נקודות החלטה מרכזיות בתכנון מערכת בקרת אוסמוזה הפוכה

כאחת מטכנולוגיות הליבה בתחום טיפול במים תעשייתי, טכנולוגיית אוסמוזה הפוכה (RO) נמצאת בשימוש נרחב בהכנת מים בעלי טוהר גבוה, שימוש חוזר בשפכים והתפלת מי ים בתעשיות החשמל, הכימיה, התרופות והאלקטרוניקה. תכנון מערכת הבקרה המרכזית שלה קשור ישירות ליעילות התפעול של המערכת, לרמת צריכת האנרגיה ולאורך חיי הציוד.

 

בקרה שיתופית של מערכות קדם-עיבוד

קרום האוסמוזה ההפוכה רגיש לאיכות המים הזורמים ויש צורך לטפל בו מראש במספר שלבים (כגון סינון חול, ספיחת פחם פעיל ואולטרה-סינון) כדי להסיר מזהמים כגון מוצקים מרחפים, קולואידים וחומר אורגני. מערכת הבקרה צריכה להשיג:

1. קישור תהליכים רב-מפלסי

התאם באופן דינמי את מינון חומר הקרישה, תדירות השטיפה החוזרת ודיוק הסינון בהתאם לאיכות המים הגולמיים;

2. ניטור מקוון של SDI (מדד זיהום):

משוב בזמן אמת על השפעות הטיפול המקדים באמצעות מדי עכירות וסופרי חלקיקים כדי למנוע סתימה של רכיבי הממברנה;

3. אופטימיזציה של התאמת pH

התאם את כמות החומצה הנוספת בהתאם לרמת הבסיסיות של מקור המים כדי לשלוט בסיכון להצטברות אבנית ולהפחית את צריכת הריאגנטים.

 

התאמה דינמית של משאבת לחץ גבוה וויסות לחץ

הכוח המניע העיקרי של מערכת RO מגיע ממשאבת הלחץ הגבוה. מערכת הבקרה צריכה לפתור:

1. בקרת מהירות המרת תדרים

מהירות המשאבה מותאמת על ידי ממיר התדרים כך שתתאים לדרישת זרימת המים ולהפחית את ההשפעה של ההפעלה-עצירה;

2. איזון לחצים בין מקטעים

במערכת RO רב-שלבית, חיישן לחץ + שסתום ויסות חשמלי משמשים כדי לייעל את הפרש הלחצים בין השלבים (בדרך כלל נשלט על 0.2-0.3 MPa);

3. אופטימיזציה של התאמת pH

בתרחישי התפלת מי ים, ניתן להשתמש במגדש טורבו או במחליף לחץ (PX) כדי להחזיר אנרגיית לחץ מים מרוכזת, ובכך להפחית את צריכת האנרגיה ביותר מ-30%.

 

דרישות תהליך עבור מכשור ובקרת תוכניות במהלך הפעלת מערכת RO

1. התאמת מינון

המינון מותאם באמצעות מנגנון כוונון פרופורציונלי, אשר מתאים אוטומטית את משאבת המדידה לביצוע מינון פרופורציונלי בהתבסס על האות ממד זרימת המים.

2. מד מפלס נוזלים

תיבת המדידה מצוידת במד מפלס נוזלים באתר ובאות אזעקה על מפלס נוזל נמוך כדי להבטיח שתהליך המינון לא יופסק עקב מחסור בתרופה במיכל הנוזל.

3. לוח מחוונים לאספקת מים

ישנו לוח מחוונים לאספקת מים באתר, המצויד במחוון זרימה ומד צבירת זרימה, מד מוליכות ומחוון ערך pH. בנוסף, אותות הפרמטרים הנשלחים על ידי מד לחץ אספקת המים, מד הזרימה, מד המוליכות ומד ה-pH נשלחים לחדר הבקרה המרכזי לצורך רישום רציף; במקביל, האות הנשלח על ידי מד הזרימה שולט במשאבת המדידה למינון בפרופורציה; אותות האזעקה הגבוהים והנמוכים הנשלחים על ידי מד ה-pH נשלחים לחדר הבקרה המרכזי לצורך אזעקה.

