Разработка автоматической системы контроля за работой установки по очистке воды

Мембранный фильтр состоит  из нескольких слоев, которые соединены  вместе и обмотаны вокруг пластиковой  трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую  мембрану, которая отторгает даже низкомолекулярные соединения. Замена мембранного фильтра может потребоваться в случае, когда установка станет производить заметно меньше воды или измениться ее вкус. Обычно срок эксплуатации мембранного фильтра при правильной эксплуатации и своевременной замене фильтров предварительной очистки - 2 - 3 года. Мембранные системы имеют и ряд других достоинств. Во-первых, загрязнения не накапливаются внутри мембраны, а постоянно сливаются в дренаж, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду. Благодаря такой технологии даже при значительном ухудшении параметров исходной воды качество очищенной воды остается стабильно высоким. Может лишь понизиться производительность, о чем потребитель узнает по счетчикам, встроенным в систему. В этом случае мембрану необходимо промыть специальными реагентами. Такие промывки проводятся регулярно (примерно 4 раза в год) специалистами сервисной службы. Одновременно производится контроль работы установки. Другое преимущество — отсутствие химических сбросов и реагентов, что обеспечивает экологическую безопасность. Мембранные системы компактны и прекрасно вписываются в интерьер. Они просты в эксплуатации и не нуждаются во внимании со стороны пользователя.

Однако мембранные системы  очистки воды достаточно дорогостоящи. Но, учитывая то, что при использовании  «накопительных» систем скорее всего понадобится несколько установок различного действия, то общая их стоимость тоже обойдется недешево. А если говорить об эксплуатационных затратах, то для мембранных систем они значительно меньше.

Мембранная технология активно развивается. Установки постоянно совершенствуются. Современные системы практически полностью автоматизированы, оснащены системой блокировки в случае перебоев в подаче электроэнергии и защитой от «сухого хода». Мембранная фильтрация получает все большую популярность в бытовом использовании благодаря надежности, компактности, удобству в эксплуатации и, конечно же, стабильно высокому качеству получаемой воды. Многие утверждают, что только благодаря обратному осмосу узнали настоящий цвет чистой воды.

Наибольшее признание получили обратноосмотические системы благодаря уникальному качеству воды, достигаемому после фильтрации. Явление прохождения воды через пленку из малоконцентрированного раствора в более концентрированный раствор было открыто еще в XVIII в. Это явление получило название осмоса, а пленка, пропускающая воду, названа мембраной. Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки. Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной. Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей — нет.

Такие мембраны эффективно справляются с низкомолекулярными гуминовыми соединениями, которые придают  воде желтоватый оттенок и ухудшают ее вкусовые свойства, и которые  очень трудно удалить другими методами. С использованием мембранных обратноосмотических систем можно получить чистейшую воду. Такая вода не только безопасна для здоровья, но и сохраняет белоснежность дорогостоящей сантехники, не выводит из строя бытовую технику и систему отопления, и просто радует глаз.

 

 

1.4. Технологическая схема мембранной системы очистки воды.

 

Полупроницаемая полимерная плёнка действует подобно стенкам  клеток живых организмов, пропуская  через мельчайшие поры лишь частицы, соизмеримые с молекулами воды. Композитная полиамидная обратноосмотическая мембрана задерживает практически все загрязнения, в том числе бактерии и вирусы. Для того чтобы загрязнения не оседали на мембране и не закупоривали поры, вода течет с высокой скоростью вдоль поверхности мембраны, смывая загрязнения в канализацию.

Рис.1 Технологическая  схема

 

Применение мембранных биореакторов:

- очистка сточных вод  промышленных предприятий;

- очистка сточных вод  молокозаводов и маслосырзаводов;

- очистка поверхностные  сточных вод;

- промышленная очистка  воды текстильного производства;

- очистка сточных вод  птицефабрик.

