Ключові моменти прийняття рішень при проектуванні системи зворотного осмосу

Як одна з основних технологій у галузі промислового водоочищення, технологія зворотного осмосу (RO) широко використовується для підготовки високочистої води, повторного використання стічних вод та опріснення морської води в енергетичній, хімічній, фармацевтичній та електронній промисловості. Конструкція її основної системи керування безпосередньо пов'язана з ефективністю роботи системи, рівнем енергоспоживання та терміном служби обладнання.

 

Кооперативне керування системами попередньої обробки

Мембрана зворотного осмосу чутлива до якості води, що надходить, і потребує попередньої обробки на кількох етапах (таких як піщана фільтрація, адсорбція активованим вугіллям та ультрафільтрація) для видалення забруднюючих речовин, таких як зважені тверді речовини, колоїди та органічні речовини. Система керування повинна досягти:

1. Багаторівневе зв'язування процесів

Динамічно регулювати дозування коагулянту, частоту зворотного промивання та точність фільтрації відповідно до якості сирої води;

2. Онлайн-моніторинг індексу забруднення (SDI):

Зворотній зв'язок у режимі реального часу щодо ефектів попередньої обробки за допомогою вимірювачів каламутності та лічильників частинок, щоб уникнути засмічення мембранних компонентів;

3. Оптимізація регулювання pH

Відрегулюйте кількість доданої кислоти відповідно до лужності джерела води, щоб контролювати ризик утворення накипу та зменшити витрату реагенту.

 

Динамічне узгодження насоса високого тиску та регулювання тиску

Основною рушійною силою системи RO є насос високого тиску. Система керування повинна вирішувати:

1. Контроль швидкості перетворення частоти

Швидкість насоса регулюється перетворювачем частоти відповідно до потреб у потоці води та зменшує вплив пуску-зупинки;

2. Баланс тиску між сегментами

У багатоступеневій системі RO для оптимізації різниці тисків між ступенями використовується датчик тиску + електричний регулювальний клапан (зазвичай контролюється на рівні 0,2-0,3 МПа);

3. Оптимізація регулювання pH

У сценаріях опріснення морської води турбокомпресор або теплообмінник тиску (PX) може бути використаний для рекуперації концентрованої енергії тиску води, що зменшує споживання енергії більш ніж на 30%.

 

Вимоги до процесу контролю приладів та програм під час роботи системи зворотного осмосу

1. Коригування дозування

Дозування регулюється пропорційним механізмом регулювання, який автоматично налаштовує дозувальний насос для виконання пропорційного дозування на основі сигналу від лічильника витрати води.

2. Датчик рівня рідини

Дозувальна коробка оснащена вбудованим датчиком рівня рідини та сигналізацією про низький рівень рідини, щоб гарантувати, що процес дозування не буде перервано через відсутність ліків у резервуарі для рідини.

3. Панель керування водопостачанням

На місці є панель приладів водопостачання, оснащена індикатором витрати та вимірювачем накопичення витрати, вимірювачем провідності, індикатором значення pH. Крім того, сигнали параметрів, що надсилаються вимірювачем тиску водопостачання, вимірювачем витрати, вимірювачем провідності та pH-метром, надсилаються до центральної диспетчерської для безперервного запису; водночас сигнал, що надсилається вимірювачем витрати, керує дозуючим насосом для пропорційного дозування; сигнали тривоги високого та низького рівня, що надсилаються pH-метром, надсилаються до центральної диспетчерської для сигналізації.

4. Фільтри безпеки

Вхід та вихід запобіжного фільтра оснащені індикаторами тиску. Коли різниця тиску на вході та виході запобіжного фільтра досягає встановленого значення або триває певний час, фільтруючий елемент необхідно замінити.

5. Перемикач насоса високого тиску

Вхідний та вихідний боки насоса високого тиску оснащені відповідно реле низького та високого тиску. Коли тиск на вході насоса високого тиску нижчий за граничне значення, реле низького тиску замикається та надсилає сигнал до ПЛК, який спрацьовує та автоматично зупиняє роботу насоса високого тиску; коли тиск на виході насоса високого тиску перевищує граничне значення, реле високого тиску замикається та надсилає сигнал до ПЛК. Після певної затримки, якщо тиск на стороні високого тиску насоса високого тиску все ще перевищує граничне значення, ПЛК видає тривогу та автоматично зупиняє роботу насоса високого тиску. Якщо реле високого тиску повертається у відключений стан протягом діапазону затримки, ПЛК автоматично скасовує вхідний сигнал.

