Points de décision clés dans la conception d'un système de contrôle par osmose inverse
L'osmose inverse (OI), l'une des technologies clés du traitement des eaux industrielles, est largement utilisée pour la préparation d'eau ultra-pure, la réutilisation des eaux usées et le dessalement de l'eau de mer dans les secteurs de l'énergie, de la chimie, de la pharmacie et de l'électronique. La conception de son système de contrôle est directement liée à l'efficacité opérationnelle, à la consommation énergétique et à la durée de vie des équipements.
Contrôle coopératif des systèmes de prétraitement
La membrane d'osmose inverse est sensible à la qualité de l'eau entrante et doit être prétraitée en plusieurs étapes (filtration sur sable, adsorption sur charbon actif et ultrafiltration) pour éliminer les polluants tels que les matières en suspension, les colloïdes et les matières organiques. Le système de contrôle doit assurer :
- Liaison de processus à plusieurs niveaux
Ajustez dynamiquement le dosage du coagulant, la fréquence du lavage à contre-courant et la précision de la filtration en fonction de la qualité de l'eau brute ;
- Surveillance en ligne de l'indice de pollution (IDS) :
Rétroaction en temps réel des effets du prétraitement grâce à des turbidimètres et des compteurs de particules pour éviter le colmatage des composants de la membrane ;
- Optimisation de l'ajustement du pH
Ajustez la quantité d'acide ajoutée en fonction de l'alcalinité de la source d'eau pour contrôler le risque d'entartrage et réduire la consommation de réactif.
Adaptation dynamique de la pompe haute pression et de la régulation de pression
La pompe haute pression est le moteur principal du système d'osmose inverse. Le système de contrôle doit répondre aux exigences suivantes :
- Contrôle de vitesse par conversion de fréquence
La vitesse de la pompe est ajustée par le convertisseur de fréquence pour correspondre à la demande de débit d'eau et réduire l'impact du démarrage-arrêt ;
- Équilibre de pression entre les segments
Dans le système RO à plusieurs étages, un capteur de pression + une vanne de régulation électrique sont utilisés pour optimiser la différence de pression entre les étages (généralement contrôlée à 0,2-0,3 MPa) ;
- Optimisation de l'ajustement du pH
Dans les scénarios de dessalement de l'eau de mer, un turbocompresseur ou un échangeur de pression (PX) peut être utilisé pour récupérer l'énergie de pression de l'eau concentrée, réduisant ainsi la consommation d'énergie de plus de 30 %.
Exigences de processus pour l'instrumentation et le contrôle du programme pendant le fonctionnement du système RO
- Ajustement de la posologie
Le dosage est ajusté par un mécanisme de réglage proportionnel, qui ajuste automatiquement la pompe doseuse pour effectuer un dosage proportionnel en fonction du signal du débitmètre d'eau.
- jauge de niveau de liquide
Le boîtier de dosage est équipé d'une jauge de niveau de liquide sur site et d'un signal d'alarme de niveau de liquide bas pour garantir que le processus de dosage ne sera pas interrompu en raison d'un manque de médicament dans le réservoir de liquide.
- Tableau de bord de l'approvisionnement en eau
Le site dispose d'un tableau de bord d'alimentation en eau équipé d'un indicateur de débit, d'un compteur d'accumulation de débit, d'un conductimètre et d'un indicateur de pH. De plus, les signaux des paramètres du manomètre, du débitmètre, du conductimètre et du pH-mètre sont transmis à la salle de contrôle centrale pour un enregistrement continu ; le signal du débitmètre commande simultanément le dosage proportionnel de la pompe doseuse ; les alarmes haute et basse du pH-mètre sont transmises à la salle de contrôle centrale pour alarme.
- Filtres de sécurité
L'entrée et la sortie du filtre de sécurité sont équipées d'indicateurs de pression. Lorsque la différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre atteint la valeur définie ou dure un certain temps, l'élément filtrant doit être remplacé.
- Interrupteur de pompe haute pression
Les côtés entrée et sortie de la pompe haute pression sont équipés respectivement de pressostats basse et haute pression. Lorsque la pression d'entrée de la pompe haute pression est inférieure à la valeur limite, le pressostat basse pression se ferme et envoie un signal à l'automate programmable industriel (API), qui déclenche une alarme et arrête automatiquement le fonctionnement de la pompe haute pression. Lorsque la pression de sortie de la pompe haute pression est supérieure à la valeur limite, le pressostat haute pression se ferme et envoie un signal à l'API. Après un certain délai, si la pression côté haute pression de la pompe haute pression est toujours supérieure à la valeur limite, l'API déclenche une alarme et arrête automatiquement le fonctionnement de la pompe haute pression. Si le pressostat haute pression revient à l'état déconnecté dans le délai imparti, l'API annule automatiquement le signal d'entrée.