 

Рис.2 Схема мембранного биореактора

1 - реактор, 2 - аэратор, 3 - половолоконные мембраны, 4 - воздух,

5 - очищенная вода, 6, 9 - насосы, 7 - манометр, 8 – фильтрат

Рис.3 Мнемосхема

В базовую комплектацию системы входят:

1. Предварительный фильтр механической очистки (5 мкм).
2. Предварительный фильтр с гранулированным углем
3. Дополнительный фильтр с прессованным углем .
4. Корпус с обратноосмотической мембраной.
5. Финишный фильтр
6. Автоматический клапан отключения воды.
7. Накопительный бак с краном.

Сменные компоненты системы  очистки питьевой воды.

1) Картриджи механической  очистки обеспечивают очистку воды от механических примесей (песок, ржавчина и т.п.), что позволяет защитить мембрану от повреждения и загрязнения. Минимальный размер задерживаемых примесей – 5 мкм. Картриджи изготовлены из термически связанного полипропиленового микроволокна и имеют переменную плотность упаковки, увеличивающуюся от поверхности к центру, что значительно повышает грязеемкость картриджей. Пропускная способность – 1100 л/ч (при потере давления 0,1 бар). Ресурс картриджа - до 6 месяцев (в зависимости от расхода и качества воды).

2) Картридж и с прессованным  активированным углем обеспечивают эффективную очистку воды от хлора, органических и хлорорганических соединений (фенолы, хлорфенолы, моющие вещества и т.п.). Картриджи состоят из прессованного активированного угля, покрытого полипропиленовой сеткой, защищающей уголь от механических загрязнений. В мембранной системе устанавливается до мембранного модуля для защиты мембраны от разрушающего воздействия хлора. Эффективность очистки от хлора выше, чем у картриджей с гранулированным углем и составляет не менее 95% (при содержании хлора 2 мг/л и расходе воды 170 л/час). Пропускная способность – 620 л/ч (при потере давления 0,2 бар). Ресурс картриджей по хлору - до 6 месяцев (в зависимости от расхода и качества воды).

3) Картриджи с гранулированным активированным углем изготовлены из скорлупы кокосового ореха. Обеспечивают очистку воды от хлора, хлорорганических и органических соединений (фенолы, хлорфенолы, моющие вещества и т.п.). В мембранной обратноосмотической системе устанавливается до мембранного модуля для защиты мембраны от разрушающего воздействия хлора. Пропускная способность – 600 л/ч. Ресурс составляет до 6 месяцев.

4) Финишный угольный  фильтр – используется для доочистки воды от низкомолекулярных органических соединений, которые могут проникнуть через обратноосмотическую мембрану или попасть в чистую воду из резиновой груши бачка и вызвать неприятный запах и вкус, устанавливается при помощи специальных креплений на корпус мембраны. Представляет собой неразборный пластиковый корпус с активированным углем, который после выработки ресурса заменяется полностью. Пропускная способность – 520 л/ч. Ресурс – 3500 / 5300 литров.

 

 

 

 

II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

2.1. Разработка  функциональной схемы автоматизации по очистке воды.

Функциональная схема  автоматизации является основным техническим  документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы  управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации. Схема должна давать представление об объекте управления.

В связи с этим на функциональной схеме должны быть даны изображения  технологических аппаратов, машин, трубопроводов, автоматических устройств  и показаны связи между ними.

В зоне трубопровода установлены первичные преобразователи давления, расхода и температуры, вязкости, концентрации, которые преобразовав физическую величину в электрический сигнал, передают его на вторичные приборы, установленные на щите управления – контроль давления, контроль расхода, контроль концентрации, контроль температуры.

Вторичные преобразователи  приняв сигнал, показывают истинное значение и проводят регистрацию.

В процессе описания задач  автоматизации, которые реализует  функциональная схема, входят:

- управление насосом;

- исполнительный механизмом;

- контроль температуры и т.д.

Управление насосом  осуществляется с помощью магнитного пускателя с помощью кнопок дистанционного  управления H, расположенных на щите управления.

С баке с загрязненной воды снимаю и показывают уровень воды LE  концентрацию воды с помощью электродвигателя запускают насос закачивают воду в бак с мембранным фильтром очистки воды . В баке проверяются давления-PC и на наличие VE- вязкости, температуры и регистрируют.

