Punti chiave nella progettazione del sistema di controllo dell'osmosi inversa
Essendo una delle tecnologie fondamentali nel campo del trattamento delle acque industriali, la tecnologia dell'osmosi inversa (RO) è stata ampiamente utilizzata nella preparazione di acqua ad elevata purezza, nel riutilizzo delle acque reflue e nella desalinizzazione dell'acqua di mare nei settori energetico, chimico, farmaceutico ed elettronico. La progettazione del suo sistema di controllo principale è direttamente correlata all'efficienza operativa del sistema, al livello di consumo energetico e alla durata delle apparecchiature.
Controllo cooperativo dei sistemi di pre-elaborazione
La membrana ad osmosi inversa è sensibile alla qualità dell'acqua in ingresso e deve essere pretrattata in più fasi (come filtrazione a sabbia, adsorbimento su carbone attivo e ultrafiltrazione) per rimuovere inquinanti come solidi sospesi, colloidi e materia organica. Il sistema di controllo deve garantire:
- Collegamento di processo multilivello
Regolare dinamicamente il dosaggio del coagulante, la frequenza del controlavaggio e la precisione della filtrazione in base alla qualità dell'acqua grezza;
- Monitoraggio online dell'indice di inquinamento (SDI):
Feedback in tempo reale degli effetti del pretrattamento tramite misuratori di torbidità e contatori di particelle per evitare l'intasamento dei componenti della membrana;
- Ottimizzazione della regolazione del pH
Regolare la quantità di acido aggiunta in base all'alcalinità della fonte d'acqua per controllare il rischio di incrostazioni e ridurre il consumo di reagenti.
Abbinamento dinamico della pompa ad alta pressione e della regolazione della pressione
La forza motrice principale del sistema di osmosi inversa (RO) proviene dalla pompa ad alta pressione. Il sistema di controllo deve risolvere:
- Controllo della velocità di conversione di frequenza
La velocità della pompa viene regolata dal convertitore di frequenza per adattarsi alla richiesta di portata d'acqua e ridurre l'impatto dell'avvio e dell'arresto;
- Equilibrio della pressione tra i segmenti
Nel sistema RO multistadio, il sensore di pressione + valvola di regolazione elettrica viene utilizzato per ottimizzare la differenza di pressione tra gli stadi (solitamente controllata a 0,2-0,3 MPa);
- Ottimizzazione della regolazione del pH
Negli scenari di desalinizzazione dell'acqua di mare, è possibile utilizzare un turbocompressore o uno scambiatore di pressione (PX) per recuperare l'energia concentrata della pressione dell'acqua, riducendo il consumo energetico di oltre il 30%.
Requisiti di processo per la strumentazione e il controllo del programma durante il funzionamento del sistema RO
- Regolazione del dosaggio
Il dosaggio viene regolato tramite un meccanismo di regolazione proporzionale, che regola automaticamente la pompa dosatrice per eseguire un dosaggio proporzionale in base al segnale proveniente dal misuratore di portata dell'acqua.
- Indicatore di livello del liquido
La scatola di dosaggio è dotata di un indicatore di livello del liquido in loco e di un segnale di allarme per basso livello del liquido, per garantire che il processo di dosaggio non venga interrotto a causa della mancanza di medicinale nel serbatoio del liquido.
- Cruscotto di approvvigionamento idrico
È presente un pannello strumenti per l'approvvigionamento idrico in loco, dotato di indicatore di portata e misuratore di accumulo di portata, conduttimetro e indicatore del valore di pH. Inoltre, i segnali dei parametri inviati dal misuratore di pressione dell'approvvigionamento idrico, dal misuratore di portata, dal conduttimetro e dal pHmetro vengono inviati alla sala di controllo centrale per la registrazione continua; allo stesso tempo, il segnale inviato dal misuratore di portata controlla la pompa dosatrice per il dosaggio proporzionale; i segnali di allarme alto e basso inviati dal pHmetro vengono inviati alla sala di controllo centrale per l'allarme.
- Filtri di sicurezza
L'ingresso e l'uscita del filtro di sicurezza sono dotati di indicatori di pressione. Quando la differenza di pressione tra ingresso e uscita del filtro di sicurezza raggiunge il valore impostato o permane per un certo periodo di tempo, l'elemento filtrante deve essere sostituito.
- Interruttore pompa ad alta pressione
I lati di ingresso e di uscita della pompa ad alta pressione sono dotati rispettivamente di pressostati di bassa e alta pressione. Quando la pressione di ingresso della pompa ad alta pressione è inferiore al valore limite, il pressostato di bassa si chiude e invia un segnale al PLC, che emette un allarme e arresta automaticamente il funzionamento della pompa ad alta pressione; quando la pressione di uscita della pompa ad alta pressione è superiore al valore limite, il pressostato di alta si chiude e invia un segnale al PLC. Dopo un certo ritardo, se la pressione sul lato di alta pressione della pompa ad alta pressione è ancora superiore al valore limite, il PLC emette un allarme e arresta automaticamente il funzionamento della pompa ad alta pressione. Se il pressostato di alta pressione torna allo stato disconnesso entro l'intervallo di ritardo, il PLC annulla automaticamente il segnale di ingresso.