4. מסנני אבטחה

פתחי הכניסה והיציאה של מסנן הבטיחות מצוידים במחווני לחץ. כאשר הפרש הלחצים בכניסה וביציאה של מסנן הבטיחות מגיע לערך שנקבע או פועל למשך זמן מסוים, יש להחליף את רכיב המסנן.

5. מתג משאבת לחץ גבוה

צידי הכניסה והיציאה של משאבת הלחץ הגבוה מצוידים במתגי לחץ נמוך ולחץ גבוה בהתאמה. כאשר לחץ הכניסה של משאבת הלחץ הגבוה נמוך מערך הגבול, מתג הלחץ הנמוך נסגר ושולח אות ל-PLC, אשר מפעיל אזעקה ומפסיק אוטומטית את פעולת משאבת הלחץ הגבוה; כאשר לחץ היציאה של משאבת הלחץ הגבוה גבוה מערך הגבול, מתג הלחץ הגבוה נסגר ושולח אות ל-PLC. לאחר השהייה מסוימת, אם הלחץ בצד הלחץ הגבוה של משאבת הלחץ הגבוה עדיין גבוה מערך הגבול, ה-PLC מוציא אזעקה ומפסיק אוטומטית את פעולת משאבת הלחץ הגבוה. אם מתג הלחץ הגבוה חוזר למצב מנותק בטווח ההשהיה, ה-PLC מבטל אוטומטית את אות הקלט.

6. משאבה בלחץ גבוה חשמלית לפתיחה איטית של הדלת

יציאת משאבת הלחץ הגבוה מצוידת בדלת חשמלית הנפתחת באיטיות. לאחר הפעלת משאבת הלחץ הגבוה, הדלת הנפתחת באיטיות נפתחת אוטומטית באיטיות כדי להבטיח שרכיב ממברנת ה-RO לא יינזק מפטיש מים. אם הדלת הנפתחת באיטיות נכשלת ואינה נפתחת תוך הזמן שצוין, לחץ היציאה של משאבת הלחץ הגבוה עולה, מתג הלחץ מוציא אות אזעקה ועוצר אוטומטית את פעולת משאבת הלחץ הגבוה דרך הבקר הבקר הבקר. כל מכשיר RO מצויד בלוח מחוונים באתר, עליו מותקן מד זרימה עבור שלב 1 של RO, מי מוצר שלב 2 וניקוז (תצוגת זרימה וערך זרימה מצטבר), ומד מוליכות מי מוצר.

7. דרישות בקרת תוכנית

אותות הפרמטרים הנשלחים על ידי מד הזרימה ומד המוליכות נשלחים לחדר הבקרה המרכזי לצורך רישום רציף, ויש להם אזעקה על ערך מוליכות גבוה. הלוח המקומי מצויד בכפתורי הפעלה ועצירה של משאבת לחץ גבוה ונורות חיווי, לחצני עצירת חירום של המערכת ונורות חיווי, וכפתורי פתיחה וסגירה איטיים חשמליים של דלתות.

8. חוגת RO

כל מכשיר RO מצויד בלוח מד לחץ באתר, עליו מותקנים מחווני כניסת המים של השלב הראשון של RO, כניסת המים של השלב השני ומדדי לחץ פריקה.

9. לוח בקרה מרכזי

לוח הבקרה המרכזי מצויד במתגי הפעלה בעלי שלושה מצבים (אחד אוטומטי, אחד כבוי, אחד ידני) עבור משאבת הלחץ הגבוה, משאבת המדידה ומשאבת מי השטיפה, כמו גם כפתורי הפעלה ועצירה של תוכנית המערכת, שיכולים לממש את פונקציות השלט רחוק של חדר הבקרה של ההפעלה האוטומטית ואת פונקציות ההפעלה הידנית המקומית של המכשירים הנ"ל. כאשר מתג שלושת המצבים מופעל למצב "אוטומטי", לא ניתן להפעיל את המכשירים הנ"ל באופן מקומי.

