역삼투압 제어 시스템 설계의 주요 결정 사항

산업용 수처리 분야의 핵심 기술 중 하나인 역삼투압(RO) 기술은 전력, 화학, 제약, 전자 산업 등에서 고순도 정수, 폐수 재이용, 해수담수화에 널리 사용되고 있습니다. 핵심 제어 시스템의 설계는 시스템의 운영 효율, 에너지 소비량, 그리고 장비 수명과 직접적인 관련이 있습니다.

 

전처리 시스템의 협력 제어

역삼투막은 유입수의 수질에 민감하게 반응하며, 부유 고형물, 콜로이드, 유기물 등의 오염물질을 제거하기 위해 여러 단계(모래 여과, 활성탄 흡착, 한외 여과 등)의 전처리가 필요합니다. 제어 시스템은 다음을 달성해야 합니다.

1. 다단계 프로세스 연결

원수 품질에 따라 응집제 투여량, 역세척 빈도 및 여과 정확도를 동적으로 조절합니다.

2. SDI(오염 지수) 온라인 모니터링:

탁도계와 입자 계수기를 통해 전처리 효과에 대한 실시간 피드백을 제공하여 멤브레인 구성 요소의 막힘을 방지합니다.

3. pH 조절 최적화

물의 알칼리도에 따라 첨가하는 산의 양을 조절하여 스케일링 위험을 제어하고 시약 소비를 줄이세요.

 

고압 펌프와 압력 조절의 동적 매칭

RO 시스템의 핵심 동력은 고압 펌프에서 나옵니다. 제어 시스템은 다음 문제를 해결해야 합니다.

1. 주파수 변환 속도 제어

펌프 속도는 주파수 변환기를 통해 조절되어 물 흐름 수요에 맞춰지고 시작-정지의 영향을 줄입니다.

2. 세그먼트 간 압력 균형

다단 RO 시스템에서는 압력 센서 + 전기 조절 밸브를 사용하여 각 단계의 압력 차이를 최적화합니다(일반적으로 0.2~0.3MPa로 제어).

3. pH 조절 최적화

해수 담수화 시나리오에서는 터보차저나 압력 교환기(PX)를 사용하여 농축된 수압 에너지를 회수하여 에너지 소비를 30% 이상 줄일 수 있습니다.

 

RO 시스템 작동 중 계측 및 프로그램 제어에 대한 프로세스 요구 사항

1. 복용량 조절

투여량은 비례 조절 메커니즘을 통해 조절되는데, 이 메커니즘은 물 흐름계에서 보내는 신호에 따라 자동으로 계량 펌프를 조절하여 비례 투여량을 수행합니다.

2. 액체 레벨 게이지

계량 상자에는 현장 액체 레벨 게이지와 낮은 액체 레벨 경보 신호가 장착되어 있어 액체 탱크에 약물이 부족하여 투여 프로세스가 중단되지 않도록 보장합니다.

3. 급수 대시보드

현장에는 유량 표시기, 유량 누적계, 전도도계, pH 값 표시기가 장착된 급수계가 있습니다. 또한, 급수 압력계, 유량계, 전도도계, pH계에서 전송된 파라미터 신호는 중앙 제어실로 전송되어 지속적으로 기록됩니다. 동시에, 유량계에서 전송된 신호는 정량 펌프를 제어하여 정량 주입량을 비례적으로 조절합니다. pH계에서 전송된 고저 경보 신호는 중앙 제어실로 전송되어 경보를 발령합니다.

4. 보안 필터

안전 필터의 입구와 출구에는 압력 표시기가 장착되어 있습니다. 안전 필터의 입구와 출구 압력 차이가 설정값에 도달하거나 일정 시간 동안 작동하면 필터 엘리먼트를 교체해야 합니다.

5. 고압 펌프 스위치

고압 펌프의 입구 및 출구 측에는 각각 저압 및 고압 스위치가 장착되어 있습니다. 고압 펌프의 입구 압력이 한계값보다 낮으면 저압 스위치가 닫히고 PLC로 신호를 보내 경보를 울리고 고압 펌프의 작동을 자동으로 중지합니다. 고압 펌프의 출구 압력이 한계값보다 높으면 고압 스위치가 닫히고 PLC로 신호를 보냅니다. 일정 지연 후 고압 펌프의 고압 측 압력이 여전히 한계값보다 높으면 PLC에서 경보를 출력하고 고압 펌프의 작동을 자동으로 중지합니다. 지연 범위 내에서 고압 스위치가 연결 해제 상태로 돌아가면 PLC에서 입력 신호를 자동으로 취소합니다.