- Pompa ad alta pressione apertura lenta elettrica della porta
L'uscita della pompa ad alta pressione è dotata di una porta elettrica ad apertura lenta. Dopo l'avvio della pompa ad alta pressione, la porta ad apertura lenta si apre automaticamente lentamente per garantire che l'elemento a membrana dell'osmosi inversa non venga danneggiato dal colpo d'ariete. Se la porta ad apertura lenta si guasta e non si apre entro il tempo specificato, la pressione di uscita della pompa ad alta pressione aumenta, il pressostato emette un segnale di allarme e interrompe automaticamente il funzionamento della pompa ad alta pressione tramite il PLC. Ogni dispositivo di osmosi inversa è dotato di un pannello di controllo in loco, sul quale sono installati un misuratore di portata per l'acqua prodotta dello stadio 1 dell'osmosi inversa, lo stadio 2 e lo scarico (visualizzazione del valore di portata e del valore cumulativo) e un misuratore di conduttività dell'acqua prodotta.
- Requisiti di controllo del programma
I segnali dei parametri inviati dal misuratore di portata e dal conduttivimetro vengono inviati alla sala di controllo centrale per la registrazione continua e sono dotati di un allarme per valori di conduttività elevati. Il pannello locale è dotato di pulsanti e spie di avvio e arresto della pompa ad alta pressione, pulsanti e spie di arresto di emergenza del sistema, pulsanti e spie di apertura e chiusura lenta elettrica delle porte.
- Quadrante RO
Ogni dispositivo RO è dotato di un pannello di misura della pressione in loco, sul quale sono installati gli indicatori di pressione di ingresso dell'acqua del primo stadio RO, di ingresso dell'acqua del secondo stadio e di scarico.
- Pannello di controllo centrale
Il pannello di controllo centrale è dotato di interruttori di comando a tre posizioni (uno automatico, uno spento, uno manuale) per la pompa ad alta pressione, la pompa dosatrice e la pompa dell'acqua di lavaggio, nonché di pulsanti di avvio e arresto del programma di sistema, che consentono di realizzare il controllo remoto dell'avvio automatico dalla sala di controllo e le funzioni di azionamento manuale locale dei dispositivi sopra indicati. Quando l'interruttore a tre posizioni è in posizione "automatico", i dispositivi sopra indicati non possono essere azionati localmente.
Processo di avvio e funzionamento del dispositivo RO
- Avvio e funzionamento del programma del dispositivo RO
Innanzitutto, posizionare gli interruttori di controllo della pompa ad alta pressione e della pompa dosatrice in posizione "automatico", quindi azionare il pulsante di avvio del programma di ciascun dispositivo a osmosi inversa. A questo punto, il controllore logico programmabile (PLC) rileverà automaticamente il livello del liquido di tutte le scatole di dosaggio e la pressione sul lato di ingresso della pompa ad alta pressione, in base al programma impostato. Se viene rilevato un livello del liquido "basso" o una pressione "bassa" sul lato di ingresso della pompa ad alta pressione, il PLC emetterà un allarme acustico e visivo e interromperà il programma.
Dopo aver eliminato l'allarme, premere nuovamente il pulsante di avvio del programma; il programma riprenderà a funzionare, avviando automaticamente la pompa dosatrice e la pompa ad alta pressione e aprendo contemporaneamente la porta elettrica ad apertura lenta. Se la pressione del lato alta pressione della pompa ad alta pressione è ancora superiore alla soglia impostata dopo il ritardo preimpostato, il PLC invierà un segnale di allarme e interromperà automaticamente il funzionamento della pompa ad alta pressione e della pompa dosatrice, chiudendo automaticamente la porta elettrica ad apertura lenta;
Se l'interruttore ad alta tensione torna allo stato disconnesso entro l'intervallo di ritardo, il PLC annullerà automaticamente il segnale di ingresso dell'interruttore ad alta tensione e il sistema entrerà quindi nella fase di funzionamento normale.
- Avviamento e funzionamento manuale della sala di controllo del dispositivo RO
Quando gli interruttori di controllo della pompa ad alta pressione, della pompa dosatrice e della pompa dell'acqua di lavaggio sono impostati sulla posizione "manuale", le apparecchiature sopra menzionate possono essere azionate nella sala di controllo.
- Avviamento e funzionamento manuale in loco del dispositivo RO
Quando gli interruttori di controllo della pompa ad alta pressione e della pompa dosatrice sono in posizione "off", le apparecchiature sopra menzionate possono essere avviate e azionate manualmente in loco.
In ogni caso, il funzionamento del dispositivo RO può essere interrotto immediatamente premendo il pulsante di arresto di emergenza del sistema sul pannello strumenti locale.
- Dispositivo RO arrestato
Quando il dispositivo RO si arresta automaticamente o l'operatore lo arresta premendo il pulsante di arresto del programma, la pompa ad alta pressione smette di funzionare, la pompa dosatrice smette di funzionare in modalità interbloccata e la porta elettrica ad apertura lenta all'uscita della pompa ad alta pressione si chiude automaticamente.
Processo di avvio e funzionamento del dispositivo RO
La composizione dello strumento e del sistema di controllo PLC viene determinata in base ai requisiti del sistema RO per la strumentazione e il controllo.
- Interruttore di livello del liquido
Fornisce un segnale di basso livello.
- Misuratore di portata
Indicazione del flusso istantaneo e visualizzazione del valore del flusso accumulato.
- Misuratore di conduttività
Display digitale, con uscita di allarme per valori di conduttività elevati e uscita del segnale di corrente 4~20mA.
- Misuratore di pH
Display digitale, con uscite di allarme pH alto e basso impostabili dall'utente e uscita del segnale di corrente 4-20 mA.