Puntos de decisión clave en el diseño del sistema de control de ósmosis inversa
Como una de las tecnologías clave en el tratamiento de aguas industriales, la tecnología de ósmosis inversa (OI) se ha utilizado ampliamente en la preparación de agua de alta pureza, la reutilización de aguas residuales y la desalinización de agua de mar en las industrias energética, química, farmacéutica y electrónica. El diseño de su sistema de control central está directamente relacionado con la eficiencia operativa del sistema, el consumo energético y la vida útil del equipo.
Control cooperativo de sistemas de preprocesamiento
La membrana de ósmosis inversa es sensible a la calidad del agua de entrada y requiere un pretratamiento en varias etapas (como filtración con arena, adsorción con carbón activado y ultrafiltración) para eliminar contaminantes como sólidos en suspensión, coloides y materia orgánica. El sistema de control debe lograr:
- Vinculación de procesos multinivel
Ajustar dinámicamente la dosis de coagulante, la frecuencia de retrolavado y la precisión de filtración de acuerdo con la calidad del agua cruda;
- Monitoreo en línea del SDI (índice de contaminación):
Retroalimentación en tiempo real de los efectos del pretratamiento a través de medidores de turbidez y contadores de partículas para evitar la obstrucción de los componentes de la membrana;
- Optimización del ajuste del pH
Ajuste la cantidad de ácido agregado de acuerdo con la alcalinidad de la fuente de agua para controlar el riesgo de formación de incrustaciones y reducir el consumo de reactivo.
Adaptación dinámica de la bomba de alta presión y la regulación de presión
La principal fuerza impulsora del sistema de ósmosis inversa proviene de la bomba de alta presión. El sistema de control debe resolver:
- Control de velocidad de conversión de frecuencia
El convertidor de frecuencia ajusta la velocidad de la bomba para adaptarse a la demanda de flujo de agua y reducir el impacto del arranque y la parada;
- Equilibrio de presión entre segmentos
En el sistema de ósmosis inversa multietapa, se utiliza un sensor de presión + válvula reguladora eléctrica para optimizar la diferencia de presión entre etapas (normalmente controlada a 0,2-0,3 MPa);
- Optimización del ajuste del pH
En escenarios de desalinización de agua de mar, se puede utilizar un turbocompresor o un intercambiador de presión (PX) para recuperar la energía de presión del agua concentrada, reduciendo el consumo de energía en más de un 30%.
Requisitos de proceso para la instrumentación y el control del programa durante la operación del sistema de ósmosis inversa
- Ajuste de la dosis
La dosis se ajusta mediante un mecanismo de ajuste proporcional, que ajusta automáticamente la bomba dosificadora para realizar una dosificación proporcional en función de la señal del medidor de flujo de agua.
- Indicador de nivel de líquido
La caja dosificadora está equipada con un indicador de nivel de líquido en el sitio y una señal de alarma de nivel bajo de líquido para garantizar que el proceso de dosificación no se interrumpa debido a la falta de medicamento en el tanque de líquido.
- Panel de control de suministro de agua
El panel de instrumentos de suministro de agua está equipado con indicador de caudal, medidor de acumulación de caudal, conductímetro e indicador de pH. Además, las señales de los parámetros del medidor de presión, caudalímetro, conductímetro y pHímetro se envían a la sala de control central para su registro continuo. Al mismo tiempo, la señal del caudalímetro controla la bomba dosificadora para dosificar proporcionalmente. Las señales de alarma de nivel alto y bajo del pHímetro se envían a la sala de control central para su alarma.
- Filtros de seguridad
La entrada y la salida del filtro de seguridad cuentan con indicadores de presión. Cuando la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro alcanza el valor establecido o se mantiene durante un tiempo determinado, es necesario reemplazar el elemento filtrante.
- Interruptor de bomba de alta presión
Los lados de entrada y salida de la bomba de alta presión están equipados con interruptores de baja y alta presión, respectivamente. Cuando la presión de entrada de la bomba de alta presión es inferior al valor límite, el interruptor de baja presión se cierra y envía una señal al PLC, que alarma y detiene automáticamente el funcionamiento de la bomba de alta presión; cuando la presión de salida de la bomba de alta presión es superior al valor límite, el interruptor de alta presión se cierra y envía una señal al PLC. Después de un cierto retraso, si la presión en el lado de alta presión de la bomba de alta presión sigue siendo superior al valor límite, el PLC emite una alarma y detiene automáticamente el funcionamiento de la bomba de alta presión. Si el interruptor de alta presión vuelve al estado desconectado dentro del rango de retraso, el PLC cancela automáticamente la señal de entrada.
