Kluczowe punkty decyzyjne w projektowaniu systemu sterowania odwróconą osmozą

Jako jedna z kluczowych technologii w dziedzinie uzdatniania wody przemysłowej, technologia odwróconej osmozy (RO) jest szeroko stosowana w procesach uzdatniania wody o wysokiej czystości, ponownym wykorzystaniu ścieków oraz odsalaniu wody morskiej w przemyśle energetycznym, chemicznym, farmaceutycznym i elektronicznym. Konstrukcja jej podstawowego systemu sterowania jest bezpośrednio związana z wydajnością operacyjną systemu, poziomem zużycia energii i żywotnością urządzeń.

 

Współpraca w sterowaniu systemami wstępnego przetwarzania

Membrana do odwróconej osmozy jest wrażliwa na jakość wody dopływającej i wymaga wstępnego uzdatnienia na wielu etapach (takich jak filtracja piaskowa, adsorpcja na węglu aktywnym i ultrafiltracja), aby usunąć zanieczyszczenia, takie jak zawiesiny, koloidy i materia organiczna. System sterowania musi spełniać następujące wymagania:

1. Powiązanie procesów wielopoziomowych

Dynamiczna regulacja dawki koagulantu, częstotliwości płukania wstecznego i dokładności filtracji w zależności od jakości wody surowej;

2. Monitorowanie online wskaźnika zanieczyszczenia SDI:

Bieżąca informacja zwrotna o efektach wstępnego oczyszczania za pomocą mierników mętności i liczników cząstek w celu uniknięcia zatykania się elementów membrany;

3. Optymalizacja regulacji pH

Dostosuj ilość dodawanego kwasu do stopnia zasadowości źródła wody, aby kontrolować ryzyko powstawania kamienia i ograniczyć zużycie odczynników.

 

Dynamiczne dopasowanie pompy wysokiego ciśnienia i regulacja ciśnienia

Główną siłą napędową systemu odwróconej osmozy (RO) jest pompa wysokociśnieniowa. System sterowania musi rozwiązać następujące problemy:

1. Kontrola prędkości konwersji częstotliwości

Prędkość pompy jest regulowana przez przetwornicę częstotliwości w celu dostosowania jej do zapotrzebowania na przepływ wody i zmniejszenia wpływu uruchamiania i zatrzymywania;

2. Równowaga ciśnień między segmentami

W wielostopniowym systemie odwróconej osmozy (RO) czujnik ciśnienia + elektryczny zawór regulacyjny służą do optymalizacji różnicy ciśnień między stopniami (zwykle kontrolowanej na poziomie 0,2-0,3 MPa);

3. Optymalizacja regulacji pH

W przypadku odsalania wody morskiej można zastosować turbosprężarkę lub wymiennik ciśnienia (PX) w celu odzyskania skoncentrowanej energii ciśnienia wody, co pozwala zmniejszyć zużycie energii o ponad 30%.

 

Wymagania procesowe dotyczące urządzeń pomiarowych i sterowania programem podczas działania systemu odwróconej osmozy (RO)

1. Dostosowanie dawkowania

Dawkowanie jest regulowane za pomocą mechanizmu regulacji proporcjonalnej, który automatycznie reguluje pracę pompy dozującej, aby dokonywać proporcjonalnego dozowania na podstawie sygnału z wodomierza.

2. Wskaźnik poziomu cieczy

Skrzynka dozująca wyposażona jest w lokalny wskaźnik poziomu cieczy i sygnał alarmowy niskiego poziomu cieczy, co gwarantuje, że proces dozowania nie zostanie przerwany z powodu braku leku w zbiorniku z cieczą.

3. Panel sterowania zaopatrzeniem w wodę

Na miejscu znajduje się panel sterowania zaopatrzenia w wodę, wyposażony we wskaźnik przepływu, miernik przepływu akumulacyjnego, miernik przewodności i wskaźnik pH. Dodatkowo, sygnały parametrów przesyłane przez miernik ciśnienia, przepływomierz, miernik przewodności i miernik pH są przesyłane do centralnej sterowni w celu ciągłej rejestracji. Jednocześnie sygnał z przepływomierza steruje pompą dozującą, dozując proporcjonalnie. Sygnały alarmowe wysokiego i niskiego poziomu wysyłane przez miernik pH są przesyłane do centralnej sterowni w celu alarmu.