6. Електричний насос високого тиску з повільним відкриванням дверей

Вихідний отвір насоса високого тиску оснащений електричними дверима повільного відкривання. Після запуску насоса високого тиску двері повільного відкривання автоматично повільно відкриваються, щоб запобігти пошкодженню мембранного елемента RO внаслідок гідравлічного удару. Якщо двері повільного відкривання виходять з ладу та не відчиняються протягом заданого часу, а тиск на виході насоса високого тиску збільшується, реле тиску видає сигнал тривоги та автоматично зупиняє роботу насоса високого тиску за допомогою ПЛК. Кожен пристрій RO оснащений вбудованою приладовою панеллю, на якій встановлено витратомір для RO 1-го та 2-го ступенів, а також дренажу (відображення значення витрати та сумарного витрати), а також вимірювач провідності оброблюваної води.

7. Вимоги до контролю програми

Сигнали параметрів, що надсилаються витратоміром та кондуктометром, надсилаються до центральної диспетчерської для безперервного запису та мають сигнал тривоги про високе значення провідності. Локальна панель оснащена кнопками запуску та зупинки насоса високого тиску та індикаторними лампами, кнопками аварійної зупинки системи та індикаторними лампами, а також кнопками та індикаторними лампами електричного повільного відкривання та закривання дверей.

8. Циферблат RO

Кожен пристрій RO оснащений панелью манометрів на місці, на якій встановлені індикатори тиску впуску води першого ступеня RO, впуску води другого ступеня та тиску нагнітання.

9. Центральна панель керування

Центральна панель керування оснащена трипозиційними робочими перемикачами (один автоматичний, один вимкнено, один ручний) для насоса високого тиску, дозуючого насоса та насоса промивної води, а також кнопками запуску та зупинки системної програми, які можуть реалізувати функції автоматичного запуску дистанційного керування з диспетчерської та локального ручного керування вищезазначеними пристроями. Коли трипозиційний перемикач встановлено в положення «автоматичний», вищезазначені пристрої не можуть керуватися локально.

 

Процес запуску та роботи пристрою RO

1. Запуск та експлуатація програми пристрою RO

Спочатку переведіть перемикачі керування насосом високого тиску та дозуючим насосом у положення «автоматичний», а потім натисніть кнопку запуску програми кожного пристрою RO. У цей час програмований логічний контролер (ПЛК) автоматично визначить рівень рідини у всіх дозуючих коробках та тиск на вхідній стороні насоса високого тиску відповідно до встановленої програми. Якщо виявлено «низький» рівень рідини або «низький» тиск на вхідній стороні насоса високого тиску, ПЛК увімкне звуковий та візуальний сигнал тривоги та перерве роботу програми.

Після усунення тривоги знову натисніть кнопку запуску програми, програма відновить роботу та автоматично запустить дозувальний насос та насос високого тиску, а також одночасно відкриє електричні дверцята повільного відкривання. Якщо тиск на стороні високого тиску насоса високого тиску все ще перевищує встановлене порогове значення після заданої затримки, ПЛК надішле сигнал тривоги та автоматично зупинить роботу насоса високого тиску та дозувального насоса, а також автоматично закриє електричні дверцята повільного відкривання;
Якщо високовольтний перемикач повернеться у відключений стан протягом діапазону затримки, ПЛК автоматично скасує вхідний сигнал високовольтного перемикача, і система перейде до нормального режиму роботи.

2. Ручний запуск та експлуатація диспетчерської пристрою RO

Коли перемикачі керування насосом високого тиску, дозувальним насосом та насосом промивної води переведені в положення «ручний», вищезгадане обладнання можна експлуатувати в диспетчерській.

3. Ручний запуск та експлуатація пристрою RO на місці

Коли вимикачі керування насосом високого тиску та дозувальним насосом знаходяться в положенні «вимкнено», вищезгадане обладнання можна запускати та експлуатувати вручну на місці.

У будь-якому випадку, роботу пристрою RO можна негайно зупинити, натиснувши кнопку аварійної зупинки системи на місцевій панелі приладів.

4. Пристрій RO зупинено

Коли пристрій RO зупиняється автоматично або оператор зупиняється натисканням кнопки зупинки програми, насос високого тиску зупиняється, дозувальний насос зупиняється з блокуванням, а електричні дверцята повільного відкривання на виході насоса високого тиску автоматично закриваються.

 

Процес запуску та роботи пристрою RO

Склад приладів та системи керування ПЛК визначається відповідно до вимог системи RO до контрольно-вимірювальних приладів та керування.

1. Реле рівня рідини

Видає сигнал низького рівня.

2. Вимірювач витрати

Індикація миттєвого потоку та відображення накопиченого значення потоку.

3. Вимірювач провідності

Цифровий дисплей з виходом сигналу тривоги високої провідності та вихідним сигналом струму 4~20 мА.

4. pH-метр

Цифровий дисплей з налаштованими користувачем сигналами тривоги для високого та низького рівня pH та вихідним струмовим сигналом 4-20 мА.