CN112666886A - 一种反渗透集成机组流量的获取方法及应用 - Google Patents

一种反渗透集成机组流量的获取方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反渗透集成机组流量的获取方法及应用，方法包括：在反渗透集成机组的控制单元上增设带hart信号采集的AI模块；将各流量计原有的信号线接到新增的AI模块，采用Hart协议通用命令读取流量计的正向累积动态变量，并为各流量计分配存储地址；该动态变量即为流量计的累积值；控制单元读取对应存储地址的值，即为对应流量计的累积流量值；各流量计的瞬时流量采用读取4‑20mA信号方式来获取。本发明具有流量精度高、为机组运行提供更丰富的参考数据，更有利于机组精细化运行，进而提高机组效率等优点。

Description

一种反渗透集成机组流量的获取方法及应用
技术领域
本发明主要涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种反渗透集成机组流量的获取方法及应用。
背景技术
填埋渗滤液处理厂有多组膜机组，每组膜机组的清液汇集到一根总水管，总水管一端通向外排口，装有计量用电磁流量计，用于统计整个污水厂产水量，总水管另一端通向中水回用池，装有回用电磁流量计。电磁流量计精度等级均为0.5级，在流量计现场变送器有显示瞬时流量和累积流量，有4-20mA电流输出并带Hart信号输出功能。但反渗透机组PLC控制系统只读取了流量计瞬时流量对应4-20mA信号，将其转换为瞬时流量值，并没有利用hart信号读取累积流量或对瞬时流量进行累积计算，所以中控人机界面上只有流量计的瞬时流量显示，现有反渗透机组的流量计功能设计主要是为了监控机组运行时的瞬时水流情况，每日机组进水量和产水量是需要在流量计现场人工抄记。
为确保产水量计量的准确性，该计量流量计每年定期校验一次；理论上各个反渗透和纳滤机组的清液产水流量计累积流量之和，与中水回用流量计和清液外排流量计累积流量之和是相等的；但实际由于反渗透机组除了正常运行模式外，还有3种运行模式，包括冲洗、清洗和化学清洗，其中清洗和化学清洗是机组内循环，即流过清液产水流量计和浓缩液流量计的水是回流到了清洗罐，并不排出清液和浓缩液管道，所以产水流量计的累积值需要扣除清洗和化学清洗运行模式下的流量才是机组实际产水流量。
另外，反渗透机组一般每个月会化学清洗，每次需要清洗或化学清洗较长时间，一般要清洗(碱洗和酸洗)超过8小时，所以清洗或化学清洗当日统计的机组进水量和产水量会有较大误差。外排计量流量计若在一年的校验周期以内出现较大误差，由于无参照的流量值，则不容易被发现。而且由于渗滤液处理厂膜车间有多组膜机，设备运行时声音较大，若机组出现异常爆管喷水时，不容易通过声音发现喷水故障，一般是看见喷水才发现的，而此时可能已经喷水有一段时间了，容易造成带电设备损坏机组故障。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种精度高、为机组运行提供更丰富的参考数据，更有利于机组精细化运行，进而提高机组效率的反渗透集成机组流量的获取方法及应用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种反渗透集成机组流量的获取方法，包括：
在反渗透集成机组的控制单元上增设带hart信号采集的AI模块；
将各流量计原有的信号线接到新增的AI模块，采用Hart协议通用命令读取流量计的正向累积动态变量，并为各流量计分配存储地址；该动态变量即为流量计的累积值；
控制单元读取对应存储地址的值，即为对应流量计的累积流量值；
各流量计的瞬时流量采用读取4-20mA信号方式来获取。
优选地，反渗透集成机组的控制单元为PLC。
优选地，在中控人机界面上对各流量计的瞬时流量和累积流量进行显示。
本发明还公开了一种如上所述的反渗透集成机组流量的获取方法在机组流量监控中的应用。
