一種實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化反滲透裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種一體化實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化反滲透裝置，由智能控制系統(tǒng)和反滲透淡化系統(tǒng)組成，智能控制系統(tǒng)包括：發(fā)電電源、整流器控制系統(tǒng)、UPS蓄電池、逆變器、PLC控制系統(tǒng)、變頻器、供電電網(wǎng)。本發(fā)明智能一體化變頻控制和調(diào)節(jié)膜殼、高壓泵運(yùn)行數(shù)量實(shí)現(xiàn)海水淡化大范圍變負(fù)荷實(shí)時(shí)運(yùn)行，能夠有效利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等不穩(wěn)定電源，實(shí)現(xiàn)反滲透淡化系統(tǒng)高效運(yùn)行，保證設(shè)備穩(wěn)定長(zhǎng)久的運(yùn)行且具有穩(wěn)定的產(chǎn)水品質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化反滲透裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，涉及一種實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行反滲透裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]反滲透海水淡化技術(shù)是目前主要的海水淡化方法，廣泛用于世界各國(guó)沿海地區(qū)。一體式小型海水淡化設(shè)備具有體積小、效率高、便于運(yùn)輸和操作等優(yōu)點(diǎn)，適用于沿海海島、偏遠(yuǎn)地區(qū)及應(yīng)急救災(zāi)等方面。但對(duì)于一些偏遠(yuǎn)海島和災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)等電力供應(yīng)不足的地區(qū)，反滲透海水淡化裝置多采用離網(wǎng)供電，如柴油發(fā)電機(jī)、風(fēng)電、太陽(yáng)能、潮汐能等可再生電源。但是上述供電電源不穩(wěn)定、波動(dòng)性大，導(dǎo)致產(chǎn)水量及產(chǎn)水品質(zhì)變化較大，海水淡化裝置處于變負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。
[0003]變負(fù)荷反滲透海水淡化不同于常規(guī)反滲透裝置固定工況的運(yùn)行方式，對(duì)膜組件、能量回收等壽命的影響也有別于常規(guī)海水淡化系統(tǒng)，因此需要具備一些新的特性和要求:設(shè)備功耗可調(diào)，能夠一定程度上適應(yīng)功率的波動(dòng)；保證設(shè)備穩(wěn)定安全的運(yùn)行且具有穩(wěn)定的產(chǎn)水品質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供低能耗、智能一體化實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化反滲透裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化裝置，由智能控制系統(tǒng)和反滲透淡化系統(tǒng)組成，所述智能控制系統(tǒng)包括:發(fā)電電源、整流器控制系統(tǒng)、UPS蓄電池、逆變器、PLC控制系統(tǒng)、變頻器、供電電網(wǎng)，所述發(fā)電電源與整流器控制系統(tǒng)連接，兩者之間接有能量計(jì)量表PM;整流器控制系統(tǒng)分別與逆變器、UPS蓄電池連接；UPS蓄電池與逆變器連接；逆變器分別與供電電網(wǎng)、PLC控制系統(tǒng)連接；PLC控制系統(tǒng)與變頻器連接；PLC控制系統(tǒng)采集能量計(jì)量表PM數(shù)據(jù)；整流器控制系統(tǒng)通過(guò)充電信號(hào)控制UPS蓄電池充電，通過(guò)輸出信號(hào)控制逆變器，通過(guò)故障信號(hào)實(shí)現(xiàn)UPS蓄電池給逆變器放電；
所述反滲透淡化系統(tǒng)包含增加泵、預(yù)處理系統(tǒng)、高壓泵、反滲透膜組器、壓力提升泵、能量回收裝置PX、壓力表、流量計(jì)、進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥；反滲透膜組器設(shè)有三排或三排以上的多排膜殼；
所述PLC控制系統(tǒng)控制電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)；變頻器控制增壓泵、高壓泵、壓力提升泵的運(yùn)行頻率；
所述增壓泵與預(yù)處理系統(tǒng)連接；預(yù)處理系統(tǒng)分別與高壓泵、能量回收裝置PX低壓進(jìn)口連接；能量回收裝置PX高壓出口與壓力提升泵連接；壓力提升泵、高壓泵連成一起后與反滲透膜組器進(jìn)口連接；反滲透膜組器濃水出口與能量回收裝置PX高壓進(jìn)口連接；
所述發(fā)電電源可以是柴油發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、潮汐能發(fā)電等一種或多種；
