Các điểm quyết định chính trong thiết kế hệ thống kiểm soát thẩm thấu ngược

Là một trong những công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực xử lý nước công nghiệp, công nghệ thẩm thấu ngược (RO) đã được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý nước tinh khiết cao, tái sử dụng nước thải và khử muối nước biển trong các ngành công nghiệp điện, hóa chất, dược phẩm và điện tử. Thiết kế hệ thống điều khiển cốt lõi của công nghệ này liên quan trực tiếp đến hiệu suất vận hành, mức tiêu thụ năng lượng và tuổi thọ thiết bị của hệ thống.

 

Kiểm soát hợp tác các hệ thống tiền xử lý

Màng thẩm thấu ngược rất nhạy cảm với chất lượng nước đầu vào và cần được xử lý sơ bộ qua nhiều giai đoạn (như lọc cát, hấp phụ than hoạt tính và siêu lọc) để loại bỏ các chất ô nhiễm như chất rắn lơ lửng, keo và chất hữu cơ. Hệ thống điều khiển cần đạt được:

1. Liên kết quy trình đa cấp

Điều chỉnh động liều lượng chất keo tụ, tần suất rửa ngược và độ chính xác lọc theo chất lượng nước thô;

2. Giám sát trực tuyến SDI (chỉ số ô nhiễm):

Phản hồi thời gian thực về hiệu quả xử lý trước thông qua máy đo độ đục và máy đếm hạt để tránh tắc nghẽn các thành phần màng;

3. Tối ưu hóa điều chỉnh pH

Điều chỉnh lượng axit thêm vào theo độ kiềm của nguồn nước để kiểm soát nguy cơ đóng cặn và giảm lượng thuốc thử tiêu thụ.

 

Sự kết hợp động của bơm áp suất cao và điều chỉnh áp suất

Động lực cốt lõi của hệ thống RO đến từ bơm cao áp. Hệ thống điều khiển cần giải quyết:

1. Kiểm soát tốc độ chuyển đổi tần số

Tốc độ bơm được điều chỉnh bằng bộ biến tần để phù hợp với nhu cầu lưu lượng nước và giảm tác động của việc khởi động-dừng;

2. Cân bằng áp suất giữa các phân đoạn

Trong hệ thống RO nhiều cấp, cảm biến áp suất + van điều chỉnh điện được sử dụng để tối ưu hóa chênh lệch áp suất giữa các cấp (thường được kiểm soát ở mức 0,2-0,3 MPa);

3. Tối ưu hóa điều chỉnh pH

Trong các tình huống khử muối nước biển, có thể sử dụng bộ tăng áp hoặc bộ trao đổi áp suất (PX) để thu hồi năng lượng áp suất nước cô đặc, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng hơn 30%.

 

Yêu cầu về quy trình đối với thiết bị đo lường và kiểm soát chương trình trong quá trình vận hành hệ thống RO

1. Điều chỉnh liều lượng

Liều lượng được điều chỉnh bằng cơ chế điều chỉnh tỷ lệ, tự động điều chỉnh bơm định lượng để thực hiện định lượng tỷ lệ dựa trên tín hiệu từ đồng hồ đo lưu lượng nước.

2. Đồng hồ đo mức chất lỏng

Hộp định lượng được trang bị đồng hồ đo mức chất lỏng tại chỗ và tín hiệu cảnh báo mức chất lỏng thấp để đảm bảo quá trình định lượng không bị gián đoạn do thiếu thuốc trong bình chứa chất lỏng.

3. Bảng điều khiển cấp nước

Có bảng điều khiển cấp nước tại chỗ, được trang bị đồng hồ đo lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng tích lũy, đồng hồ đo độ dẫn điện và đồng hồ đo pH. Ngoài ra, các tín hiệu thông số từ đồng hồ đo áp suất cấp nước, đồng hồ đo lưu lượng, đồng hồ đo độ dẫn điện và đồng hồ đo pH được gửi về phòng điều khiển trung tâm để ghi lại liên tục; đồng thời, tín hiệu từ đồng hồ đo lưu lượng điều khiển bơm định lượng theo tỷ lệ; tín hiệu cảnh báo cao và thấp từ đồng hồ đo pH được gửi về phòng điều khiển trung tâm để báo động.

4. Bộ lọc bảo mật

Đầu vào và đầu ra của bộ lọc an toàn được trang bị chỉ báo áp suất. Khi chênh lệch áp suất đầu vào và đầu ra của bộ lọc an toàn đạt đến giá trị cài đặt hoặc hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định, cần thay lõi lọc.

5. Công tắc bơm cao áp

Phía đầu vào và đầu ra của bơm cao áp được trang bị công tắc áp suất thấp và áp suất cao tương ứng. Khi áp suất đầu vào của bơm cao áp thấp hơn giá trị giới hạn, công tắc áp suất thấp sẽ đóng và gửi tín hiệu đến PLC, PLC sẽ báo động và tự động dừng hoạt động của bơm cao áp; khi áp suất đầu ra của bơm cao áp cao hơn giá trị giới hạn, công tắc áp suất cao sẽ đóng và gửi tín hiệu đến PLC. Sau một khoảng thời gian trễ nhất định, nếu áp suất ở phía áp suất cao của bơm cao áp vẫn cao hơn giá trị giới hạn, PLC sẽ đưa ra cảnh báo và tự động dừng hoạt động của bơm cao áp. Nếu công tắc áp suất cao trở về trạng thái ngắt kết nối trong phạm vi trễ, PLC sẽ tự động hủy tín hiệu đầu vào.