优选地，进水流量计瞬时流量记为Qin，清液产水流量计瞬时流量记为Qout1，浓缩液产水流量计瞬时流量记为Qout2，进水瞬时流量Qin减去清液瞬时流量Qout1和浓缩液瞬时流量Qout2的差值记为D，则D＝(Qin-(Qout1+Qout2))，当D在预设阈值n内时，判断为机组无漏水现象；否则，判断为机组漏水。
优选地，判断机组漏水后，在中控人机界面出现报警信息以提醒操作员。
优选地，将进水流量计累积流量记为Qtin，清液产水流量计累积流量记为Qtout1，浓缩液产水流量计累积流量记为Qtout2，对反渗透集成机组不同模式下每次运行的流量进行分别单独累积；在产水模式时，把进水泵运行信号和产水模式启动上升沿信号同时发生的时刻的进水流量计累积流量记为Qtin0，清液产水流量计累积流量记为Qtout10，浓缩液产水流量计累积流量记为Qtout20；
把进水泵停止信号和产水模式停止上升沿信号同时发生的时刻的实时累积流量，分别记为Qtin1、Qtout11、Qtout21；
Qtin减去Qtin0为本次运行的实时进水累积流量，Qtout1减去Qtout10为本次运行的实时清液产水累积流量，Qtout2减去Qtout20为本次运行的实时浓缩液产水累积流量；
同理可计算出每次冲洗、清洗和化学清洗模式的累积流量，通过上位机对各数据进行存储。
优选地，在产水运行模式下，将机组得率记为V，V＝Qtout11÷Qtin1×100％，则得出每次机组运行的产水得率，为运行人员准确控制机组得率提供依据；通过得率历史数据曲线，分析得率变化趋势，用于判断反渗膜的通透性，为清洗或更换反渗透膜提供依据。
优选地，参考每次清洗或化学清洗的进水累积流量，分析用水量变化，为清洗或化学清洗的运行时间提供依据，以避免过度清洗。
优选地，利用每次产水模式的清液产水累积流量和冲洗模式流过清液产水流量计的流量累积值的总和，与外排计量总流量计的流量值对比，判断计量流量计的准确性。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明利用PLC通过hart协议读取反渗透集成机组流量计累积流量，并对累积流量在不同运行模式下的分别累积处理的方法，通过该方法可以避免各机组产水量统计误差，准确计算各机组产水得率，给机组运行提供更丰富的信息，便于精细化运行反渗透机组，提高机组效率。
本发明只在原有PLC硬件上增加hart信号AI模块功能，仅需对流量计通道地址重新分配，不影响原有反渗透机组控制逻辑；累积流量在中控人机界面上的显示，便于运行人员每日数据统计。反渗透集成机组的其他传感器，如压力、温度、电导率和PH传感器都只有瞬时值，它们都会随时间变化而或多或少存在变化，且机组管道的距离使入口与出口的仪表数值具有时延性。而PLC通过hart协议读取的累积流量是流量计的实际值，精度达到0.5，使它具有瞬时流量在时间上准确的累积效应，相对其他参数更加准确。通过对累积流量的各种数据处理，为机组运行提供更丰富的参考数据，更有利于机组精细化运行，进而提高机组效率。如通过上述流量可以判断机组运行是否正常，也可以为膜管何时需要清洗，甚至膜管性能是否达到更换要求提供依据。
本发明充分利用反渗透集成机组现有流量计的瞬时流量和累积流量数据，并对数据进行有效分析，为反渗透机组提供一种更精细化运行的参考依据。
附图说明
图1为本发明的反渗透机组在实施例的结构示意图。
图2为本发明中的Hart信号示意图(其中①为4-20mA模拟量信号；②为时间；K为命令；A为响应)。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明在反渗透机组现有控制程序的瞬时流量采集处理基础上，增加对流量计累积流量的Hart信号采集处理；其中Hart协议是采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号基础上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号，它既支持4-20mA模拟信号的单变量通信，也可以附加信息以数字信号的方式进行通信，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，如图2所示。采用在控制单元PLC控制机架上增加带hart信号采集的AI模块，反渗透集成机组有3个流量计，分别为进水流量计、清液产水流量计和浓缩液产水流量计，均进行累积流量采集，并在程序中对瞬时流量和累积流量进行相应数据处理。