所述能量計(jì)量表PM用來(lái)檢測(cè)發(fā)電電源功率，當(dāng)檢測(cè)的功率大于第一啟動(dòng)閾值時(shí)，變頻器啟動(dòng)增壓泵運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)的功率大于第二啟動(dòng)閾值時(shí)，變頻器啟動(dòng)壓力提升泵和一臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化，變頻器控制高壓泵運(yùn)行頻率變化，運(yùn)行反滲透膜組器中的一排膜殼；當(dāng)檢測(cè)的功率大于第三啟動(dòng)閾值，PLC控制系統(tǒng)控制打開(kāi)一排膜殼的進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥，從而實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器兩排膜殼運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)兩臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制兩臺(tái)高壓泵運(yùn)行頻率同時(shí)變化；當(dāng)檢測(cè)功率大于第四啟動(dòng)閾值，PLC控制系統(tǒng)再打開(kāi)一排膜殼的進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥，從而實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器三排膜殼運(yùn)行，變頻器啟用三臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制三臺(tái)高壓泵運(yùn)行頻率同時(shí)變化；當(dāng)檢測(cè)功率突然降為零或者低于第二啟動(dòng)閾值時(shí)，由UPS蓄電池供電維持反滲透淡化系統(tǒng)正常工作；
所述增壓泵通過(guò)變頻器控制保證高壓泵進(jìn)口壓力恒定；
所述第一啟動(dòng)閾值、第二啟動(dòng)閾值、第三啟動(dòng)閾值、第四啟動(dòng)閾值的數(shù)值依次增大；
各組進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥分別針對(duì)同一排反滲透膜殼的進(jìn)口和濃水出口安裝。
[0006]由于采用本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明提供智能一體化變頻控制和調(diào)節(jié)膜殼、高壓泵運(yùn)行數(shù)量實(shí)現(xiàn)海水淡化大范圍變負(fù)荷實(shí)時(shí)運(yùn)行，能夠有效利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等不穩(wěn)定電源，并且實(shí)現(xiàn)反滲透淡化系統(tǒng)高效運(yùn)行，保證設(shè)備穩(wěn)定長(zhǎng)久的運(yùn)行且具有穩(wěn)定的產(chǎn)水品質(zhì)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明之實(shí)施列的示意圖，同時(shí)顯示本發(fā)明實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化過(guò)程。

【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例做出說(shuō)明，其中包括本發(fā)明實(shí)施例的各種細(xì)節(jié)以助于理解，應(yīng)當(dāng)將它們認(rèn)為僅僅是示范性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)至IJ，可以對(duì)這里描述的實(shí)施例做出各種改變和修改，而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍和精神。同樣，為了清楚和簡(jiǎn)明，以下的描述中省略了對(duì)公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0009]本發(fā)明所提供的實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化裝置，由智能控制系統(tǒng)和反滲透淡化系統(tǒng)組成，所述智能控制系統(tǒng)包括:發(fā)電電源、整流器控制系統(tǒng)、UPS蓄電池、逆變器、PLC控制系統(tǒng)、變頻器、供電電網(wǎng)，所述發(fā)電電源與整流器控制系統(tǒng)連接，兩者之間接有能量計(jì)量表PM ;整流器控制系統(tǒng)分別與逆變器、UPS蓄電池連接；UPS蓄電池與逆變器連接；逆變器分別與供電電網(wǎng)、PLC控制系統(tǒng)連接；PLC控制系統(tǒng)與變頻器連接；PLC控制系統(tǒng)采集能量計(jì)量表(PM)數(shù)據(jù)；
所述反滲透淡化系統(tǒng)包含增壓泵、預(yù)處理系統(tǒng)、高壓泵、反滲透膜組器、壓力提升泵、能量回收裝置PX、壓力表、流量計(jì)、進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥；反滲透膜組器具有三排膜殼，各排膜殼有其對(duì)應(yīng)的高壓泵；
所述PLC控制系統(tǒng)控制電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)；變頻器控制增壓泵、高壓泵、壓力提升泵的運(yùn)行頻率；
所述增壓泵與預(yù)處理系統(tǒng)連接；預(yù)處理系統(tǒng)分別與高壓泵、PX低壓進(jìn)口連接；PX高壓出口與壓力提升泵連接；壓力提升泵、高壓泵連成一起后與反滲透膜組器進(jìn)口連接；反滲透膜組器濃水出口與PX高壓進(jìn)口連接；