4. Filtry bezpieczeństwa

Wlot i wylot filtra bezpieczeństwa są wyposażone we wskaźniki ciśnienia. Gdy różnica ciśnień na wlocie i wylocie filtra bezpieczeństwa osiągnie zadaną wartość lub utrzyma się przez określony czas, wkład filtracyjny należy wymienić.

5. Wyłącznik pompy wysokiego ciśnienia

Strona wlotowa i wylotowa pompy wysokociśnieniowej są wyposażone odpowiednio w presostaty niskiego i wysokiego ciśnienia. Gdy ciśnienie wlotowe pompy wysokociśnieniowej jest niższe od wartości granicznej, presostat niskiego ciśnienia zostaje zamknięty i wysyła sygnał do sterownika PLC, który uruchamia alarm i automatycznie zatrzymuje pracę pompy wysokociśnieniowej; gdy ciśnienie wylotowe pompy wysokociśnieniowej jest wyższe od wartości granicznej, presostat wysokiego ciśnienia zostaje zamknięty i wysyła sygnał do sterownika PLC. Po pewnym opóźnieniu, jeśli ciśnienie po stronie wysokiego ciśnienia pompy wysokociśnieniowej jest nadal wyższe od wartości granicznej, sterownik PLC generuje alarm i automatycznie zatrzymuje pracę pompy wysokociśnieniowej. Jeśli presostat wysokiego ciśnienia powróci do stanu rozłączenia w zakresie opóźnienia, sterownik PLC automatycznie anuluje sygnał wejściowy.

6. Pompa wysokociśnieniowa, elektryczne, powolne otwieranie drzwi

Wylot pompy wysokociśnieniowej jest wyposażony w elektryczne drzwi z wolnym otwieraniem. Po uruchomieniu pompy wysokociśnieniowej, drzwi z wolnym otwieraniem automatycznie otwierają się powoli, aby zapobiec uszkodzeniu membrany odwróconej osmozy (RO) przez uderzenie wodne. Jeśli drzwi z wolnym otwieraniem ulegną awarii i nie otworzą się w określonym czasie, ciśnienie wylotowe pompy wysokociśnieniowej wzrośnie, presostat wyśle sygnał alarmowy i automatycznie zatrzyma pracę pompy wysokociśnieniowej za pośrednictwem sterownika PLC. Każde urządzenie RO jest wyposażone w panel sterowania, na którym zainstalowany jest przepływomierz dla wody produkcyjnej etapu 1. i etapu 2. RO oraz drenażu (wyświetlacz wartości przepływu i przepływu skumulowanego) oraz miernik przewodności wody produkcyjnej.

7. Wymagania dotyczące kontroli programu

Sygnały parametrów wysyłane przez przepływomierz i miernik przewodności są przesyłane do centralnej sterowni w celu ciągłego rejestrowania i posiadają alarm wysokiej wartości przewodności. Panel lokalny jest wyposażony w przyciski i kontrolki startu i stopu pompy wysokociśnieniowej, przyciski i kontrolki zatrzymania awaryjnego systemu oraz przyciski i kontrolki elektrycznego zwalniania drzwi.

8. Tarcza RO

Każde urządzenie odwróconej osmozy (RO) wyposażone jest w panel manometrów, na którym zainstalowane są wskaźniki ciśnienia wlotowego wody pierwszego stopnia RO, wlotowego wody drugiego stopnia RO oraz ciśnienia wylotowego.

9. Centralny panel sterowania

Centralny panel sterowania jest wyposażony w trzypozycyjne przełączniki (jeden automatyczny, jeden wyłączony, jeden ręczny) dla pompy wysokociśnieniowej, pompy dozującej i pompy wody płuczącej, a także przyciski uruchamiania i zatrzymywania programu systemowego, które umożliwiają zdalne sterowanie automatycznym uruchomieniem z centrali sterowniczej oraz lokalną obsługę ręczną powyższych urządzeń. Po ustawieniu trójpozycyjnego przełącznika w pozycji „automatycznej” nie można lokalnie obsługiwać powyższych urządzeń.

