Klíčové body rozhodování při návrhu systému řízení reverzní osmózy

Technologie reverzní osmózy (RO) jako jedna z klíčových technologií v oblasti průmyslové úpravy vody se široce používá při úpravě vysoce čisté vody, opětovném využití odpadních vod a odsolování mořské vody v energetickém, chemickém, farmaceutickém a elektronickém průmyslu. Konstrukce jejího základního řídicího systému přímo souvisí s provozní účinností systému, úrovní spotřeby energie a životností zařízení.

 

Kooperativní řízení systémů předzpracování

Membrána reverzní osmózy je citlivá na kvalitu přitékající vody a musí být předčištěna v několika fázích (jako je písková filtrace, adsorpce aktivním uhlím a ultrafiltrace), aby se odstranily znečišťující látky, jako jsou suspendované pevné látky, koloidy a organické látky. Řídicí systém musí dosáhnout:

1. Víceúrovňové propojení procesů

Dynamicky upravujte dávkování koagulantu, frekvenci zpětného proplachu a přesnost filtrace podle kvality surové vody;

2. Online monitorování SDI (indexu znečištění):

Zpětná vazba o účincích předúpravy v reálném čase pomocí turbiditometrů a počítačů částic, aby se zabránilo ucpávání membránových komponent;

3. Optimalizace úpravy pH

Upravte množství přidávané kyseliny podle zásaditosti zdroje vody, abyste omezili riziko usazování vodního kamene a snížili spotřebu činidla.

 

Dynamické přizpůsobení vysokotlakého čerpadla a regulace tlaku

Hlavní hnací silou systému RO je vysokotlaké čerpadlo. Řídicí systém musí řešit:

1. Řízení rychlosti frekvenční konverze

Otáčky čerpadla jsou upravovány frekvenčním měničem tak, aby odpovídaly požadovanému průtoku vody a snížily dopad spouštění a zastavování;

2. Vyrovnání tlaku mezi segmenty

Ve vícestupňovém systému RO se k optimalizaci tlakového rozdílu mezi stupni používá tlakový senzor + elektrický regulační ventil (obvykle regulovaný na 0,2–0,3 MPa);

3. Optimalizace úpravy pH

V odsolování mořské vody lze k rekuperaci koncentrované energie tlaku vody použít turbodmychadlo nebo tlakový výměník (PX), čímž se sníží spotřeba energie o více než 30 %.

 

Procesní požadavky na instrumentaci a řízení programu během provozu systému RO

1. Úprava dávkování

Dávkování se nastavuje proporcionálním nastavovacím mechanismem, který automaticky nastavuje dávkovací čerpadlo tak, aby provádělo proporcionální dávkování na základě signálu z průtokoměru vody.

2. Ukazatel hladiny kapaliny

Dávkovací box je vybaven hladinoměrem na místě a alarmem nízké hladiny kapaliny, aby bylo zajištěno, že proces dávkování nebude přerušen kvůli nedostatku léku v nádrži na kapalinu.

3. Přístrojová deska pro zásobování vodou

K dispozici je přístrojový panel pro zásobování vodou na místě, který je vybaven indikátorem průtoku a měřičem akumulace průtoku, vodivostním měřičem a indikátorem hodnoty pH. Kromě toho jsou parametrické signály odesílané tlakoměrem přívodu vody, průtokoměrem, vodivostním měřičem a pH metrem odesílány do centrálního velínu pro nepřetržitý záznam; zároveň signál odesílaný průtokoměrem řídí dávkovací čerpadlo pro proporcionální dávkování; alarmové signály vysoké a nízké hodnoty odesílané pH metrem jsou odesílány do centrálního velínu pro signalizaci alarmu.

4. Bezpečnostní filtry

Vstup a výstup bezpečnostního filtru jsou vybaveny indikátory tlaku. Pokud rozdíl tlaku mezi vstupním a výstupním tlakem bezpečnostního filtru dosáhne nastavené hodnoty nebo trvá určitou dobu, je nutné vyměnit filtrační vložku.

5. Spínač vysokotlakého čerpadla

Vstupní a výstupní strana vysokotlakého čerpadla jsou vybaveny nízkotlakými a vysokotlakými spínači. Když je vstupní tlak vysokotlakého čerpadla nižší než mezní hodnota, nízkotlaký spínač se sepne a vyšle signál do PLC, které spustí alarm a automaticky zastaví provoz vysokotlakého čerpadla; když je výstupní tlak vysokotlakého čerpadla vyšší než mezní hodnota, vysokotlaký spínač se sepne a vyšle signál do PLC. Pokud je po určitém zpoždění tlak na vysokotlaké straně vysokotlakého čerpadla stále vyšší než mezní hodnota, PLC vydá alarm a automaticky zastaví provoz vysokotlakého čerpadla. Pokud se vysokotlaký spínač v rozsahu zpoždění vrátí do odpojeného stavu, PLC automaticky zruší vstupní signál.

