Viktiga beslutspunkter vid design av omvänd osmos-styrsystem

Som en av kärnteknikerna inom industriell vattenrening har omvänd osmos (RO) använts i stor utsträckning för beredning av högrent vatten, återanvändning av avloppsvatten och avsaltning av havsvatten inom kraft-, kemi-, läkemedels- och elektronikindustrin. Utformningen av dess centrala styrsystem är direkt relaterad till systemets driftseffektivitet, energiförbrukningsnivå och utrustningens livslängd.

 

Kooperativ kontroll av förbehandlingssystem

Membranen för omvänd osmos är känsliga för kvaliteten på det inkommande vattnet och behöver förbehandlas i flera steg (såsom sandfiltrering, adsorption med aktivt kol och ultrafiltrering) för att avlägsna föroreningar såsom suspenderade ämnen, kolloider och organiskt material. Styrsystemet behöver uppnå:

1. Flernivåprocesskoppling

Justera koaguleringsmedelsdoseringen, backspolningsfrekvensen och filtreringsnoggrannheten dynamiskt enligt råvattenkvaliteten;

2. SDI (föroreningsindex) onlineövervakning:

Realtidsåterkoppling av förbehandlingseffekter genom turbiditetsmätare och partikelräknare för att undvika igensättning av membrankomponenter;

3. Optimering av pH-justering

Justera mängden tillsatt syra efter vattenkällans alkalinitet för att kontrollera risken för beläggning och minska reagensförbrukningen.

 

Dynamisk matchning av högtryckspump och tryckreglering

Den viktigaste drivkraften i RO-systemet kommer från högtryckspumpen. Styrsystemet behöver lösa:

1. Frekvensomvandlingshastighetskontroll

Pumphastigheten justeras av frekvensomvandlaren för att matcha vattenflödesbehovet och minska effekten av start-stopp;

2. Tryckbalans mellan segment

I flerstegs-RO-systemet används en trycksensor + elektrisk reglerventil för att optimera tryckskillnaden mellan stegen (vanligtvis reglerad till 0,2–0,3 MPa);

3. Optimering av pH-justering

I scenarier med avsaltning av havsvatten kan en turboladdare eller tryckväxlare (PX) användas för att återvinna koncentrerad vattentrycksenergi, vilket minskar energiförbrukningen med mer än 30 %.

 

Processkrav för instrumentering och programstyrning under drift av RO-system

1. Justering av dosering

Doseringen justeras med en proportionell justeringsmekanism, som automatiskt justerar doseringspumpen för att utföra proportionell dosering baserat på signalen från vattenflödesmätaren.

2. Vätskenivåmätare

Mätboxen är utrustad med en vätskenivåmätare på plats och en larmsignal för låg vätskenivå för att säkerställa att doseringsprocessen inte avbryts på grund av brist på läkemedel i vätsketanken.

3. Vattenförsörjningsinstrumentpanel

Det finns en instrumentpanel för vattenförsörjning på plats, som är utrustad med flödesindikator och flödesackumuleringsmätare, konduktivitetsmätare och pH-värdesindikator. Dessutom skickas parametersignalerna som skickas från vattenförsörjningstrycksmätaren, flödesmätaren, konduktivitetsmätaren och pH-mätaren till det centrala kontrollrummet för kontinuerlig registrering; samtidigt styr signalen som skickas från flödesmätaren doseringspumpen till proportionell dosering; de höga och låga larmsignalerna som skickas från pH-mätaren skickas till det centrala kontrollrummet för larm.

4. Säkerhetsfilter

Säkerhetsfiltrets inlopp och utlopp är utrustade med tryckindikatorer. När tryckskillnaden mellan säkerhetsfiltrets inlopp och utlopp når det inställda värdet eller körs under en viss tid, behöver filterelementet bytas ut.

5. Högtryckspumpsbrytare

Högtryckspumpens inlopps- och utloppssida är utrustade med lågtrycks- respektive högtrycksbrytare. När högtryckspumpens inloppstryck är lägre än gränsvärdet stängs lågtrycksbrytaren och skickar en signal till PLC:n, som larmar och automatiskt stoppar högtryckspumpens drift. När högtryckspumpens utloppstryck är högre än gränsvärdet stängs högtrycksbrytaren och skickar en signal till PLC:n. Om trycket på högtryckspumpens högtryckssida fortfarande är högre än gränsvärdet efter en viss fördröjning, utfärdar PLC:n ett larm och stoppar automatiskt högtryckspumpens drift. Om högtrycksbrytaren återgår till frånkopplat tillstånd inom fördröjningsintervallet, avbryter PLC:n automatiskt insignalen.