6. 고압 펌프 전기식 저속 도어 개방

고압 펌프 출구에는 전기식 완만 개방 도어가 장착되어 있습니다. 고압 펌프가 작동하면 완만 개방 도어가 자동으로 천천히 열려 RO 멤브레인 엘리먼트가 수격 현상으로 손상되지 않도록 합니다. 완만 개방 도어에 고장이 발생하여 지정된 시간 내에 열리지 않으면 고압 펌프 출구 압력이 상승하고, 압력 스위치가 경보 신호를 출력하여 PLC를 통해 고압 펌프의 작동을 자동으로 중단합니다. 각 RO 장치에는 현장 계기판이 장착되어 있으며, RO 1단계, 2단계 생산수 및 배수 유량계(유량 및 누적 유량 표시)와 생산수 전도도계가 설치되어 있습니다.

7. 프로그램 제어 요구 사항

유량계와 전도도계에서 전송된 매개변수 신호는 중앙 제어실로 전송되어 연속 기록되며, 높은 전도도 값 경보를 발생시킵니다. 현장 제어반에는 고압 펌프 시동 및 정지 버튼과 표시등, 시스템 비상 정지 버튼과 표시등, 그리고 전기식 저속 도어 개폐 버튼과 표시등이 장착되어 있습니다.

8. RO 다이얼

각 RO 장치에는 현장 압력 게이지 패널이 장착되어 있으며, 여기에 RO 1단계 물 유입구, 2단계 물 유입구 및 배출 압력 표시기가 설치됩니다.

9. 중앙 제어판

중앙 제어반에는 고압 펌프, 계량 펌프, 세척수 펌프를 위한 3단계 작동 스위치(자동, 정지, 수동)와 시스템 프로그램 시작 및 정지 버튼이 장착되어 있어, 상기 장치들의 자동 시동 제어실 원격 제어 및 현장 수동 작동 기능을 구현할 수 있습니다. 3단계 스위치를 "자동" 위치로 돌리면 상기 장치들을 현장에서 작동할 수 없습니다.

 

RO 장치 시동 및 작동 과정

1. RO 장치 프로그램의 시작 및 작동

먼저 고압 펌프와 계량 펌프의 제어 스위치를 "자동" 위치로 설정한 후, 각 RO 장치의 프로그램 시작 버튼을 작동시키십시오. 이때, PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)는 설정된 프로그램에 따라 모든 계량 박스의 수위와 고압 펌프 입구 측의 압력을 자동으로 감지합니다. 고압 펌프 입구 측의 수위가 "낮거나" 압력이 "낮은" 경우, PLC는 청각 및 시각 경보를 발생시키고 프로그램 작동을 중단합니다.

알람을 해제한 후 프로그램 시작 버튼을 다시 누르면 프로그램이 다시 실행되고, 계량 펌프와 고압 펌프가 자동으로 작동하며, 동시에 전기식 저속 개방 도어가 열립니다. 사전 설정된 지연 시간 후에도 고압 펌프의 고압 측 압력이 설정된 임계값보다 높으면 PLC는 알람 신호를 보내고 고압 펌프와 계량 펌프의 작동을 자동으로 중단하며, 전기식 저속 개방 도어는 자동으로 닫힙니다.
고전압 스위치가 지연 범위 내에서 분리 상태로 복귀하면 PLC는 자동으로 고전압 스위치 입력 신호를 취소하고 시스템은 정상 작동 단계로 진입합니다.

2. RO 장치 제어실의 수동 시동 및 작동

고압펌프, 계량펌프, 세척수펌프의 제어스위치를 '수동' 위치에 놓으면, 상기 장비를 제어실에서 작동할 수 있습니다.

3. RO 장치의 현장 수동 시동 및 작동

고압 펌프와 계량 펌프의 제어 스위치가 "꺼짐" 위치에 있을 경우, 위 장비를 현장에서 수동으로 시동하고 작동할 수 있습니다.

어떠한 경우에도 현장 계기판의 시스템 비상 정지 버튼을 누르면 RO 장치의 작동을 즉시 멈출 수 있습니다.

4. RO 장치가 멈췄습니다

RO 장치가 자동으로 정지하거나 작업자가 프로그램 정지 버튼을 눌러 정지하면 고압 펌프가 작동을 멈추고, 계량 펌프는 연동되어 작동을 멈추고, 고압 펌프 출구의 전기식 느리게 열리는 도어가 자동으로 닫힙니다.

 

RO 장치 시동 및 작동 과정

계측 및 PLC 제어 시스템의 구성은 RO 시스템의 계측 및 제어 요구 사항에 따라 결정됩니다.

1. 액체 레벨 스위치

낮은 수준의 신호를 줍니다.

2. 유량계

순간 유량 표시 및 유량 누적값 표시.

3. 전도도 측정기

디지털 디스플레이, 고전도도 값 알람 출력 및 4~20mA 전류 신호 출력이 가능합니다.

4. pH 미터

사용자가 설정할 수 있는 pH 높음 및 낮음 알람 출력과 4-20mA 전류 신호 출력을 갖춘 디지털 디스플레이입니다.