Keskeiset päätöksentekokohdat käänteisosmoosijärjestelmän suunnittelussa

Yhtenä teollisuusvedenkäsittelyn ydinteknologioista käänteisosmoositeknologiaa (RO) on käytetty laajalti erittäin puhtaan veden valmistuksessa, jäteveden uudelleenkäytössä ja meriveden suolanpoistossa energia-, kemian-, lääke- ja elektroniikkateollisuudessa. Sen keskeisen ohjausjärjestelmän suunnittelu liittyy suoraan järjestelmän käyttötehokkuuteen, energiankulutukseen ja laitteiden käyttöikään.

 

Esikäsittelyjärjestelmien yhteistyöhön perustuva ohjaus

Käänteisosmoosikalvo on herkkä sisään tulevan veden laadulle ja se on esikäsiteltävä useissa vaiheissa (kuten hiekkasuodatus, aktiivihiiliadsorptio ja ultrasuodatus) epäpuhtauksien, kuten suspendoituneiden kiinteiden aineiden, kolloidien ja orgaanisen aineen, poistamiseksi. Ohjausjärjestelmän on saavutettava:

1. Monitasoinen prosessien linkitys

Säädä dynaamisesti koagulantin annostusta, vastavirtahuuhtelutiheyttä ja suodatustarkkuutta raakaveden laadun mukaan;

2. SDI:n (saasteindeksin) online-seuranta:

Reaaliaikainen palaute esikäsittelyn vaikutuksista sameusmittareiden ja hiukkaslaskurien avulla kalvokomponenttien tukkeutumisen välttämiseksi;

3. pH-säädön optimointi

Säädä lisättävän hapon määrää vesilähteen emäksisyyden mukaan kalkkikertymien riskin hallitsemiseksi ja reagenssien kulutuksen vähentämiseksi.

 

Korkeapainepumpun ja paineensäädön dynaaminen sovitus

RO-järjestelmän ydinvoima tulee korkeapainepumpusta. Ohjausjärjestelmän on ratkaistava:

1. Taajuusmuunnoksen nopeuden säätö

Taajuusmuuttaja säätää pumpun nopeutta veden virtaustarpeen mukaan ja vähentää käynnistyksen ja pysäytyksen vaikutusta;

2. Painetasapaino segmenttien välillä

Monivaiheisessa käänteisosmoosijärjestelmässä paineanturia ja sähköistä säätöventtiiliä käytetään vaiheiden välisen paine-eron optimointiin (yleensä säädetään 0,2–0,3 MPa:iin);

3. pH-säädön optimointi

Meriveden suolanpoistotilanteissa turboahtimen tai paineenvaihtimen (PX) avulla voidaan ottaa talteen tiivistettyä vedenpaineenergiaa, mikä vähentää energiankulutusta yli 30 %.

 

RO-järjestelmän käytön aikana käytettävän instrumentoinnin ja ohjelmanohjauksen prosessivaatimukset

1. Annoksen säätö

Annostusta säädetään suhteellisella säätömekanismilla, joka säätää automaattisesti mittauspumppua suorittamaan suhteellisen annostuksen veden virtausmittarin signaalin perusteella.

2. Nestetason mittari

Annostelulaatikko on varustettu paikallisella nestepinnan mittarilla ja nestepinnan alarajasta varoittavalla signaalilla, jotka varmistavat, että annosteluprosessi ei keskeydy lääkkeen puutteen vuoksi nestesäiliössä.

3. Vesihuollon kojelauta

Paikan päällä on vesihuollon kojelauta, joka on varustettu virtausmittarilla ja virtauksen kertymismittarilla, johtavuusmittarilla ja pH-arvon ilmaisimella. Lisäksi vesihuollon painemittarin, virtausmittarin, johtavuusmittarin ja pH-mittarin lähettämät parametrisignaalit lähetetään keskusvalvomoon jatkuvaa tallennusta varten; samanaikaisesti virtausmittarin lähettämä signaali ohjaa annostelupumppua annostelemaan suhteessa; pH-mittarin lähettämät korkea- ja matalahälytyssignaalit lähetetään keskusvalvomoon hälytystä varten.

4. Suojaussuodattimet

Turvasuodattimen tulo- ja lähtöpuolella on paineilmaisimet. Kun turvasuodattimen tulo- ja lähtöpaine-ero saavuttaa asetetun arvon tai kestää tietyn ajan, suodatinelementti on vaihdettava.

5. Korkeapainepumpun kytkin

Korkeapainepumpun tulo- ja lähtöpuolella on vastaavasti matalapaine- ja korkeapainekytkimet. Kun korkeapainepumpun tulopaine on raja-arvon alapuolella, matalapainekytkin sulkeutuu ja lähettää signaalin PLC:lle, joka hälyttää ja pysäyttää korkeapainepumpun toiminnan automaattisesti. Kun korkeapainepumpun lähtöpaine on raja-arvon yläpuolella, korkeapainekytkin sulkeutuu ja lähettää signaalin PLC:lle. Tietyn viiveen kuluttua, jos korkeapainepumpun korkeapainepuolen paine on edelleen raja-arvon yläpuolella, PLC antaa hälytyksen ja pysäyttää korkeapainepumpun toiminnan automaattisesti. Jos korkeapainekytkin palaa irtikytkentätilaan viivealueen sisällä, PLC peruuttaa tulosignaalin automaattisesti.

