CN111186925A - 一种反渗透造水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反渗透造水设备，包括依次通过管路连接的供水泵、多介质过滤器、精密过滤器、保安过滤器、高压泵和反渗透膜组件，反渗透膜组件的纯水出口通过管路分别连接纯水阀和清洗箱，反渗透膜组件的浓水出口经过电动两通阀分别连接清洗箱和浓水阀，清洗箱通过清洗管路连接于高压泵的进口管路上；供水泵的进水管路上设置盐度传感器，反渗透膜组件和电动两通阀之间的管路上设置压力传感器，纯水阀的出口管路上设置流量传感器，盐度传感器、压力传感器、流量传感器均与PLC信号连接，PLC控制电动两通阀动作。本发明所公开的设备可根据进水及出水的情况自动调节工作压力，调节造水量，并且具有自动清洗反渗透膜组件和多介质过滤器的功能。

Description

一种反渗透造水设备

技术领域

本发明涉及一种海水制淡水设备，特别涉及一种反渗透造水设备。

背景技术

淡水对于船舶来说是非常重要的，这就需要造水机来满足淡水的需要，造水机生产的淡水除了满足人们的正常生活需要外，还得满足设备的运转需要；造水机生产的淡水还可以增加船舶的续航力，节省开支，为船舶的全球化营运，提供了必不可少的条件。

目前的造水设备在工作压力调节上，没有实现自动化，仅仅依靠产水量进行手动调节阀门，自动化程度低，造水效率低。同时，反渗透膜组件在使用过程中会集聚杂质，影响渗透效果，降低设备的造水性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种反渗透造水设备，以达到可根据进水及出水的情况自动调节工作压力，调节造水量，并且具有自动清洗反渗透膜组件的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种反渗透造水设备，包括依次通过管路连接的供水泵、多介质过滤器、精密过滤器、保安过滤器、高压泵和反渗透膜组件，所述反渗透膜组件的纯水出口通过管路分别连接纯水阀和清洗箱，所述反渗透膜组件的浓水出口经过电动两通阀分别连接清洗箱和浓水阀，所述清洗箱通过清洗管路连接于高压泵的进口管路上；所述供水泵的进水管路上设置盐度传感器，所述反渗透膜组件和电动两通阀之间的管路上设置压力传感器，所述纯水阀的出口管路上设置流量传感器，所述盐度传感器、压力传感器、流量传感器均与PLC信号连接，所述PLC控制电动两通阀动作。

上述方案中，所述高压泵和反渗透膜组件之间的管路上设置泄放管路一，所述泄放管路一上设置安全阀。

上述方案中，所述反渗透膜组件和纯水阀之间的管路上设置电导率仪。

上述方案中，所述纯水阀为电动三通阀，纯水阀进口连接反渗透膜组件，纯水阀出口一连接所述流量传感器，纯水阀出口二通过止回阀一连接所述浓水阀。

上述方案中，所述多介质过滤器上设置泄放管路二，所述泄放管路二连接所述浓水阀。

上述方案中，所述盐度传感器前端的进水管路上设置进口滤器。

上述方案中，所述保安过滤器和高压泵之间的管路上设置进水阀一，所述反渗透膜组件的纯水出口和清洗箱之间的管路上设置进水阀二，所述电动两通阀和清洗箱之间的管路上设置电动球阀一，所述电动两通阀和浓水阀之间的管路上依次设置电动球阀二和止回阀二，所述清洗管路上设置清洗阀。

上述方案中，所述清洗箱底部开设排放口，所述排放口处设置泄放阀。

通过上述技术方案，本发明提供的反渗透造水设备通过在管路上设置盐度传感器、压力传感器和流量传感器，结合PLC控制电动两通阀的开启与关闭，进而调节系统的工作压力，使反渗透膜组件在合适的压力下产出适用的淡水。同时，利用清洗箱内储存的淡水，可以对反渗透膜组件进行冲洗，延长反渗透膜组件的使用寿命，使制得的淡水符合要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种反渗透造水设备示意图；