所述整流器控制系統(tǒng)能夠控制UPS蓄電池充電，在發(fā)電電源突然停止供電時(shí)，能夠控制UPS蓄電池放電；
所述發(fā)電電源可是柴油發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、潮汐能發(fā)電等一種或多種；
所述能量計(jì)量表PM用來(lái)檢測(cè)發(fā)電電源功率，當(dāng)檢測(cè)的功率大于第一啟動(dòng)閾值時(shí)，變頻器啟動(dòng)增壓泵運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)的功率大于第二啟動(dòng)閾值時(shí)，變頻器啟動(dòng)壓力提升泵和一臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化，變頻器控制高壓泵運(yùn)行頻率變化，運(yùn)行反滲透膜組器中的一排膜殼；當(dāng)檢測(cè)的功率大于第三啟動(dòng)閾值，PLC控制系統(tǒng)控制打開(kāi)一排膜殼的進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥，從而實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器兩排膜殼運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)兩臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制兩臺(tái)高壓泵運(yùn)行頻率同時(shí)變化；當(dāng)檢測(cè)功率大于第四啟動(dòng)閾值，PLC控制系統(tǒng)再打開(kāi)一排膜殼的進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥，從而實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器三排膜殼運(yùn)行，即反滲透膜組器所有膜堆運(yùn)行，變頻器啟用三臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制三臺(tái)高壓泵運(yùn)行頻率同時(shí)變化；當(dāng)檢測(cè)功率突然降為零或者低于第二啟動(dòng)閾值時(shí)，由UPS蓄電池供電維持反滲透淡化系統(tǒng)正常工作；
所述增壓泵通過(guò)變頻器控制保證高壓泵進(jìn)口壓力恒定；
所述第一啟動(dòng)閾值、第二啟動(dòng)閾值、第三啟動(dòng)閾值、第四啟動(dòng)閾值的數(shù)值依次增打，這些閾值根據(jù)反滲透淡化系統(tǒng)所需要的電量負(fù)載設(shè)定；
各組進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥分別針對(duì)同一排反滲透膜殼的進(jìn)口和濃水出口安裝。
[0010]以下采用上述裝置模擬風(fēng)電發(fā)電進(jìn)行海水淡化試驗(yàn)，進(jìn)水電導(dǎo)在47.0±0.5 mS/cm ；
通過(guò)能量計(jì)量表PM用來(lái)檢測(cè)發(fā)電電源功率，當(dāng)檢測(cè)的功率大于2.5Kwh (第一啟動(dòng)閾值)時(shí)，變頻器啟動(dòng)增壓泵I運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)的功率大于3Kwh (第二啟動(dòng)閾值)時(shí)，變頻器啟動(dòng)壓力提升泵10和高壓泵3運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變變化頻器控制高壓泵3運(yùn)行頻率在25-50HZ范圍變化，運(yùn)行反滲透膜組器中的一排膜殼12，其產(chǎn)水量在0.6-1.6m3/h范圍變化，產(chǎn)水電導(dǎo)在240-500 μ S/cm范圍變化，其濃水經(jīng)能量回收裝置11回收能量后排出；當(dāng)檢測(cè)的功率大于5.5Kwh (第三啟動(dòng)閾值)，PLC控制系統(tǒng)控制打開(kāi)進(jìn)水電動(dòng)閥6、濃水電動(dòng)閥8即實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器中的膜殼13和膜殼12兩排膜殼運(yùn)行，變頻器再啟動(dòng)高壓泵4運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制兩臺(tái)高壓本運(yùn)行頻率同時(shí)在25-50HZ范圍變化，其產(chǎn)水量在1.7-3.2m3/h范圍變化，產(chǎn)水電導(dǎo)在250-400 μ S/cm范圍變化；當(dāng)檢測(cè)功率大于7.5Kwh(第四啟動(dòng)閾值)，PLC控制系統(tǒng)再打開(kāi)進(jìn)水電動(dòng)閥7、濃水電動(dòng)閥9即實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器所有膜堆運(yùn)行，變頻器再啟動(dòng)高壓泵5運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制三臺(tái)高壓泵3、4、5運(yùn)行頻率同時(shí)在25-50HZ范圍變化，其產(chǎn)水量在3.1-5.2m3/h范圍變化，產(chǎn)水電導(dǎo)在240-350 μ S/cm范圍變化；當(dāng)檢測(cè)功率突然降為零或者低于3kwh時(shí)，由UPS蓄電池供電維持反滲透淡化系統(tǒng)正常工作；