6. Högtryckspump elektrisk långsam dörröppning

Högtryckspumpens utlopp är utrustat med en elektrisk långsamt öppnande dörr. Efter att högtryckspumpen startats öppnas den långsamt öppnande dörren automatiskt långsamt för att säkerställa att RO-membranelementet inte skadas av vattenslag. Om den långsamt öppnande dörren slutar fungera och inte öppnas inom den angivna tiden ökar högtryckspumpens utloppstryck, tryckbrytaren avger en larmsignal och stoppar automatiskt högtryckspumpens drift via PLC:n. Varje RO-enhet är utrustad med en instrumentpanel på plats, på vilken en flödesmätare för RO steg 1, steg 2 produktvatten och dränering (flödes- och kumulativt flödesvärdevisning) samt en produktvattnets konduktivitetsmätare är installerade.

7. Krav för programkontroll

Parametersignalerna som skickas av flödesmätaren och konduktivitetsmätaren skickas till det centrala kontrollrummet för kontinuerlig registrering och har ett larm för högt konduktivitetsvärde. Den lokala panelen är utrustad med start- och stoppknappar och indikatorlampor för högtryckspump, nödstoppsknappar och indikatorlampor för systemet samt knappar och indikatorlampor för elektrisk långsam dörröppning och -stängning.

8. RO-ratt

Varje RO-enhet är utrustad med en tryckmätarpanel på plats, på vilken indikatorer för RO:s första stegs vatteninlopp, andra stegs vatteninlopp och utloppstryck är installerade.

9. Central kontrollpanel

Den centrala kontrollpanelen är utrustad med trelägesbrytare (en automatisk, en avstängd, en manuell) för högtryckspumpen, doseringspumpen och spolvattenpumpen, samt start- och stoppknappar för systemprogrammet, vilket kan möjliggöra automatisk start av fjärrkontrollen i kontrollrummet och lokala manuella manövreringsfunktioner för ovanstående enheter. När trelägesbrytaren är vriden till läget "automatiskt" kan ovanstående enheter inte manövreras lokalt.

 

Start- och driftprocess för RO-enhet

1. Uppstart och drift av RO-enhetsprogram

Först, placera högtryckspumpens och doseringspumpens manöverbrytare i läget "automatiskt" och tryck sedan på programstartknappen för varje RO-enhet. Vid denna tidpunkt kommer den programmerbara logiska styrenheten (PLC) automatiskt att detektera vätskenivån i alla doseringslådor och trycket på högtryckspumpens inloppssida enligt det etablerade programmet. Om en "låg" vätskenivå eller ett "lågt" tryck på högtryckspumpens inloppssida detekteras, kommer PLC:n att utlösa ett hörbart och visuellt larm och avbryta programkörningen.

Efter att larmet har åtgärdats, tryck på programstartknappen igen. Programmet återupptas, startar automatiskt doseringspumpen och högtryckspumpen, och öppnar samtidigt den elektriska långsamt öppnande dörren. Om högtryckssidans tryck på högtryckspumpen fortfarande är högre än det inställda tröskelvärdet efter den förinställda fördröjningen, skickar PLC:n ut en larmsignal och stoppar automatiskt driften av högtryckspumpen och doseringspumpen, och stänger automatiskt den elektriska långsamt öppnande dörren.
Om högspänningsbrytaren återgår till frånkopplat tillstånd inom fördröjningsintervallet, kommer PLC:n automatiskt att avbryta högspänningsbrytarens insignal, och systemet går sedan över i normalt driftläge.

2. Manuell start och drift av RO-enhetens kontrollrum

När manöverbrytarna för högtryckspumpen, doseringspumpen och spolvattenpumpen är i läge "manuellt" kan ovanstående utrustning manövreras i kontrollrummet.

3. Manuell uppstart och drift av RO-enhet på plats

När högtryckspumpens och doseringspumpens manöverbrytare är i "avstängt" läge kan ovanstående utrustning startas och manövreras manuellt på plats.

I vilket fall som helst kan RO-enhetens drift stoppas omedelbart genom att trycka på systemets nödstoppsknapp på den lokala instrumentpanelen.

4. RO-enheten har stoppats

När RO-enheten stannar automatiskt eller om operatören stannar genom att trycka på programstoppknappen, stannar högtryckspumpen, doseringspumpen stannar förreglad och den elektriska långsamt öppnande dörren vid högtryckspumpens utlopp stängs automatiskt.

 

Start- och driftprocess för RO-enhet

Instrumentets och PLC-styrsystemets sammansättning bestäms enligt RO-systemets krav för instrumentering och styrning.

1. Vätskenivåbrytare

Ger en lågnivåsignal.

2. Flödesmätare

Momentan flödesindikering och visning av ackumulerat flödesvärde.

3. Konduktivitetsmätare

Digital display, med larmutgång för högt konduktivitetsvärde och 4~20mA strömutgång.

4. pH-mätare

Digital display med användarinställbara larmutgångar för högt och lågt pH-värde och 4–20 mA strömutgång.