 

Proces uruchamiania i obsługi urządzenia RO

1. Uruchomienie i obsługa programu urządzenia RO

Najpierw należy ustawić przełączniki sterujące pompy wysokociśnieniowej i pompy dozującej w pozycji „automatycznej”, a następnie nacisnąć przycisk uruchamiania programu na każdym urządzeniu odwróconej osmozy (RO). W tym momencie programowalny sterownik logiczny (PLC) automatycznie wykryje poziom cieczy we wszystkich skrzynkach dozujących oraz ciśnienie po stronie wlotowej pompy wysokociśnieniowej, zgodnie z ustalonym programem. W przypadku wykrycia „niskiego” poziomu cieczy lub „niskiego” ciśnienia po stronie wlotowej pompy wysokociśnieniowej, sterownik PLC uruchomi alarm dźwiękowy i wizualny oraz przerwie działanie programu.

Po wyłączeniu alarmu, naciśnij ponownie przycisk startu programu. Program wznowi działanie, automatycznie uruchamiając pompę dozującą i pompę wysokociśnieniową oraz jednocześnie otwierając drzwiczki z wolnym otwieraniem elektrycznym. Jeśli ciśnienie po stronie wysokiego ciśnienia pompy wysokociśnieniowej nadal przekracza ustawiony próg po upływie ustawionego czasu, sterownik PLC wyśle sygnał alarmowy i automatycznie zatrzyma pracę pompy wysokociśnieniowej i pompy dozującej, a także automatycznie zamknie drzwiczki z wolnym otwieraniem elektrycznym.
Jeżeli przełącznik wysokiego napięcia powróci do stanu rozłączenia w ramach ustawionego opóźnienia, sterownik PLC automatycznie anuluje sygnał wejściowy przełącznika wysokiego napięcia, a system powraca do normalnej fazy pracy.

2. Ręczne uruchomienie i obsługa sterowni urządzenia odwróconej osmozy (RO)

Po ustawieniu przełączników sterujących pompy wysokociśnieniowej, pompy dozującej i pompy wody płuczącej w pozycji „ręcznej”, można obsługiwać powyższe urządzenia w pomieszczeniu sterowniczym.

3. Ręczne uruchomienie i obsługa urządzenia odwróconej osmozy (RO) na miejscu

Gdy wyłączniki sterujące pompy wysokociśnieniowej i pompy dozującej znajdują się w pozycji „wyłączone”, powyższe urządzenia można uruchomić ręcznie i obsługiwać na miejscu.

W każdym przypadku pracę urządzenia odwróconej osmozy można natychmiast zatrzymać poprzez naciśnięcie przycisku awaryjnego zatrzymania systemu na lokalnym panelu instrumentów.

4. Urządzenie RO zatrzymane

Gdy urządzenie odwróconej osmozy zatrzyma się automatycznie lub operator zatrzyma program naciskając przycisk zatrzymania, pompa wysokociśnieniowa zatrzyma się, pompa dozująca zatrzyma się w trybie zablokowanym, a elektryczne drzwi otwierające się powoli na wylocie pompy wysokociśnieniowej zostaną automatycznie zamknięte.

 

Proces uruchamiania i obsługi urządzenia RO

Skład systemu sterowania instrumentami i PLC jest ustalany zgodnie z wymogami systemu RO w zakresie instrumentów i sterowania.

1. Przełącznik poziomu cieczy

Daje sygnał o niskim poziomie.

2. Przepływomierz

Wskaźnik chwilowego przepływu i wyświetlanie skumulowanej wartości przepływu.

3. Miernik przewodności

Wyświetlacz cyfrowy z wyjściem alarmowym o wysokiej wartości przewodności i sygnałem wyjściowym prądu 4~20 mA.

4. Miernik pH

Wyświetlacz cyfrowy z konfigurowalnymi przez użytkownika wyjściami alarmowymi wysokiego i niskiego poziomu pH oraz wyjściem sygnału prądowego 4-20 mA.