图2为本发明实施例所公开的多介质过滤器的结构示意图。

图中，1、供水泵；2、多介质过滤器；3、精密过滤器；4、保安过滤器；5、高压泵；6、反渗透膜组件；7、纯水阀；8、清洗箱；9、电动两通阀；10、盐度传感器；11、压力传感器；12、流量传感器；13、泄放管路一；14、安全阀；15、浓水阀；16、电导率仪；17、淡水舱；18、泄放管路二；19、进口滤器；20、进水阀一；21、进水阀二；22、电动球阀一；23、电动球阀二；24、止回阀一；25、止回阀二；26、清洗阀；27、泄放阀；28、止回阀三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种反渗透造水设备，如图1所示，该设备包括依次通过管路连接的供水泵1、多介质过滤器2、精密过滤器3、保安过滤器4、高压泵5和反渗透膜组件6，反渗透膜组件6的纯水出口通过管路分别连接纯水阀7和清洗箱8，反渗透膜组件6的浓水出口经过电动两通阀9分别连接清洗箱8和浓水阀15，清洗箱8通过清洗管路连接于高压泵5的进口管路上。

供水泵1的进水管路上设置盐度传感器10，反渗透膜组件6和电动两通阀9之间的管路上设置压力传感器11，纯水阀7的出口管路上设置流量传感器12。盐度传感器10、压力传感器11、流量传感器12均与PLC信号连接，PLC控制电动两通阀9动作。

高压泵5和反渗透膜组件6之间的管路上设置泄放管路一13，泄放管路一13上设置安全阀14。

纯水阀7为电动三通阀，纯水阀7进口连接反渗透膜组件6，纯水阀7出口一连接流量传感器12，纯水阀7出口二通过止回阀一24连接浓水阀15。

反渗透膜组件6和纯水阀7之间的管路上设置电导率仪16。电导率仪16是用来检测所产淡水的PPM值。当所产淡水的PPM值≤700时，经过反渗透膜组件6所产的淡水，经过纯水阀7、流量传感器12、止回阀三28后，将所产淡水送到淡水舱17；当所产淡水的PPM值≥700PPM时，纯水阀7接通舷外，经过止回阀一24和浓水阀15，将不合格水排出舷外。

多介质过滤器2上设置泄放管路二18，泄放管路二18连接浓水阀15，用于实现多介质过滤器2的冲洗。

盐度传感器10前端的进水管路上设置进口滤器19，在海水进入系统之前进行初步过滤。

保安过滤器4和高压泵5之间的管路上设置进水阀一20，反渗透膜组件6的纯水出口和清洗箱8之间的管路上设置进水阀二21，电动两通阀9和清洗箱8之间的管路上设置电动球阀一22，电动两通阀9和浓水阀15之间的管路上依次设置电动球阀二23和止回阀二25，所述清洗管路上设置清洗阀26。

清洗箱8底部开设排放口，排放口处设置泄放阀27，用于清洗箱8的排空和清洁。

本发明的反渗透造水设备分为四种模式：制水模式、反渗透膜组件6清洗模式、多介质过滤器2清洗模式、停机模式。

一、制水模式

海水经过进口滤器19，进入到供水泵1的吸口；供水泵1将海水泵送到多介质过滤器2中，多介质过滤器2将海水中携带的直径大于25μ杂质进行粗过滤；过滤后的海水进入到精密过滤器3中；精密过滤器3可以将海水进一步过滤，除去海水中含有大于10μ的杂质，经过精过滤器的海水再经过保安过滤器4，将大于3～5u的杂质去除，进一步去除掉水中的小颗粒杂质，目的是防止水中的颗粒物进入反渗透膜组件6中，对反渗透膜组件6造成损坏，确保反渗透膜组件6的正常运行。经过保安过滤器4后的海水，进入到高压泵5中，海水经过高压泵5的加压后，进入到反渗透膜组件6中，进行物理分离，水分子可以通过反渗透膜组件6，而海水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过反渗透膜组件6，无法通过反渗透膜组件6的海水，最终经过电动两通阀9的节流后，经过电动球阀二23、止回阀二25和浓水阀15排出舷外。通过调节电动两通阀9的开度大小，以便控制反渗透压的大小，控制所产淡水的质量和数量。海水中经过反渗透膜组件6的水分变成淡水后，淡水经过纯水阀7、止回阀三28后，进入到淡水舱17。

由于程序的设定，设备刚刚启动后，所产低于700PPM的淡水，首先经过进水阀二21后，进入到清洗箱8中，直到清洗箱8达到设定液位后，进水阀二21关闭，纯水阀7动作接通，此时纯水阀进口与纯水阀出口一相通后，再经由止回阀三28进入淡水舱17。但是，设备刚刚启动时，会出现PPM≥700，这时进水阀二21保持关闭，纯水阀进口与纯水阀出口二相通，保持排舷外，避免了海水进入到清洗箱8内，造成反渗透膜组件6的清洗效果下降。

