Ключевые моменты принятия решений при проектировании системы управления обратным осмосом
Будучи одной из основных технологий в области промышленной водоподготовки, технология обратного осмоса (ОО) широко применяется для подготовки высокочистой воды, повторного использования сточных вод и опреснения морской воды в энергетике, химической, фармацевтической и электронной промышленности. Конструкция базовой системы управления напрямую влияет на эффективность работы системы, уровень энергопотребления и срок службы оборудования.
Кооперативное управление системами предварительной обработки
Мембрана обратного осмоса чувствительна к качеству поступающей воды и требует многоэтапной предварительной очистки (например, фильтрации через песок, адсорбции на активированном угле и ультрафильтрации) для удаления загрязняющих веществ, таких как взвешенные частицы, коллоиды и органические вещества. Система управления должна обеспечивать:
- Многоуровневая связь процессов
Динамически регулировать дозировку коагулянта, частоту обратной промывки и точность фильтрации в зависимости от качества сырой воды;
- Онлайн-мониторинг SDI (индекса загрязнения):
Обратная связь в режиме реального времени об эффективности предварительной обработки с помощью измерителей мутности и счетчиков частиц для предотвращения засорения мембранных компонентов;
- Оптимизация регулирования pH
Отрегулируйте количество добавляемой кислоты в соответствии со щелочностью источника воды, чтобы контролировать риск образования накипи и сократить расход реагента.
Динамическое согласование насоса высокого давления и регулирования давления
Основным двигателем системы обратного осмоса является насос высокого давления. Система управления должна решать следующие задачи:
- Регулирование скорости преобразования частоты
Скорость насоса регулируется преобразователем частоты в соответствии с потребностью в потоке воды и снижает влияние пусков и остановок;
- Баланс давления между сегментами
В многоступенчатой системе обратного осмоса датчик давления + электрический регулирующий клапан используется для оптимизации разницы давления между ступенями (обычно поддерживается на уровне 0,2-0,3 МПа);
- Оптимизация регулирования pH
В сценариях опреснения морской воды турбокомпрессор или теплообменник давления (PX) могут использоваться для рекуперации концентрированной энергии давления воды, что позволяет сократить потребление энергии более чем на 30%.
Требования к технологическому процессу для управления приборами и программами во время работы системы обратного осмоса
- Корректировка дозировки
Дозировка регулируется с помощью пропорционального механизма регулировки, который автоматически настраивает дозирующий насос для выполнения пропорционального дозирования на основе сигнала расходомера воды.
- Указатель уровня жидкости
Дозирующий блок оснащен локальным указателем уровня жидкости и сигнализатором низкого уровня жидкости, что гарантирует отсутствие прерывания процесса дозирования из-за отсутствия лекарства в резервуаре для жидкости.
- Панель управления водоснабжением
На объекте имеется приборная панель управления водоснабжением, оснащённая индикатором расхода, счётчиком-аккумулятором расхода, измерителем проводимости и индикатором pH. Кроме того, сигналы параметров, поступающие от измерителя давления водоснабжения, расходомера, измерителя проводимости и pH-метра, передаются в центральный диспетчерский пункт для непрерывной регистрации. Одновременно сигнал с расходомера управляет насосом-дозатором для пропорционального дозирования. Сигналы тревоги от pH-метра по верхнему и нижнему пределам передаются в центральный диспетчерский пункт для подачи аварийного сигнала.
- Фильтры безопасности
Вход и выход предохранительного фильтра оснащены индикаторами давления. Когда разница давлений на входе и выходе предохранительного фильтра достигает заданного значения или превышает его в течение определенного времени, фильтрующий элемент необходимо заменить.
- Переключатель насоса высокого давления
Входная и выходная стороны насоса высокого давления оснащены реле низкого и высокого давления соответственно. Когда давление на входе насоса высокого давления ниже предельного значения, реле низкого давления замыкается и посылает сигнал на ПЛК, который подает сигнал тревоги и автоматически останавливает работу насоса высокого давления; когда давление на выходе насоса высокого давления превышает предельное значение, реле высокого давления замыкается и посылает сигнал на ПЛК. По истечении определенной задержки, если давление на стороне высокого давления насоса высокого давления все еще выше предельного значения, ПЛК выдает сигнал тревоги и автоматически останавливает работу насоса высокого давления. Если реле высокого давления возвращается в отключенное состояние в течение диапазона задержки, ПЛК автоматически отменяет входной сигнал.
