نکات کلیدی تصمیمگیری در طراحی سیستم کنترل اسمز معکوس
فناوری اسمز معکوس (RO) به عنوان یکی از فناوریهای اصلی در زمینه تصفیه آب صنعتی، به طور گسترده در تهیه آب با خلوص بالا، استفاده مجدد از فاضلاب و نمکزدایی از آب دریا در صنایع برق، شیمیایی، دارویی و الکترونیک مورد استفاده قرار گرفته است. طراحی سیستم کنترل اصلی آن ارتباط مستقیمی با راندمان عملیاتی سیستم، سطح مصرف انرژی و عمر تجهیزات دارد.
کنترل مشارکتی سیستمهای پیشپردازش
غشای اسمز معکوس به کیفیت آب ورودی حساس است و برای حذف آلایندههایی مانند جامدات معلق، کلوئیدها و مواد آلی، نیاز به پیشتصفیه در مراحل مختلف (مانند فیلتراسیون شنی، جذب کربن فعال و اولترافیلتراسیون) دارد. سیستم کنترل باید موارد زیر را محقق کند:
- پیوند فرآیند چند سطحی
به صورت پویا دوز منعقدکننده، دفعات شستشوی معکوس و دقت فیلتراسیون را با توجه به کیفیت آب خام تنظیم کنید.
- پایش آنلاین SDI (شاخص آلودگی):
بازخورد بلادرنگ از اثرات پیش تصفیه از طریق دستگاههای کدورتسنج و شمارنده ذرات برای جلوگیری از گرفتگی اجزای غشا؛
- بهینهسازی تنظیم pH
مقدار اسید اضافه شده را با توجه به قلیائیت منبع آب تنظیم کنید تا خطر رسوب گذاری کنترل شده و مصرف معرف کاهش یابد.
تطبیق دینامیکی پمپ فشار بالا و تنظیم فشار
نیروی محرکه اصلی سیستم RO از پمپ فشار بالا ناشی میشود. سیستم کنترل باید موارد زیر را حل کند:
- کنترل سرعت تبدیل فرکانس
سرعت پمپ توسط مبدل فرکانس تنظیم میشود تا با تقاضای جریان آب مطابقت داشته باشد و تأثیر شروع و توقف را کاهش دهد.
- تعادل فشار بین بخشها
در سیستم RO چند مرحلهای، از سنسور فشار + شیر تنظیمکننده الکتریکی برای بهینهسازی اختلاف فشار بین مراحل استفاده میشود (که معمولاً در 0.2-0.3 مگاپاسکال کنترل میشود)؛
- بهینهسازی تنظیم pH
در سناریوهای نمکزدایی آب دریا، میتوان از یک توربوشارژر یا مبدل فشار (PX) برای بازیابی انرژی فشار آب متمرکز استفاده کرد و مصرف انرژی را بیش از 30٪ کاهش داد.
الزامات فرآیند برای ابزار دقیق و کنترل برنامه در طول عملیات سیستم RO
- تنظیم دوز
دوز توسط یک مکانیزم تنظیم متناسب تنظیم میشود که به طور خودکار پمپ اندازهگیری را برای انجام دوز متناسب بر اساس سیگنال از کنتور آب تنظیم میکند.
- نشانگر سطح مایع
جعبه اندازهگیری مجهز به یک نشانگر سطح مایع در محل و یک سیگنال هشدار سطح پایین مایع است تا اطمینان حاصل شود که فرآیند دوز به دلیل کمبود دارو در مخزن مایع قطع نخواهد شد.
- داشبورد تامین آب
یک تابلوی ابزار دقیق برای تأمین آب در محل وجود دارد که مجهز به نشانگر جریان و دستگاه اندازهگیری تجمع جریان، دستگاه اندازهگیری رسانایی و نشانگر مقدار pH است. علاوه بر این، سیگنالهای پارامتر ارسال شده توسط فشارسنج تأمین آب، جریانسنج، دستگاه اندازهگیری رسانایی و pH متر برای ثبت مداوم به اتاق کنترل مرکزی ارسال میشوند؛ همزمان، سیگنال ارسال شده توسط جریانسنج، پمپ اندازهگیری را برای تنظیم دوز متناسب کنترل میکند؛ سیگنالهای هشدار بالا و پایین ارسال شده توسط pH متر برای اعلام هشدار به اتاق کنترل مرکزی ارسال میشوند.