高压泵可以产生≤6.5MPA的高压，“系统”的正常工作压力范围是4.5-6.5MPA，只有保持了这个压力范围，所需淡水才能克服反渗透膜组件6的阻力，从制淡海水中脱离出来，成为适合使用的淡水。为了达到4.5-6.5MPA的工作压力，需要对电动两通阀9进行调节，具体如下：

1、当在盐度大于35％的海域时，盐度传感器10将检测到的含盐浓度信号传递给PLC，PLC根据含盐浓度的实际值大于设定值，自动选择“压力”控制。PLC根据系统的压力设定值和实际测得的压力值信号，对电动两通阀9进行自动压力调节，同时利用流量传感器12测得的流量信号作为反馈信号，对电动两通阀9的开度大小、灵敏度进行控制。

压力传感器11安装在电动两通阀9的前面，测得压力是系统的工作压力。用于连续监测系统的工作压力，并把测得的压力信号传递给PLC，PLC将测得压力信号与设定压力信号进行分析和对比后，发出信号去控制电动两通阀9的动作，以便对系统的工作压力进行调节。反渗透造水设备启动后，在电动两通阀9未动作前，“系统”的工作压力是“零”，制淡海水无法克服反渗透膜组件6的阻力进入到淡水侧，所以反渗透造水设备无法产生淡水，此时的进水阀二21、清洗阀26处于关闭状态，未经过反渗透膜的制淡海水，经过电动两通阀9、电动球阀二23、止回阀二25和浓水阀15后，排出舷外。

要想生产出淡水，就给反渗透膜组件6施加外作用力，根据膜的材质和工艺不同，作用在膜上的压力大小也就不同，施加的外作用力的大小一般在4.5-6.5MPA之间，在这个压力范围内，制淡海水足以通过反渗透膜组件6后产出淡水。反渗透膜组件6一般承受的最大工作压力<1000PSI，如果最大工作压力>1000PSI，膜就会产生紧束现象，降低了膜的渗透率。

在PLC程序的控制下，“系统”保持工作压力为“零”时，运行10分钟之后，“系统”中的残留的成分，由未经过反渗透膜组件的干净的制淡海水的冲刷后，已经被排出舷外。然后程序进入制淡模式，为了满足制淡时所需要的外加作用力4.5-6.5MPA。在PLC的控制下，对电动两通阀9缓慢关闭，进行压力调节。当工作压力自动调节到设定压力4.5MPA时，为了保护反渗透膜组件6，PLC暂时停止电动两通阀9的关阀动作，经过设定时间2分钟后，PLC将此时接收到的流量传感器12的流量反馈信号，与设定流量(根据设备的额定产水量计算得出，如额定产水量是15T/D，则其设定流量是0.625M3/H)信号对比后，如果达到了流量设定值，PLC控制电动两通阀9停止关阀动作；如果未达到设定流量值，PLC使电动两通阀9继续缓慢的执行关阀动作，直到达到设定流量值。如果一直未达到设定流量值，电动两通阀9也不能完全关闭，当达到最大压力设定值6.5MPA时，PLC使电动两通阀9停止关阀动作，从而保证了“系统”的安全，防止了“系统”由于压力过大而导致反渗透膜的损坏。PLC在对电动两通阀9的控制过程中，是受到两个反馈信号的共同作用完成的，一个是流量传感器12的流量信号；一个是压力传感器11的压力信号，这两个反馈信号经过PLC的分析后，做出对电动两通阀9的精准控制。

2、当在盐浓度小于35％的海域时，盐度传感器10将检测到的含盐浓度信号传递给PLC，PLC根据测得的含盐浓度的实际值小于设定值，自动选择“流量”控制。当流量控制时，电动两通阀9主要是依据“流量”信号动作，是根据安装在纯水阀7后的流量传感器12的流量信号动作；其次，是安装在电动两通阀9前的压力传感器11的压力信号辅助控制。

在工作压力是零的时候，纯水阀出口一是关闭的，流量传感器12检测到的流量信号是零，PLC无法按照流量传感器12的流量信号控制，只能借助压力传感器11的压力信号，PLC才能完成对电动两通阀9的关阀动作。压力信号控制一直持续到纯水阀出口一打开后，在流量传感器12处有流量信号产生为止。