Очищенную воду открывая вентиль закачивают в бак для чистой воды.

Снимают с помощью  чувствительных элементов так как LE, VE, QE, DE с вторичного прибора проверяя качество воды.

Автоматизировав технологический  процесс по установке очистки  воды, человек освободил себя от непосредственного участия в производстве, а функции управления технологическими процессами, механизмами, машинами передаются автоматическим устройствам. При автоматизированном производстве процесса очистки воды человек лишь анализирует результаты управления, составляет задания  и программы для автоматических приборов, наладку сложных автоматических устройств и т.д.   

   

 

2.2. Разработка  принципиальной электрической схемы управления.

Принципиальная электрическая  схема управления обеспечивает выполнение следующих задач:

- подачу питающего напряжения и защиту асинхронного электродвигателя вентилятора;

-  включение электродвигателя вентилятора в местном и дистанционном режиме;

- сигнализацию нормальной работы вентилятора;

- ручное и автоматическое управление исполнительным механизмом.

3.2 В состав схемы входят следующие элементы:

На щите управления:

Температура                                            TIR

Сигнальная лампа (1шт)                              HL

Проверка уровня воды                                         L

Кнопки дистанционного  управления                     Н

Кнопки ручного управления электродвигателем          SB

Регулятор температуры (1шт)             TC

Расход воды регистрация                                                         FIRС

По месту  расположения:

Регулятор температуры (1 штуки)                        TE

Магнитный пускатель (2 штуки)                       NS

 

Напряжения питания  на электродвигатель от трехфазной сети 380/220 В подается по цепи фазы: А, В, С, автоматический выключатель SF, контакты магнитного пускателя KM, катушки электротеплового реле KK. Статорные обмотки электродвигателя .

Включение электродвигателя в местном режиме, положение переключателя SA2 «M» (замкнутые контакты 1-2) происходит при нажатии SB2. При напряжение на катушку магнитного пускателя KM подается по цепи; фаза С, предохранитель FU переключатель SA (контакты 1-2), кнопка SB2, кнопка SB1, катушка магнитного пускателя KM, контакт электрического реле KK, нулевой провод. Остановка двигателя производится нажатием кнопки SB2. Предусмотрена блокировка кнопки SB1 контактом магнитного пускателя KM.

В режиме дистанционного управления переключатель SA в положении «Д», замкнуты контакты 3-4, включение электродвигателя производится кнопкой SB3 при этом напряжение на катушку KM магнитного пускателя подается по цепи: фаза C, FU, SA(3-4),SB4,SB3,KM,KK,N.

Синхронизация нормальной работы производится сигнальной лампой HL, которая загорается при замыкании контакта реле потока воздуха S3 как в режиме местного, так и в режиме дистанционного управления. При этом напряжении на сигнальную лампу HL подается по цепи: фаза C, FU, SA(1-2 или 3-4), SB2(SB4),SB1(SB3),S3,HL,N1.

Управление исполнительным механизмом Y воздушной заслонки в режиме местного управления электродвигателем вентилятора SA в положении «M», обеспечивается  вручную кнопками SB5 («открыть») и SB6 («закрыть»). При этом напряжение на обмотки электродвигателя исполнительного механизма подается по цепи; фаза C, FU, SA(1-2),SB5(SB6), S1, кнопки электродвигателя, пулевой провод.

В режиме дистанционного управления электродвигателем вентилятора, включение исполнительного механизма  воздушной заслонки производится автоматически. При срабатывание магнитного пускателя KM замыкаются его контакты в цепи питания промежуточного реле K, которое своими контактами производит включение исполнительного механизма. При этом напряжение на электродвигатель исполнительного механизма подается по цепи: фаза C, FU, SA(3-4), контактные реле K, статорные обмотки электродвигателя исполнительного механизма N. Выключатели положения S1 и S2 производят отключение электродвигателя исполнительного механизма при полностью закрытой воздушной заслонке.