- Электрический насос высокого давления для медленного открывания двери
Выход насоса высокого давления оборудован электрической медленно открывающейся заслонкой. После запуска насоса высокого давления заслонка автоматически медленно открывается, чтобы предотвратить повреждение мембранного элемента обратного осмоса от гидроудара. Если медленно открывающаяся заслонка выходит из строя и не открывается в течение заданного времени, давление на выходе насоса высокого давления повышается, реле давления выдает аварийный сигнал и автоматически останавливает работу насоса высокого давления через ПЛК. Каждая установка обратного осмоса оснащена приборной панелью, на которой установлены расходомер очищенной воды первой и второй ступеней обратного осмоса, а также дренажной воды (индикация расхода и суммарного расхода), а также измеритель электропроводности очищенной воды.
- Требования к контролю программы
Сигналы параметров, поступающие от расходомера и кондуктометра, передаются в центральный диспетчерский пункт для непрерывной регистрации и сигнализации о высоком значении проводимости. Локальный пульт управления оснащен кнопками и индикаторами запуска и остановки насоса высокого давления, кнопками и индикаторами аварийной остановки системы, а также кнопками и индикаторами медленного открывания и закрывания электрической двери.
- RO циферблат
Каждое устройство обратного осмоса оснащено панелью манометров на месте, на которой установлены индикаторы давления воды на входе первой ступени, входе и выходе второй ступени устройства обратного осмоса.
- Центральная панель управления
Центральный пульт управления оснащён трёхпозиционными переключателями (автоматический режим, выключение и ручной режим) для насоса высокого давления, насоса-дозатора и насоса промывочной воды, а также кнопками запуска и остановки системной программы, которые позволяют осуществлять дистанционное автоматическое управление запуском из пункта управления и локальное ручное управление вышеуказанными устройствами. При установке трёхпозиционного переключателя в положение «автоматический режим» локальное управление вышеуказанными устройствами невозможно.
Процесс запуска и эксплуатации устройства обратного осмоса
- Запуск и работа программы обратного осмоса
Сначала установите переключатели управления насосом высокого давления и дозирующим насосом в положение «автоматический», а затем нажмите кнопку запуска программы на каждом устройстве обратного осмоса. При этом программируемый логический контроллер (ПЛК) автоматически определит уровень жидкости во всех дозаторах и давление на входе насоса высокого давления в соответствии с заданной программой. При обнаружении низкого уровня жидкости или давления на входе насоса высокого давления ПЛК подаст звуковой и визуальный сигналы тревоги и прервет выполнение программы.
После устранения аварийного сигнала нажмите кнопку запуска программы еще раз. Программа возобновит работу, автоматически запустив дозирующий насос и насос высокого давления, одновременно открыв медленно открывающуюся дверцу с электроприводом. Если давление на стороне высокого давления насоса высокого давления по истечении заданного времени задержки все еще превышает заданное значение, ПЛК отправит сигнал тревоги и автоматически остановит работу насоса высокого давления и дозирующего насоса, автоматически закрыв медленно открывающуюся дверцу с электроприводом.
Если высоковольтный выключатель возвращается в отключенное состояние в течение диапазона задержки, ПЛК автоматически отменяет входной сигнал высоковольтного выключателя, и система переходит в режим нормальной работы.
- Ручной запуск и эксплуатация диспетчерской установки обратного осмоса
При переводе переключателей управления насосом высокого давления, дозирующим насосом и насосом промывочной воды в положение «ручное» управление вышеуказанным оборудованием осуществляется из диспетчерской.
- Ручной запуск и эксплуатация устройства обратного осмоса на месте
При установке выключателей управления насосом высокого давления и дозирующим насосом в положение «выключено» возможен ручной запуск и эксплуатация вышеуказанного оборудования на месте.
В любом случае работу устройства обратного осмоса можно немедленно остановить, нажав кнопку аварийной остановки системы на местной приборной панели.
- Устройство обратного осмоса остановлено
Когда устройство обратного осмоса останавливается автоматически или оператор останавливает его нажатием кнопки остановки программы, насос высокого давления останавливается, насос-дозатор останавливается с блокировкой, а электрическая медленно открывающаяся дверца на выходе насоса высокого давления автоматически закрывается.
Процесс запуска и эксплуатации устройства обратного осмоса
Состав системы управления приборами и ПЛК определяется в соответствии с требованиями системы РО к контрольно-измерительным приборам и автоматике.
- Реле уровня жидкости
Выдает сигнал низкого уровня.
- Расходомер
Индикация мгновенного расхода и отображение накопленного значения расхода.
- Измеритель проводимости
Цифровой дисплей с выходом сигнала тревоги высокого значения проводимости и выходным токовым сигналом 4~20 мА.
- рН-метр
Цифровой дисплей с настраиваемыми пользователем выходами сигналов тревоги высокого и низкого уровня pH и выходным токовым сигналом 4–20 мА.