反滲透水處理系統設計

日期:2019-04-04 / 人氣: / 來源:www.zkibp.tw

什么是反滲透水,反滲透原理介紹

首先得了解什么是滲透,滲透(osmosis)是水分子經半透膜擴散的現象。它由高水分子區域(即低濃度溶液)滲入低水分子區域(即高濃度溶液),直到半透膜兩邊濃度平衡(等滲)為止。水分子會經由擴散方式通過半透膜的現象,稱為滲透。

反滲透原理圖

反滲透又叫逆滲透(Reverse osmosis、又稱RO)。反滲透的原理是利用滲透作用,將清水(低張溶液)和咸水(高張溶液)置于一管中,中間以一支允許水通過的半透膜分隔開來,可見到水從滲透壓低(低張溶液)的地方流向滲透壓高(高張溶液)的地方。然若在高張溶液處施予力,則可見水由滲透壓高的地方流向滲透壓低的地方。比正滲透的自然過程,耗費更多的能量。通過反滲透得到的水就是反滲透水。

反滲透水處理系統方案設計

反滲透水處理設備圖

本方案單級反滲透控制系統設備由保安過濾器、純水箱、清洗水箱、水泵機組、PLC及擴展模塊、HMI、變頻器、壓力傳感器、顯示儀表、接觸器和中間繼電器等組成。

反滲透水處理系統結構

反滲透污水處理控制系統原理圖

在系統運行時,應該實時查看系統的電導率和ORP(氧化還原電位),根據此時系統所產生的值來確定加藥的計量,使水質達到所需求的標準值。系統向外送水時,PLC會根據管道當前壓力的高低(壓力傳感器反饋的電信號),去調整變頻器的轉速。壓力傳感器所檢測到的壓力反饋信號和壓力設定單元的壓力設定信號作對比,并將信號輸入PLC,經內部PID控制程序的運算,輸出轉速控制信號給變頻器,控制變頻器的運轉頻率,當變頻器運行頻率達到頻率上限值,而供水壓力仍未達到預置值時,則PLC會實現增泵控制,反之則會實現減泵控制,以此實現控制水泵機組轉速及運行臺數,達到穩定供水壓力和節能的目的。當給水壓力降低而引起的反滲透出力下降等情況,產品水質降低,就應對其進行化學清洗。清洗時,因根據污水的性質加人相對應的化學清洗試劑。

系統增加了人機界面HMI,操作人員可進行向導式操作,實現參數設置,HMI實時顯示系統運行狀態及故障,操作方便,簡單明了,使系統更加智能化和人性化。

反滲透水處理系統硬件系統設計

反滲透水處理系統主機PLC的選擇與設計

根據控制功能需求,本系統所需的I/O點數為10點開關量輸入,l0點開關量輸出;5點模擬量輸入,1點模擬量輸出。

綜合考慮,選擇西門子$7-200系列CPU224(DI14/D010),一塊EM235模擬量輸入/輸出擴展模塊(AI4/AO1)和一塊EM23l模擬量輸入擴展模塊(AI4)。

輸入信號 地址 輸出信號 地址
進水電磁閥開 I0.0 純水箱水位上限 Q0.0
進水電磁閥關 I0.1 純水箱水位下限 Q0.1
高壓泵開 I0.2 低壓保護 Q0.2
高壓泵關 I0.3 高壓保護 Q0.3
故障報警 I0.4 清洗泵接觸器有效 Q0.4
清洗電磁閥開 I0.5 高壓泵接觸器有效 Q0.5
純水箱開 I0.6 變頻器故障 Q0.6
備用 I0.7 備用 Q0.7
備用 I1.0 反滲透電導率變送器 AIW0
備用 I1.1 反滲透流量變送器1 AIW2
備用 I1.2 反滲透流量變送器2
AIW4


反滲透壓力傳送器
AIW6


PH/ORP變送器
AIW8


去變頻器端
AQW0

PLC I/O地址分配表

反滲透水處理系統其他硬件選擇

選擇功率37KW水泵1臺

選擇電動機2功率18.5KW水泵3臺

變頻器1臺

人機界面l臺

壓力傳感器1個

流量變送器2個

ORP變送器1個

電導率變送器1個

反滲透水處理系統軟件系統設計

反滲透水處理系統PLC程序設計

程序主要分為主程序和子程序兩大部分。主程序主要編寫泵的啟停、手動/自動選擇、進入子程序。子程序分為:手動子程序、自動子程序、模擬量計算子程序、故障子程序和變頻PID計算子程序等。