6. Korkeapainepumppu sähköinen hidas ovenavaus

Korkeapainepumpun ulostulo on varustettu sähköisellä hitaasti avautuvalla luukulla. Kun korkeapainepumppu on käynnistynyt, hitaasti avautuva luukku avautuu automaattisesti hitaasti varmistaakseen, ettei käänteisosmoosi vaurioita käänteisosmoosikalvoelementtiä. Jos hitaasti avautuva luukku pettää eikä avaudu määritetyn ajan kuluessa, korkeapainepumpun ulostulopaine nousee, painekytkin antaa hälytyssignaalin ja pysäyttää korkeapainepumpun toiminnan automaattisesti PLC:n kautta. Jokainen käänteisosmoosilaite on varustettu paikallisella kojelaudalla, johon on asennettu virtausmittari käänteisosmoosivaiheen 1, vaiheen 2 tuotevedelle ja vedenpoistolle (virtaus- ja kumulatiivisen virtausarvon näyttö) sekä tuoteveden johtavuusmittari.

7. Ohjelman hallintavaatimukset

Virtausmittarin ja johtokykymittarin lähettämät parametrisignaalit lähetetään keskusvalvomoon jatkuvaa tallennusta varten, ja niissä on korkean johtokykyarvon hälytys. Paikallinen paneeli on varustettu korkeapainepumpun käynnistys- ja pysäytyspainikkeilla ja merkkivaloilla, järjestelmän hätäpysäytyspainikkeilla ja merkkivaloilla sekä sähköisillä hitaan oven avaus- ja sulkemispainikkeilla ja merkkivaloilla.

8. RO-valitsin

Jokainen käänteisosmoosilaite on varustettu paikallisella painemittaripaneelilla, johon on asennettu käänteisosmoosien ensimmäisen vaiheen veden tulon, toisen vaiheen veden tulon ja poistopaineen ilmaisimet.

9. Keskusohjauspaneeli

Keskusohjauspaneelissa on kolmiasentoiset käyttökytkimet (yksi automaattinen, yksi pois päältä, yksi manuaalinen) korkeapainepumpulle, annostelupumpulle ja huuhteluvesipumpulle sekä järjestelmäohjelman käynnistys- ja pysäytyspainikkeet, jotka mahdollistavat edellä mainittujen laitteiden automaattisen käynnistyksen etäohjauksen ja paikallisen manuaalisen käytön. Kun kolmiasentoinen kytkin on "automaattinen"-asennossa, edellä mainittuja laitteita ei voida käyttää paikallisesti.

 

RO-laitteen käynnistys- ja käyttöprosessi

1. RO-laiteohjelman käynnistys ja käyttö

Aseta ensin korkeapainepumpun ja annostelupumpun ohjauskytkimet "automaattinen"-asentoon ja käytä sitten kunkin käänteisosmoosilaitteen ohjelman käynnistyspainiketta. Tällöin ohjelmoitava logiikkaohjain (PLC) tunnistaa automaattisesti kaikkien annostelulaatikoiden nestepinnan ja korkeapainepumpun tulopuolen paineen asetetun ohjelman mukaisesti. Jos korkeapainepumpun tulopuolella havaitaan "matala" nestepinta tai "matala" paine, PLC antaa äänimerkin ja visuaalisen hälytyksen ja keskeyttää ohjelman toiminnan.

Kun hälytys on poistettu, paina ohjelman käynnistyspainiketta uudelleen, jolloin ohjelma jatkuu ja käynnistää automaattisesti annostelupumpun ja korkeapainepumpun sekä avaa samanaikaisesti sähköisen hitaasti avautuvan oven. Jos korkeapainepumpun korkeapainepuolen paine on edelleen korkeampi kuin asetettu kynnysarvo asetetun viiveen jälkeen, PLC lähettää hälytyssignaalin ja pysäyttää automaattisesti korkeapainepumpun ja annostelupumpun toiminnan sekä sulkee automaattisesti sähköisen hitaasti avautuvan oven.
Jos korkeajännitekytkin palaa irtikytkentätilaan viivealueen sisällä, PLC peruuttaa automaattisesti korkeajännitekytkimen tulosignaalin ja järjestelmä siirtyy normaaliin toimintatilaan.

2. RO-laitteen ohjaushuoneen manuaalinen käynnistys ja käyttö

Kun korkeapainepumpun, annostelupumpun ja huuhteluvesipumpun ohjauskytkimet on asetettu "manuaali"-asentoon, edellä mainittuja laitteita voidaan käyttää valvomosta.

3. RO-laitteen manuaalinen käynnistys ja käyttö paikan päällä

Kun korkeapainepumpun ja annostelupumpun ohjauskytkimet ovat "off"-asennossa, edellä mainitut laitteet voidaan käynnistää ja käyttää manuaalisesti paikan päällä.

RO-laitteen toiminta voidaan joka tapauksessa pysäyttää välittömästi painamalla paikallisen kojelaudan hätäpysäytyspainiketta.

4. RO-laite pysähtyi

Kun käänteisosmoosilaite pysähtyy automaattisesti tai käyttäjä pysäyttää sen painamalla ohjelman pysäytyspainiketta, korkeapainepumppu pysähtyy, annostelupumppu pysähtyy lukittuneena ja korkeapainepumpun ulostulon sähköinen hitaasti avautuva ovi sulkeutuu automaattisesti.

 

RO-laitteen käynnistys- ja käyttöprosessi

Instrumentin ja PLC-ohjausjärjestelmän kokoonpano määritetään RO-järjestelmän instrumentointi- ja ohjausvaatimusten mukaisesti.

1. Nestetason kytkin

Antaa matalan tason signaalin.

2. Virtausmittari

Hetkellisen virtauksen ilmaisin ja virtauksen kertyneen arvon näyttö.

3. Johtavuusmittari

Digitaalinen näyttö, jossa on korkean johtavuuden arvon hälytyslähtö ja 4–20 mA:n virtasignaalilähtö.

4. pH-mittari

Digitaalinen näyttö, jossa käyttäjän asettamat korkean ja matalan pH-arvon hälytyslähdöt ja 4–20 mA:n virtasignaali.