6. Bơm cao áp điện mở cửa chậm

Cửa ra của bơm cao áp được trang bị cửa đóng chậm bằng điện. Sau khi bơm cao áp khởi động, cửa đóng chậm sẽ tự động mở chậm để đảm bảo màng RO không bị hư hỏng do va đập nước. Nếu cửa đóng chậm bị hỏng và không mở trong thời gian quy định, áp suất đầu ra của bơm cao áp sẽ tăng lên, công tắc áp suất sẽ phát tín hiệu báo động và tự động dừng hoạt động của bơm cao áp thông qua PLC. Mỗi thiết bị RO đều được trang bị bảng điều khiển tại chỗ, trên đó lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nước RO cấp 1, cấp 2, và nước thải (hiển thị giá trị lưu lượng và lưu lượng tích lũy), và đồng hồ đo độ dẫn điện của nước thành phẩm.

7. Yêu cầu kiểm soát chương trình

Các tín hiệu thông số do lưu lượng kế và độ dẫn điện gửi về được gửi đến phòng điều khiển trung tâm để ghi lại liên tục, đồng thời có cảnh báo giá trị độ dẫn điện cao. Bảng điều khiển cục bộ được trang bị nút khởi động và dừng bơm cao áp cùng đèn báo, nút dừng khẩn cấp hệ thống và đèn báo, nút đóng mở cửa chậm bằng điện và đèn báo.

8. Quay số RO

Mỗi thiết bị RO đều được trang bị bảng đồng hồ đo áp suất tại chỗ, trên đó lắp đặt các chỉ báo áp suất đầu vào nước RO cấp một, đầu vào nước cấp hai và đầu ra.

9. Bảng điều khiển trung tâm

Bảng điều khiển trung tâm được trang bị công tắc vận hành ba vị trí (một tự động, một tắt, một thủ công) cho bơm cao áp, bơm định lượng và bơm xả nước, cũng như các nút khởi động và dừng chương trình hệ thống, có thể thực hiện chức năng điều khiển từ xa phòng điều khiển khởi động tự động và chức năng vận hành thủ công tại chỗ của các thiết bị trên. Khi công tắc ba vị trí được chuyển sang vị trí "tự động", các thiết bị trên sẽ không thể được vận hành tại chỗ.

 

Quy trình khởi động và vận hành thiết bị RO

1. Khởi động và vận hành chương trình thiết bị RO

Đầu tiên, đặt công tắc điều khiển của bơm cao áp và bơm định lượng ở vị trí "tự động", sau đó nhấn nút khởi động chương trình của từng thiết bị RO. Lúc này, bộ điều khiển logic khả trình (PLC) sẽ tự động phát hiện mức chất lỏng trong tất cả các hộp định lượng và áp suất ở đầu vào của bơm cao áp theo chương trình đã thiết lập. Nếu phát hiện mức chất lỏng "thấp" hoặc áp suất "thấp" ở đầu vào của bơm cao áp, PLC sẽ phát tín hiệu cảnh báo bằng âm thanh và hình ảnh, đồng thời ngắt chương trình.

Sau khi loại bỏ báo động, nhấn nút khởi động chương trình một lần nữa, chương trình sẽ tiếp tục chạy, tự động khởi động bơm định lượng và bơm cao áp, đồng thời mở cửa mở chậm bằng điện. Nếu áp suất phía áp suất cao của bơm cao áp vẫn cao hơn ngưỡng cài đặt sau thời gian trễ cài đặt trước, PLC sẽ phát tín hiệu báo động và tự động dừng hoạt động của bơm cao áp và bơm định lượng, đồng thời tự động đóng cửa mở chậm bằng điện;
Nếu công tắc điện áp cao trở về trạng thái ngắt kết nối trong phạm vi trễ, PLC sẽ tự động hủy tín hiệu đầu vào của công tắc điện áp cao và hệ thống sẽ chuyển sang giai đoạn hoạt động bình thường.

2. Khởi động và vận hành thủ công phòng điều khiển thiết bị RO

Khi công tắc điều khiển của bơm cao áp, bơm định lượng và bơm nước xả được đặt ở vị trí "thủ công", các thiết bị trên có thể được vận hành trong phòng điều khiển.

3. Khởi động và vận hành thủ công thiết bị RO tại chỗ

Khi công tắc điều khiển của bơm cao áp và bơm định lượng ở vị trí "tắt", có thể khởi động và vận hành thủ công các thiết bị trên tại chỗ.

Trong mọi trường hợp, hoạt động của thiết bị RO có thể dừng ngay lập tức bằng cách nhấn nút dừng khẩn cấp của hệ thống trên bảng điều khiển cục bộ.

4. Thiết bị RO đã dừng

Khi thiết bị RO tự động dừng hoặc người vận hành dừng bằng cách nhấn nút dừng chương trình, bơm cao áp sẽ ngừng chạy, bơm định lượng sẽ ngừng chạy liên động và cửa mở chậm bằng điện ở đầu ra của bơm cao áp sẽ tự động đóng lại.

 

Quy trình khởi động và vận hành thiết bị RO

Thành phần của hệ thống điều khiển PLC và thiết bị đo lường được xác định theo yêu cầu của hệ thống RO về thiết bị đo lường và điều khiển.

1. Công tắc mức chất lỏng

Cung cấp tín hiệu mức thấp.

2. Lưu lượng kế

Hiển thị lưu lượng tức thời và giá trị lưu lượng tích lũy.

3. Máy đo độ dẫn điện

Màn hình kỹ thuật số, có cảnh báo giá trị độ dẫn điện cao và tín hiệu dòng điện đầu ra 4~20mA.

4. Máy đo pH

Màn hình kỹ thuật số, có chức năng cảnh báo pH cao và thấp do người dùng cài đặt và tín hiệu dòng điện đầu ra 4-20mA.