反滲透水處理系統手動模式

系統上電后,開RO進水閥到位(啟阻垢劑、還原劑計量泵)→開RO濃排閥到位→啟超濾產水泵(過濾器有水排除時關排空閥,濃水流量穩定)→啟高壓泵(正常壓力應≥0.05Mpa,如果小于則關機,原由:1)可能濾芯被污垢堵住,需更換;2)人為的轉動進水和濃水調節閥,需重新調試。(40秒后))→關RO濃排閥。流程圖見圖

反滲透水處理設備手動操作模式

手動模式流程圖

RO設備每運行1小時開濃排閥1分鐘。RO關機時,先開濃排閥→(40秒后)→關高壓泵→關RO泵(超濾產水泵)→關RO進水閥→關RO濃排閥→打開保安過濾器排氣。

反滲透水處理系統自動模式

高壓泵、反滲透皆存遠程位、HMI無停止信號、系統無故障發生,此時啟動反滲透運行信號。為防止工作人員誤操作,添加高壓泵及反滲透遠程按鈕的白保功能。

打開反滲透進水電動閥(同時打開阻垢劑和還原劑汁量泵)→進水閥開到位→啟動原水泵并且延時40S→啟超濾產水泵(過濾器有水排除時關排空閥,濃水流量穩定)→啟動高壓泵及濃水排放閥(進行開機沖洗),沖洗時間到→反滲透運行時間到設定時間,第二次沖洗→關RO濃排閥。

兩次的沖洗時及反滲透運行時間可根據實際情況在HMI觸摸屏設定。運行標志和運行時問到進行時間累計清零。

反滲透水處理設備自動操作模式

自動流程圖

反滲透水處理系統模擬量計算程序

方法:探頭傳給儀表電信號,儀表相對應顯示讀數,根據設定的量程與所采集的電信號,箅出當前的實際值。

1. 反滲透電導率,供觀察和檢測水質。

2. 反滲透流,供觀察和檢測實際流量情況,方便及時調整。

3. ORP(氧化還原電位),供觀察和檢測水質。

4. 液位變送器采集值與設定值作比較;實際值≥設定值,反滲透處下高液位狀態。當實際值≤設定值,反滲透處于低液位狀態。

反滲透水處理系統故障程序

系統故障時,輸出報警信號到蜂鳴器。

反滲透水處理系統變頻PID控制

壓力反饋信號和壓力設定單元的壓力設定信號做對比,并將信號輸入PLC,經內部PID控制程序的運算,輸出轉速控制信號給變頻器,控制變頻器的運轉頻率,但變頻器運行頻率達到頻率上限,則PLC會實現增泵控制,反之則會實現減泵控制,以此實現控制水泵機組轉速及運行臺數,達到穩定供水壓力和節能目的。

反滲透水處理系統人機界面HMI程序設計

本系統操作者可以通過人機交互界面設定運行參數和遠程設備的啟停,實現監控進水閥、排放閥、高壓閥、外送泵等遠程設備運行狀態和故障信息。

反滲透水處理設備流程圖

反滲透水處理設備工藝流程圖

反滲透水處理系統總結

和傳統的反滲透水處理系統系統相比,本案例反滲透水處理系統設計利用PLC控制變頻器進行PID運算,在穩定供水壓力和節能的基礎上,根據被處理水的水質情況,給出合適的反滲透預處理工藝,反滲透膜組建以及反滲透系統的操作條件,從而提高反滲透水處理系統對于污水的處理效率,并延長反滲透膜的使用壽命。控制設備結合HMI人機界面的使用,實時顯示系統運行狀態機鼓掌情況,使系統更加智能化人性化。

【格亞信電子】是專業從事電子產品設計、電子方案開發、電子產品PCBA加工的深圳電子方案公司,主要設計電子產品包括工控、汽車、電源、通信、安防、醫療電子產品開發。

公司核心業務是提供以工控電子、汽車電子、醫療電子、安防電子、消費電子、通訊電子、電源電子等多領域的電子產品設計、方案開發及加工生產的一站式PCBA服務,為滿足不同客戶需求可提供中小批量PCBA加工。

公司產品涵蓋工業生產設備控制設備電子開發、汽車MCU電子控制系統方案設計、伺服控制板PCBA加工、數控機床主板PCBA加工,智能家居電子研發、3D打印機控制板PCBA加工等領域。業務流程包括電子方案開發設計、PCB生產、元器件采購、SMT貼片加工、樣機制作調試、PCBA中小批量加工生產、后期質保維護一站式PCBA加工服務。

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作者:電子方案開發


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