- Bomba de alta presión eléctrica de apertura lenta de puertas
La salida de la bomba de alta presión está equipada con una compuerta eléctrica de apertura lenta. Tras el arranque de la bomba, la compuerta se abre lentamente de forma automática para evitar que el elemento de membrana de ósmosis inversa se dañe por golpes de ariete. Si la compuerta falla y no se abre dentro del tiempo especificado, la presión de salida de la bomba aumenta, el presostato emite una señal de alarma y detiene automáticamente el funcionamiento de la bomba a través del PLC. Cada dispositivo de ósmosis inversa está equipado con un panel de instrumentos in situ, donde se instalan un caudalímetro para el agua de producto de las etapas 1 y 2 de ósmosis inversa y el drenaje (que muestra el caudal y el caudal acumulado), y un medidor de conductividad del agua de producto.
- Requisitos de control del programa
Las señales de los parámetros enviadas por el medidor de caudal y el medidor de conductividad se envían a la sala de control central para su registro continuo y cuentan con una alarma de conductividad alta. El panel local está equipado con botones y luces indicadoras de arranque y parada de la bomba de alta presión, botones y luces indicadoras de parada de emergencia del sistema, y botones y luces indicadoras de apertura y cierre lento eléctrico de la puerta.
- Esfera de ósmosis inversa
Cada dispositivo de ósmosis inversa está equipado con un panel de manómetro en el sitio, en el que se instalan los indicadores de presión de entrada de agua de la primera etapa de ósmosis inversa, entrada de agua de la segunda etapa y descarga.
- Panel de control central
El panel de control central cuenta con interruptores de tres posiciones (uno automático, uno de apagado y uno manual) para la bomba de alta presión, la bomba dosificadora y la bomba de agua de descarga, así como botones de inicio y parada del programa del sistema. Estos botones permiten el inicio automático, el control remoto desde la sala de control y la operación manual local de los dispositivos mencionados. Cuando el interruptor de tres posiciones está en la posición "automático", los dispositivos mencionados no pueden operarse localmente.
Proceso de puesta en marcha y funcionamiento del dispositivo de ósmosis inversa
- Programa de puesta en marcha y funcionamiento del dispositivo de ósmosis inversa
Primero, coloque los interruptores de control de la bomba de alta presión y la bomba dosificadora en la posición "automático" y, a continuación, accione el botón de inicio del programa de cada dispositivo de ósmosis inversa. En este momento, el controlador lógico programable (PLC) detectará automáticamente el nivel de líquido de todas las cajas dosificadoras y la presión en la entrada de la bomba de alta presión, según el programa establecido. Si se detecta un nivel de líquido bajo o una presión baja en la entrada de la bomba de alta presión, el PLC emitirá una alarma sonora y visual e interrumpirá el programa.
Tras desactivar la alarma, pulse de nuevo el botón de inicio del programa. El programa reanudará su funcionamiento y activará automáticamente la bomba dosificadora y la bomba de alta presión, abriendo simultáneamente la puerta eléctrica de apertura lenta. Si la presión del lado de alta presión de la bomba de alta presión sigue siendo superior al umbral establecido tras el retardo preestablecido, el PLC emitirá una señal de alarma, detendrá automáticamente el funcionamiento de la bomba de alta presión y la bomba dosificadora, y cerrará automáticamente la puerta eléctrica de apertura lenta.
Si el interruptor de alto voltaje vuelve al estado desconectado dentro del rango de retardo, el PLC cancelará automáticamente la señal de entrada del interruptor de alto voltaje y el sistema ingresará a la etapa de operación normal.
- Puesta en marcha y operación manual de la sala de control del dispositivo de ósmosis inversa
Cuando los interruptores de control de la bomba de alta presión, la bomba dosificadora y la bomba de agua de lavado se colocan en la posición "manual", el equipo mencionado anteriormente se puede operar en la sala de control.
- Puesta en marcha y operación manual in situ del dispositivo de ósmosis inversa
Cuando los interruptores de control de la bomba de alta presión y de la bomba dosificadora están en la posición "apagado", el equipo mencionado anteriormente se puede iniciar y operar manualmente en el sitio.
En cualquier caso, el funcionamiento del dispositivo RO se puede detener inmediatamente presionando el botón de parada de emergencia del sistema en el panel de instrumentos local.
- El dispositivo de ósmosis inversa se detuvo
Cuando el dispositivo de RO se detiene automáticamente o el operador se detiene presionando el botón de parada del programa, la bomba de alta presión deja de funcionar, la bomba dosificadora deja de funcionar enclavada y la puerta eléctrica de apertura lenta en la salida de la bomba de alta presión se cierra automáticamente.
Proceso de puesta en marcha y funcionamiento del dispositivo de ósmosis inversa
La composición del sistema de control de instrumentos y PLC se determina de acuerdo con los requisitos del sistema de RO para instrumentación y control.
- Interruptor de nivel de líquido
Emite una señal de bajo nivel.
- Medidor de flujo
Indicación de caudal instantáneo y visualización del valor acumulado del caudal.
- Medidor de conductividad
Pantalla digital, con salida de alarma de alto valor de conductividad y salida de señal de corriente de 4 ~ 20 mA.
- Medidor de pH
Pantalla digital, con salidas de alarma de pH alto y bajo configurables por el usuario y salida de señal de corriente de 4-20 mA.