- Pompe haute pression à ouverture lente électrique de porte
La sortie de la pompe haute pression est équipée d'une porte électrique à ouverture lente. Après le démarrage de la pompe haute pression, la porte s'ouvre automatiquement et lentement afin de protéger la membrane d'osmose inverse des coups de bélier. Si la porte ne s'ouvre pas dans le délai imparti, la pression de sortie de la pompe haute pression augmente. Le pressostat émet une alarme et arrête automatiquement le fonctionnement de la pompe haute pression via l'automate programmable. Chaque appareil d'osmose inverse est équipé d'un tableau de bord sur site, équipé d'un débitmètre pour les phases 1 et 2 de l'osmose inverse, ainsi que pour le drainage (affichage du débit et du débit cumulé), et d'un conductimètre pour l'eau produite.
- Exigences de contrôle du programme
Les signaux de paramètres envoyés par le débitmètre et le conductimètre sont transmis à la salle de contrôle centrale pour un enregistrement continu et une alarme de conductivité élevée est émise. Le panneau local est équipé de boutons et de voyants de démarrage et d'arrêt de la pompe haute pression, de boutons et de voyants d'arrêt d'urgence du système, ainsi que de boutons et de voyants d'ouverture et de fermeture lentes des portes électriques.
- Cadran RO
Chaque appareil RO est équipé d'un panneau de manomètre sur site, sur lequel sont installés les indicateurs de pression d'entrée d'eau de première étape RO, d'entrée d'eau de deuxième étape et de refoulement.
- Panneau de contrôle central
Le panneau de commande central est équipé de commutateurs à trois positions (automatique, arrêt, manuel) pour la pompe haute pression, la pompe doseuse et la pompe de rinçage, ainsi que de boutons de démarrage et d'arrêt du programme système, permettant le démarrage automatique, la commande à distance depuis la salle de contrôle et le fonctionnement manuel local des appareils susmentionnés. Lorsque le commutateur à trois positions est en position « automatique », les appareils susmentionnés ne peuvent pas être commandés localement.
Processus de démarrage et de fonctionnement de l'appareil RO
- Démarrage et fonctionnement du programme de l'appareil RO
Tout d'abord, placez les interrupteurs de commande de la pompe haute pression et de la pompe doseuse en position « automatique », puis actionnez le bouton de démarrage du programme de chaque appareil d'osmose inverse. L'automate programmable (API) détecte alors automatiquement le niveau de liquide de tous les boîtiers de dosage et la pression à l'entrée de la pompe haute pression, conformément au programme établi. Si un niveau de liquide ou une pression d'entrée de la pompe haute pression est détecté, l'API déclenche une alarme sonore et visuelle et interrompt le programme.
Après avoir éliminé l'alarme, appuyez à nouveau sur le bouton de démarrage du programme ; le programme reprend son exécution et démarre automatiquement la pompe doseuse et la pompe haute pression, tout en ouvrant la porte électrique à ouverture lente. Si la pression côté haute pression de la pompe haute pression reste supérieure au seuil défini après le délai prédéfini, l'automate émet un signal d'alarme et arrête automatiquement le fonctionnement de la pompe haute pression et de la pompe doseuse, puis ferme automatiquement la porte électrique à ouverture lente.
Si l'interrupteur haute tension revient à l'état déconnecté dans la plage de délai, l'API annulera automatiquement le signal d'entrée de l'interrupteur haute tension et le système entrera alors dans la phase de fonctionnement normal.
- Démarrage et fonctionnement manuels de la salle de contrôle du dispositif RO
Lorsque les interrupteurs de commande de la pompe haute pression, de la pompe doseuse et de la pompe à eau de rinçage sont placés en position « manuelle », l'équipement ci-dessus peut être utilisé dans la salle de commande.
- Démarrage et fonctionnement manuels sur site du dispositif RO
Lorsque les interrupteurs de commande de la pompe haute pression et de la pompe doseuse sont en position « arrêt », l'équipement ci-dessus peut être démarré et utilisé manuellement sur site.
Dans tous les cas, le fonctionnement du dispositif RO peut être arrêté immédiatement en appuyant sur le bouton d'arrêt d'urgence du système sur le tableau de bord local.
- Dispositif RO arrêté
Lorsque le dispositif RO s'arrête automatiquement ou que l'opérateur s'arrête en appuyant sur le bouton d'arrêt du programme, la pompe haute pression s'arrête de fonctionner, la pompe doseuse s'arrête de fonctionner de manière verrouillée et la porte électrique à ouverture lente à la sortie de la pompe haute pression se ferme automatiquement.
Processus de démarrage et de fonctionnement de l'appareil RO
La composition de l'instrument et du système de contrôle PLC est déterminée en fonction des exigences du système RO pour l'instrumentation et le contrôle.
- Interrupteur de niveau de liquide
Donne un signal de faible niveau.
- Débitmètre
Indication du débit instantané et affichage de la valeur accumulée du débit.
- Conductimètre
Affichage numérique, avec sortie d'alarme de valeur de conductivité élevée et sortie de signal de courant 4~20mA.
- pH-mètre
Affichage numérique, avec sorties d'alarme de pH haute et basse réglables par l'utilisateur et sortie de signal de courant 4-20 mA.