所述增壓泵I通過(guò)變頻器控制保證高壓泵進(jìn)口 2壓力恒定在1.6bar ；
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，提供智能一體化變頻控制和調(diào)節(jié)膜殼、高壓泵運(yùn)行數(shù)量實(shí)現(xiàn)海水淡化大范圍變負(fù)荷實(shí)時(shí)運(yùn)行，能夠有效利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能等不穩(wěn)定電源，并且實(shí)現(xiàn)反滲透淡化系統(tǒng)高效運(yùn)行且最低運(yùn)行能耗為3.8Kwh，保證設(shè)備穩(wěn)定長(zhǎng)久的運(yùn)行，產(chǎn)水量在0.6-5.2 m3 /h范圍變化而產(chǎn)水電導(dǎo)穩(wěn)定在240-500 μ S/cm范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)時(shí)變負(fù)荷運(yùn)行海水淡化裝置，由智能控制系統(tǒng)和反滲透淡化系統(tǒng)組成，所述智能控制系統(tǒng)包括:發(fā)電電源、整流器控制系統(tǒng)、UPS蓄電池、逆變器、PLC控制系統(tǒng)、變頻器、供電電網(wǎng)，所述發(fā)電電源與整流器控制系統(tǒng)連接，兩者之間接有能量計(jì)量表PM;整流器控制系統(tǒng)分別與逆變器、UPS蓄電池連接；UPS蓄電池與逆變器連接；逆變器分別與供電電網(wǎng)、PLC控制系統(tǒng)連接；PLC控制系統(tǒng)與變頻器連接；PLC控制系統(tǒng)采集能量計(jì)量表PM數(shù)據(jù)；整流器控制系統(tǒng)通過(guò)充電信號(hào)控制UPS蓄電池充電，通過(guò)輸出信號(hào)控制逆變器，通過(guò)故障信號(hào)實(shí)現(xiàn)UPS蓄電池給逆變器放電； 所述反滲透淡化系統(tǒng)包含增壓泵、預(yù)處理系統(tǒng)、高壓泵、反滲透膜組器、壓力提升泵、能量回收裝置PX、壓力表、流量計(jì)、進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥；反滲透膜組器設(shè)有三排或三排以上的多排膜殼； 所述PLC控制系統(tǒng)控制電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)；變頻器控制增壓泵、高壓泵、壓力提升泵的運(yùn)行頻率； 所述增壓泵與預(yù)處理系統(tǒng)連接；預(yù)處理系統(tǒng)分別與高壓泵、能量回收裝置PX低壓進(jìn)口連接；能量回收裝置PX高壓出口與壓力提升泵連接；壓力提升泵、高壓泵連成一起后與反滲透膜組器進(jìn)口連接；反滲透膜組器濃水出口與能量回收裝置PX高壓進(jìn)口連接； 所述能量計(jì)量表PM用來(lái)檢測(cè)發(fā)電電源功率，當(dāng)檢測(cè)的功率大于第一啟動(dòng)閾值時(shí)，變頻器啟動(dòng)增壓泵運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)的功率大于第二啟動(dòng)閾值時(shí)，變頻器啟動(dòng)壓力提升泵和一臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化，變頻器控制高壓泵運(yùn)行頻率變化，運(yùn)行反滲透膜組器中的一排膜殼；當(dāng)檢測(cè)的功率大于第三啟動(dòng)閾值，PLC控制系統(tǒng)控制打開(kāi)一排膜殼的進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥，從而實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器兩排膜殼運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)兩臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制兩臺(tái)高壓泵運(yùn)行頻率同時(shí)變化；當(dāng)檢測(cè)功率大于第四啟動(dòng)閾值，PLC控制系統(tǒng)再打開(kāi)一排膜殼的進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥，從而實(shí)現(xiàn)反滲透膜組器三排膜殼運(yùn)行，變頻器啟用三臺(tái)高壓泵運(yùn)行，根據(jù)檢測(cè)功率數(shù)值變化控制三臺(tái)高壓泵運(yùn)行頻率同時(shí)變化；當(dāng)檢測(cè)功率突然降為零或者低于第二啟動(dòng)閾值時(shí)，由UPS蓄電池供電維持反滲透淡化系統(tǒng)正常工作； 所述增壓泵通過(guò)變頻器控制保證高壓泵進(jìn)口壓力恒定； 所述第一啟動(dòng)閾值、第二啟動(dòng)閾值、第三啟動(dòng)閾值、第四啟動(dòng)閾值的數(shù)值依次增大； 各組進(jìn)水電動(dòng)閥、濃水電動(dòng)閥分別針對(duì)同一排反滲透膜殼的進(jìn)口和濃水出口安裝。
【文檔編號(hào)】B01D61/08GK104402091SQ201410693196
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】吳雅琴, 丁武龍, 張高旗, 朱圓圓, 陳文松 申請(qǐng)人:杭州水處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心有限公司