- فیلترهای امنیتی
ورودی و خروجی فیلتر ایمنی مجهز به نشانگر فشار هستند. هنگامی که اختلاف فشار ورودی و خروجی فیلتر ایمنی به مقدار تعیین شده برسد یا برای مدت زمان مشخصی کار کند، عنصر فیلتر نیاز به تعویض دارد.
- سوئیچ پمپ فشار بالا
سمت ورودی و خروجی پمپ فشار قوی به ترتیب به سوئیچهای فشار ضعیف و فشار قوی مجهز شدهاند. هنگامی که فشار ورودی پمپ فشار قوی کمتر از مقدار مجاز باشد، سوئیچ فشار ضعیف بسته شده و سیگنالی به PLC ارسال میکند که باعث ایجاد آلارم شده و به طور خودکار عملکرد پمپ فشار قوی را متوقف میکند. هنگامی که فشار خروجی پمپ فشار قوی بالاتر از مقدار مجاز باشد، سوئیچ فشار قوی بسته شده و سیگنالی به PLC ارسال میکند. پس از یک تأخیر مشخص، اگر فشار در سمت فشار قوی پمپ فشار قوی هنوز بالاتر از مقدار مجاز باشد، PLC آلارمی صادر کرده و به طور خودکار عملکرد پمپ فشار قوی را متوقف میکند. اگر سوئیچ فشار قوی در محدوده تأخیر به حالت قطع شده بازگردد، PLC به طور خودکار سیگنال ورودی را لغو میکند.
- پمپ فشار قوی برقی، درب را به آرامی باز میکند
خروجی پمپ فشار قوی مجهز به یک درب برقی با قابلیت باز شدن آهسته است. پس از شروع به کار پمپ فشار قوی، درب با قابلیت باز شدن آهسته به طور خودکار و آهسته باز میشود تا از آسیب دیدن المنت غشایی RO در اثر ضربه قوچ جلوگیری شود. اگر درب با قابلیت باز شدن آهسته از کار بیفتد و در مدت زمان مشخص شده باز نشود، فشار خروجی پمپ فشار قوی افزایش مییابد، سوئیچ فشار یک سیگنال هشدار صادر میکند و به طور خودکار عملکرد پمپ فشار قوی را از طریق PLC متوقف میکند. هر دستگاه RO مجهز به یک پنل ابزار در محل است که روی آن یک فلومتر برای آب محصول مرحله ۱، مرحله ۲ RO و زهکشی (نمایشگر جریان و مقدار جریان تجمعی) و یک کنتور رسانایی آب محصول نصب شده است.
- الزامات کنترل برنامه
سیگنالهای پارامتر ارسال شده توسط فلومتر و کنتور هدایت الکتریکی برای ثبت مداوم به اتاق کنترل مرکزی ارسال میشوند و دارای آلارم مقدار رسانایی بالا هستند. پنل محلی مجهز به دکمهها و چراغهای نشانگر شروع و توقف پمپ فشار بالا، دکمهها و چراغهای نشانگر توقف اضطراری سیستم و دکمهها و چراغهای نشانگر باز و بسته شدن آهسته درب برقی است.
- شماره گیری RO
هر دستگاه RO مجهز به یک پنل فشارسنج در محل است که روی آن نشانگرهای فشار ورودی آب مرحله اول RO، ورودی آب مرحله دوم و فشار خروجی نصب شدهاند.
- پنل کنترل مرکزی
تابلوی کنترل مرکزی مجهز به کلیدهای عملیاتی سه وضعیتی (یکی خودکار، یکی خاموش، یکی دستی) برای پمپ فشار قوی، پمپ اندازهگیری و پمپ آب شستشو و همچنین دکمههای شروع و توقف برنامه سیستم است که میتوانند عملکردهای کنترل از راه دور اتاق کنترل شروع خودکار و عملکردهای عملکرد دستی محلی دستگاههای فوق را تحقق بخشند. هنگامی که کلید سه وضعیتی در موقعیت "خودکار" قرار میگیرد، دستگاههای فوق نمیتوانند به صورت محلی کار کنند.