 

תהליך ההפעלה וההפעלה של התקן RO

1. הפעלה ותפעול של תוכנית התקן RO

ראשית, יש להעביר את מתגי הבקרה של משאבת הלחץ הגבוה ומשאבת המדידה למצב "אוטומטי", ולאחר מכן להפעיל את כפתור התחלת התוכנית של כל התקן RO. בשלב זה, בקר הלוגיקה התכנותי (PLC) יזהה אוטומטית את מפלס הנוזל של כל תיבות המדידה ואת הלחץ בצד הכניסה של משאבת הלחץ הגבוה בהתאם לתוכנית שנקבעה. אם מזוהה מפלס נוזל "נמוך" או לחץ "נמוך" בצד הכניסה של משאבת הלחץ הגבוה, הבקר יבצע אזעקה קולית וחזותית ויפסיק את פעולת התוכנית.

לאחר ביטול האזעקה, לחצו שוב על כפתור התחלת התוכנית, התוכנית תחזור לפעול, ותפעיל אוטומטית את משאבת המינון ומשאבת הלחץ הגבוה, ותפתח בו זמנית את הדלת החשמלית הנפתחת לאט. אם לחץ הצד בלחץ הגבוה של משאבת הלחץ הגבוה עדיין גבוה מהסף שנקבע לאחר ההשהיה שנקבעה מראש, הבקר הבקר ישלח אות אזעקה ויעצור אוטומטית את פעולת משאבת הלחץ הגבוה ומשאבת המדידה, ויסגור אוטומטית את הדלת החשמלית הנפתחת לאט;
אם מתג המתח הגבוה חוזר למצב מנותק בטווח ההשהיה, ה-PLC יבטל אוטומטית את אות הקלט של מתג המתח הגבוה, והמערכת תיכנס לאחר מכן לשלב פעולה רגיל.

2. הפעלה ידנית ותפעול של חדר הבקרה של מכשיר RO

כאשר מתגי הבקרה של משאבת הלחץ הגבוה, משאבת המדידה ומשאבת מי השטיפה ממוקמים במצב "ידני", ניתן להפעיל את הציוד הנ"ל בחדר הבקרה.

3. הפעלה ידנית באתר של מכשיר RO

כאשר מתגי הבקרה של משאבת הלחץ הגבוה ומשאבת המדידה נמצאים במצב "כבוי", ניתן להפעיל את הציוד הנ"ל באופן ידני ולהפעיל אותו באתר.

בכל מקרה, ניתן להפסיק את פעולת התקן ה-RO באופן מיידי על ידי לחיצה על לחצן עצירת החירום של המערכת בלוח המחוונים המקומי.

4. מכשיר RO נעצר

כאשר מכשיר ה-RO עוצר אוטומטית או שהמפעיל עוצר על ידי לחיצה על כפתור עצירת התוכנית, משאבת הלחץ הגבוה מפסיקה לפעול, משאבת המדידה מפסיקה לפעול בצורה משולבת, והדלת החשמלית הנפתחת לאט ביציאת משאבת הלחץ הגבוה נסגרת אוטומטית.

 

תהליך ההפעלה וההפעלה של התקן RO

הרכב המכשיר ומערכת הבקרה PLC נקבע בהתאם לדרישות מערכת RO עבור מכשור ובקרה.

1. מתג מפלס נוזלים

נותן אות ברמה נמוכה.

2. מד זרימה

אינדיקציה מיידית של זרימה ותצוגת ערך זרימה מצטבר.

3. מד מוליכות

תצוגה דיגיטלית, עם פלט אזעקה לערך מוליכות גבוה ופלט אות זרם 4~20mA.

4. מד pH

תצוגה דיגיטלית, עם יציאות אזעקה של pH גבוה ונמוך הניתנות להגדרה על ידי המשתמש ופלט אות זרם 4-20mA.