningsschakelaar en gaat het systeem over naar de normale bedrijfsfase.
- Handmatige opstart en bediening van de controlekamer van het RO-apparaat
Wanneer de regelschakelaars van de hogedrukpomp, doseerpomp en spoelwaterpomp in de stand "hand" worden gezet, kunnen bovengenoemde apparatuur in de controlekamer worden bediend.
- Handmatige opstart en bediening van het RO-apparaat op locatie
Wanneer de bedieningsschakelaars van de hogedrukpomp en de doseerpomp in de stand "uit" staan, kunnen de bovengenoemde apparatuur ter plaatse handmatig worden gestart en bediend.
In ieder geval kan de werking van het RO-apparaat onmiddellijk worden gestopt door op de noodstopknop van het systeem op het lokale instrumentenpaneel te drukken.
- RO-apparaat gestopt
Wanneer het RO-apparaat automatisch stopt of de operator stopt door op de programma-stopknop te drukken, stopt de hogedrukpomp met draaien, stopt de doseerpomp met vergrendeld draaien en wordt de langzaam openende elektrische deur bij de uitlaat van de hogedrukpomp automatisch gesloten.
Opstart- en bedieningsproces van RO-apparaten
De samenstelling van het instrument en het PLC-besturingssysteem wordt bepaald op basis van de eisen van het RO-systeem voor instrumentatie en besturing.
- Vloeistofniveauschakelaar
Geeft een zwak signaal.
- Stroommeter
Directe stroomindicatie en weergave van de totale stroomwaarde.
- Geleidbaarheidsmeter
Digitaal display, met alarmuitgang voor hoge geleidbaarheidswaarde en stroomsignaaluitgang van 4~20 mA.
- pH-meter
Digitaal display met door de gebruiker instelbare pH-hoog- en -laag-alarmuitgangen en 4-20mA-stroomsignaaluitgang.