فرآیند راه اندازی و بهره برداری دستگاه RO
- برنامه راه اندازی و بهره برداری از دستگاه RO
ابتدا، کلیدهای کنترل پمپ فشار قوی و پمپ اندازهگیری را در موقعیت "خودکار" قرار دهید و سپس دکمه شروع برنامه هر دستگاه RO را فشار دهید. در این زمان، کنترلکننده منطقی قابل برنامهریزی (PLC) به طور خودکار سطح مایع تمام جعبههای اندازهگیری و فشار سمت ورودی پمپ فشار قوی را طبق برنامه تعیینشده تشخیص میدهد. اگر سطح مایع "کم" یا فشار "کم" در سمت ورودی پمپ فشار قوی تشخیص داده شود، PLC یک هشدار صوتی و تصویری اجرا میکند و عملکرد برنامه را قطع میکند.
پس از قطع هشدار، دوباره دکمه شروع برنامه را فشار دهید، برنامه به کار خود ادامه میدهد و به طور خودکار پمپ دوزینگ و پمپ فشار بالا را روشن میکند و همزمان درب برقی آهسته بازشو را باز میکند. اگر فشار سمت فشار بالای پمپ فشار بالا پس از تأخیر از پیش تعیین شده هنوز بالاتر از آستانه تنظیم شده باشد، PLC یک سیگنال هشدار ارسال میکند و به طور خودکار عملکرد پمپ فشار بالا و پمپ اندازه گیری را متوقف میکند و درب برقی آهسته بازشو را به طور خودکار میبندد.
اگر سوئیچ ولتاژ بالا در محدوده تأخیر به حالت قطع بازگردد، PLC به طور خودکار سیگنال ورودی سوئیچ ولتاژ بالا را لغو میکند و سپس سیستم وارد مرحله عملکرد عادی میشود.
- راهاندازی و بهرهبرداری دستی از اتاق کنترل دستگاه RO
وقتی کلیدهای کنترل پمپ فشار قوی، پمپ اندازهگیری و پمپ آب شستشو در وضعیت "دستی" قرار گیرند، تجهیزات فوق را میتوان در اتاق کنترل به کار انداخت.
- راهاندازی و بهرهبرداری دستی دستگاه RO در محل
هنگامی که کلیدهای کنترل پمپ فشار قوی و پمپ اندازهگیری در وضعیت "خاموش" قرار دارند، تجهیزات فوق را میتوان به صورت دستی در محل راهاندازی و راهاندازی کرد.
در هر صورت، عملکرد دستگاه RO را میتوان فوراً با فشار دادن دکمه توقف اضطراری سیستم روی پنل ابزار محلی متوقف کرد.
- دستگاه RO متوقف شد
وقتی دستگاه RO به طور خودکار متوقف میشود یا اپراتور با فشار دادن دکمه توقف برنامه، آن را متوقف میکند، پمپ فشار قوی از کار میافتد، پمپ اندازهگیری به صورت قفل شده از کار میافتد و درب برقی آهسته بازشو در خروجی پمپ فشار قوی به طور خودکار بسته میشود.
فرآیند راه اندازی و بهره برداری دستگاه RO
ترکیب ابزار دقیق و سیستم کنترل PLC با توجه به الزامات سیستم RO برای ابزار دقیق و کنترل تعیین میشود.
- سوئیچ سطح مایع
سیگنال سطح پایین میدهد.
- جریان سنج
نشانگر جریان لحظهای و نمایش مقدار تجمعی جریان.
- کنتور رسانایی
نمایشگر دیجیتال، با خروجی آلارم برای مقدار رسانایی بالا و خروجی سیگنال جریان ۴ تا ۲۰ میلیآمپر.
- pH متر
نمایشگر دیجیتال، با خروجیهای هشدار بالا و پایین pH قابل تنظیم توسط کاربر و خروجی سیگنال جریان ۴-۲۰ میلیآمپر.