在流量传感器12未检测到流量信号之前，PLC根据压力传感器11检测到的压力信号，对电动两通阀9的短暂的控制下。由于程序的控制作用，经过反渗透膜组件6产出的淡水，经过进水阀二21后，将清洗箱8的水位加注到设定值后，进水阀二21关闭，纯水阀出口二关闭，纯水阀出口一打开；流量传感器12检测到流量信号后，将流量信号传递给PLC，PLC开始根据流量信号进行控制。在PLC的流量信号控制下，使电动两通阀9缓慢关阀，进行流量调节，最终达到设定流量值。

PLC在对流量调节的过程中，压力传感器11的压力信号是反馈信号，会对电动两通阀9前的压力进行监控，不停的将检测到压力信号反馈给PLC，以防止流量信号对电动两通阀9的关阀动作调节过度(工作压力>6.5MPA)，产生紧束问题，对反渗透膜组件6造成损坏。

如果在流量的调节过程中，实际流量还没有达到额定流量的设定值，而压力已经达到最大压力设定值6.5MPA时，PLC立即发出信号，使电动两通阀9迅速停止关阀动作，避免了工作压力的过大，造成设备的损坏。

二、反渗透膜组件自动清洗模式

反渗透膜组件6的清洗模式包含“冲洗”和“循环”两部分：

反渗透膜组件6的“冲洗”模式，主要用在每次的短停机，如果短时停机，系统在“自动”状态下，将“操作”开关置于“冲洗”位置，系统自动关闭进水阀一20，打开清洗阀26，电动两通阀9和电动球阀二23在PLC的控制下，处于打开状态。然后按下系统启动按钮后，高压泵5自动启动，使清洗箱8内的淡水经过清洗阀26后，然后进入高压泵5的进口，从高压泵5的出口，进入到反渗透膜组件6内、再经过电动两通阀9、电动球阀二23、止回阀二25后，最后经过浓水阀15排出舷外。冲洗的目的是：利用清洗箱8内的淡水，将管路和反渗透膜组件6内的海水冲洗出来，以保护高压泵5及反渗透膜组件6在短时间停机时不受海水腐蚀。当清洗箱8内的液位达到低液位的设定值时，系统自动停止运转，将“系统”开关置于中间停止位置，冲洗结束。

由于程序的设定，当系统停止运转后，在PLC的控制下，为防止高压泵5的空转而造成泵的损坏，高压泵5首先停止运转，然后打开进水阀一20，关闭清洗阀26，保持电动两通阀9和电动球阀二23打开状态，为下一次的正常启动或者循环清洗模式做好准备。

反渗透膜组件6的“循环”模式，主要用在长时间的停机。如果长时间停机，需要加入保护液到清洗箱8内，在开始循环清洗之前，系统首先在设定程序控制下，已经在“冲洗”模式下运转过，把反渗透膜组件6和管路中的海水冲洗掉(冲洗流程同上)。系统在“自动”状态下，将“操作”开关置于“循环”位置，在程序的设定下，PLC关闭进水阀一20、打开清洗阀26；关闭电动球阀二23、打开电动球阀一22；保持电动两通阀9打开位置。按下系统启动按钮后，首先高压泵5自动启动，这样清洗箱8内带有保护液的清洗水，经过清洗阀26后，进入高压泵5的进口，然后从高压泵5的出口进入到反渗透膜组件6内，再经过电动两通阀9、电动球阀一22，流回到清洗箱8内，形成清洗箱8-清洗阀26-高压泵5-反渗透膜组件6-电动两通阀9-电动球阀一22-清洗箱8之间的循环流动。循环清洗时间，可以根据反渗透膜组件6的污染情况决定，一般程序设定循环清洗时间为10分钟。如果污染严重，还可以利用间歇循环清洗法，对反渗透膜组件6进一步清洗。循环清洗结束后，将“操作”开关置于“循环停止”位置，然后将“系统”开关置于中间停止位置，循环清洗操作结束。打开清洗箱8底部的泄放阀27，将保护液排出清洗箱8。

由于程序设定的作用，在将“操作”开关置于“循环停止”位置后，在PLC的控制下，首先停止高压泵5的运转，然后关闭清洗阀26、打开进水阀一20；关闭电动球阀一22、打开电动球阀二23；保持电动两通阀9打开位置，为下一次进入制水模式做好准备。