6. Vysokotlaké čerpadlo, elektrické pomalé otevírání dveří

Výstup vysokotlakého čerpadla je vybaven elektrickými pomalu otevíracími dveřmi. Po spuštění vysokotlakého čerpadla se pomalu otevírací dveře automaticky pomalu otevírají, aby se zajistilo, že membránový prvek RO nebude poškozen vodním rázem. Pokud pomalu otevírací dveře selžou a neotevřou se v daném čase, výstupní tlak vysokotlakého čerpadla se zvýší, tlakový spínač vydá alarm a automaticky zastaví provoz vysokotlakého čerpadla pomocí PLC. Každé zařízení RO je vybaveno přístrojovým panelem na místě, na kterém je instalován průtokoměr pro RO stupeň 1, stupeň 2 a odvodnění (zobrazení průtoku a kumulativní hodnoty průtoku) a měřič vodivosti užitkové vody.

7. Požadavky na řízení programu

Signály parametrů odesílané průtokoměrem a vodivostním měřičem jsou odesílány do centrální řídicí místnosti pro nepřetržitý záznam a obsahují alarm vysoké hodnoty vodivosti. Místní panel je vybaven tlačítky a kontrolkami pro spuštění a zastavení vysokotlakého čerpadla, tlačítky a kontrolkami pro nouzové zastavení systému a tlačítky a kontrolkami pro elektrické pomalé otevírání a zavírání dveří.

8. RO číselník

Každé zařízení RO je vybaveno tlakoměrem na místě, na kterém jsou instalovány ukazatele přívodu vody prvního stupně, přívodu vody druhého stupně a výstupního tlaku vody RO.

9. Centrální ovládací panel

Centrální ovládací panel je vybaven třípolohovými ovládacími spínači (jeden automatický, jeden vypnutý, jeden manuální) pro vysokotlaké čerpadlo, dávkovací čerpadlo a čerpadlo proplachovací vody, a také tlačítky pro spuštění a zastavení systémového programu, které umožňují automatické spuštění dálkového ovládání z velínu a místní ruční ovládání výše uvedených zařízení. Pokud je třípolohový spínač otočen do polohy „automatický“, výše uvedená zařízení nelze ovládat lokálně.

 

Proces spouštění a provozu zařízení RO

1. Spuštění a provoz programu zařízení RO

Nejprve přepněte ovládací spínače vysokotlakého čerpadla a dávkovacího čerpadla do polohy „automatika“ a poté stiskněte tlačítko spuštění programu na každém zařízení RO. Programovatelný logický automat (PLC) v tomto okamžiku automaticky detekuje hladinu kapaliny ve všech dávkovacích boxech a tlak na vstupní straně vysokotlakého čerpadla podle nastaveného programu. Pokud je detekována „nízká“ hladina kapaliny nebo „nízký“ tlak na vstupní straně vysokotlakého čerpadla, PLC spustí zvukový a vizuální alarm a přeruší provoz programu.

Po odstranění alarmu stiskněte znovu tlačítko spuštění programu, program se obnoví a automaticky spustí dávkovací čerpadlo a vysokotlaké čerpadlo a současně otevřou elektricky pomalu otevírané dveře. Pokud je tlak na straně vysokého tlaku vysokotlakého čerpadla i po uplynutí přednastavené doby zpoždění stále vyšší než nastavená prahová hodnota, PLC vyšle alarmový signál a automaticky zastaví provoz vysokotlakého čerpadla a dávkovacího čerpadla a automaticky uzavře elektricky pomalu otevírané dveře.
Pokud se vysokonapěťový spínač v rámci rozsahu zpoždění vrátí do odpojeného stavu, PLC automaticky zruší vstupní signál vysokonapěťového spínače a systém poté přejde do normálního provozního stavu.

2. Ruční spuštění a obsluha velínu zařízení RO

Pokud jsou ovládací spínače vysokotlakého čerpadla, dávkovacího čerpadla a čerpadla proplachovací vody nastaveny do polohy „ruční“, lze výše uvedené zařízení ovládat z velínu.

3. Ruční spuštění a provoz zařízení RO na místě

Pokud jsou ovládací spínače vysokotlakého čerpadla a dávkovacího čerpadla v poloze „vypnuto“, lze výše uvedené zařízení ručně spustit a obsluhovat na místě.

V každém případě lze provoz zařízení RO okamžitě zastavit stisknutím tlačítka nouzového zastavení systému na místním přístrojovém panelu.

4. Zařízení RO zastaveno

Když se zařízení RO automaticky zastaví nebo když ho obsluha zastaví stisknutím tlačítka pro zastavení programu, vysokotlaké čerpadlo se zastaví, dávkovací čerpadlo se zastaví s blokováním a elektricky pomalu otevírané dveře na výstupu vysokotlakého čerpadla se automaticky zavřou.

 

Proces spouštění a provozu zařízení RO

Složení přístrojového a PLC řídicího systému je určeno dle požadavků systému RO na instrumentaci a řízení.

1. Spínač hladiny kapaliny

Dává signál nízké úrovně.

2. Průtokoměr

Zobrazení okamžitého průtoku a zobrazení akumulované hodnoty průtoku.

3. Měřič vodivosti

Digitální displej s výstupem alarmu pro vysokou hodnotu vodivosti a proudovým signálem 4~20mA.

4. pH metr

Digitální displej s uživatelem nastavitelnými alarmovými výstupy pro vysokou a nízkou hodnotu pH a proudovým signálem 4–20 mA.