在反渗透膜组件6的“冲洗”和“循环”过程中，进水阀二21始终处于关闭状态，进水阀二21仅用于在设备刚启动时，给清洗箱8自动补水用。

当然冲洗模式和循环清洗模式是两个独立的模块，互不干涉和影响，可以在控制板上，根据需要进行相应的选择。

三、多介质过滤器自动清洗模式

多介质过滤器2可以过滤掉大于25μ的杂质，当多介质过滤器2的进出口压差过大后，在PLC的控制下，首先使电动两通阀9打开、高压泵5和供水泵1停止运转，纯水阀进口与纯水阀出口二相通后，然后在PLC控制下，自动进入清洗程序，自动进入清洗程序，先进行反冲洗，再进行正冲洗，程序清洗结束后，“系统”自动进入制水模式。

如图2所示的多介质过滤器2的工作原理如下：

正常工作时：海水由h-c口进入沿着黑色细箭头进入多介质过滤器2，过滤后经过b-k口从f口出去，进入下一级。

正冲洗时：海水由h-c口进入沿着黑色空心箭头进入多介质过滤器2，经过a口从g口出去，经泄放管路二18和浓水阀15后排出舷外。

反冲洗时：海水经过h-e-b口进入，沿着黑色粗箭头进入多介质过滤器2，最终经过a口，从g口出去，经泄放管路二18和浓水阀15后排出舷外。

当然在正常工作、正冲洗、反冲洗时各个阀件的动作都在PLC的控制下完成，其中各个阀件都是电动两通阀。

四、停机模式

将“系统”开关置于“停止”位置时，程序自动进入停机模式。PLC接收到停止运转的信号后，发出信号给电动两通阀9，使电动两通阀9缓慢打开，使系统工作压力慢慢下降，压力降的时间间隔，一般设定为5分钟左右，使得管路的工作压力为零。

在压力降的过程中，当流量传感器检测到的流量小于额定流量的2％时(15T/D的流量是0.625M³/H)，小于2％的流量信号传递给PLC；与此同时，压力传感器11也把此流量下的压力信号传递给PLC，PLC对压力信号和流量信号，进行综合比对后，控制纯水阀7的动作。即，关闭纯水阀出口一，纯水阀进口与纯水阀出口二相通，将此时产生的少量淡水，经过纯水阀出口二、止回阀一24、浓水阀15后排出舷外，保证了淡水舱的淡水质量。

在无工作压力的情况下，“系统”运行2-3分钟后，使得管路内和反渗透膜组件6内的高浓度海水完全排出舷外，对管路和膜起到保护作用。运行2-3分钟后，程序自动进入反渗透膜组件清洗模式和多介质过滤器清洗模式。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种反渗透造水设备，其特征在于，包括依次通过管路连接的供水泵、多介质过滤器、精密过滤器、保安过滤器、高压泵和反渗透膜组件，所述反渗透膜组件的纯水出口通过管路分别连接纯水阀和清洗箱，所述反渗透膜组件的浓水出口经过电动两通阀分别连接清洗箱和浓水阀，所述清洗箱通过清洗管路连接于高压泵的进口管路上；所述供水泵的进水管路上设置盐度传感器，所述反渗透膜组件和电动两通阀之间的管路上设置压力传感器，所述纯水阀的出口管路上设置流量传感器，所述盐度传感器、压力传感器、流量传感器均与PLC信号连接，所述PLC控制电动两通阀动作。

2.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述高压泵和反渗透膜组件之间的管路上设置泄放管路一，所述泄放管路一上设置安全阀。

3.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述反渗透膜组件和纯水阀之间的管路上设置电导率仪。

4.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述纯水阀为电动三通阀，纯水阀进口连接反渗透膜组件，纯水阀出口一连接所述流量传感器，纯水阀出口二通过止回阀一连接所述浓水阀。

5.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述多介质过滤器上设置泄放管路二，所述泄放管路二连接所述浓水阀。

6.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述盐度传感器前端的进水管路上设置进口滤器。

7.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述保安过滤器和高压泵之间的管路上设置进水阀一，所述反渗透膜组件的纯水出口和清洗箱之间的管路上设置进水阀二，所述电动两通阀和清洗箱之间的管路上设置电动球阀一，所述电动两通阀和浓水阀之间的管路上依次设置电动球阀二和止回阀二，所述清洗管路上设置清洗阀。

8.根据权利要求1所述的一种反渗透造水设备，其特征在于，所述清洗箱底部开设排放口，所述排放口处设置泄放阀。

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