本发明利用PLC通过hart协议读取反渗透集成机组流量计累积流量，并对累积流量在不同运行模式下的分别累积处理的方法，通过该方法可以避免各机组产水量统计误差，准确计算各机组产水得率，给机组运行提供更丰富的信息，便于精细化运行反渗透机组，提高机组效率。
本发明只在原有PLC硬件上增加hart信号AI模块功能，仅需对流量计通道地址重新分配，不影响原有反渗透机组控制逻辑；累积流量在中控人机界面上的显示，便于运行人员每日数据统计。反渗透集成机组的其他传感器，如压力、温度、电导率和PH传感器都只有瞬时值，它们都会随时间变化而或多或少存在变化，且机组管道的距离使入口与出口的仪表数值具有时延性。而PLC通过hart协议读取的累积流量是流量计的实际值，精度达到0.5，使它具有瞬时流量在时间上准确的累积效应，相对其他参数更加准确。通过对累积流量的各种数据处理，为机组运行提供更丰富的参考数据，更有利于机组精细化运行，进而提高机组效率。
本发明在获取各流量计的瞬时流量和累积流量后，在流量监控中进行应用，具体地，进水流量计瞬时流量记为Qin，清液产水流量计瞬时流量记为Qout1，浓缩液产水流量计瞬时流量记为Qout2，进水瞬时流量减去清液瞬时流量和浓缩液瞬时流量的差值记为D，则D＝(Qin-(Qout1+Qout2))，当D＝0时，判断为机组无漏水现象；否则，判断为机组漏水，并在中控人机界面出现报警信息提醒操作员。理论上差值D应该等于0，进水瞬时流量等于两个产水瞬时流量，但实际由于流量计精度(反渗透集成机组上的流量计精度等级为0.5)，或者清液和浓缩液电导率偏差大影响电磁流量计测量的瞬时值，不可能完全相等，为解决该问题，在程序中可以设置阈值，记为n，当D<n时，将值0赋给变量D。在程序调试过程中或实际运行过程中可以通过中控人机界面设置调整阈值n。操作员可以选择是否启用该功能，如夜间可以选择启用，以便及时发现机组喷水故障。
另外，将进水流量计累积流量记为Qtin，清液产水流量计累积流量记为Qtout1，浓缩液产水流量计累积流量记为Qtout2，对反渗透集成机组4种不同模式下每次运行的流量进行分别单独累积。例如产水模式，把进水泵运行信号和产水模式启动上升沿信号同时发生的时刻的进水流量计累积流量记为Qtin0，清液产水流量计累积流量记为Qtout10，浓缩液产水流量计累积流量记为Qtout20。把进水泵停止信号和产水模式停止上升沿信号同时发生的时刻的实时累积流量，分别记为Qtin1、Qtout11、Qtout21。Qtin减去Qtin0为本次运行的实时进水累积流量，Qtout1减去Qtout10为本次运行的实时清液产水累积流量，Qtout2减去Qtout20为本次运行的实时浓缩液产水累积流量。同理可计算出每次冲洗、清洗和化学清洗模式的累积流量，通过上位机对各数据进行存储。
在一实施例中，产水运行模式下，将机组得率记为V，V＝Qtout11÷Qtin1×100％，则得出每次机组运行更准确的产水得率，为运行人员准确控制机组得率提供依据；通过得率历史数据曲线，分析得率变化趋势，可用于判断反渗膜的通透性，为何时清洗或何时更换反渗透膜提供依据。
在一实施例中，参考每次清洗或化学清洗的用水量(即每次清洗或化学清洗的进水累积流量)的历史数据曲线，分析用水量变化，可以为清洗或化学清洗的运行时间提供依据，较准确的判断所需时间，避免过度清洗，提高效率。
在一实施例中，利用每次产水模式的清液产水累积流量和冲洗模式流过清液产水流量计的流量累积值的总和，与外排计量总流量计的流量值对比，可用于判断计量流量计的准确性，及时发现在校验周期内计量流量计出现较大偏差，避免可能产生的经济损失。
本发明采用的方法获取流量计的累积值精度高，能准确反映瞬时流量在时间上的累积效应，通过有效利用该参数，可以给运行人员多提供一个机组运行的有效参数，可以判断机组运行是否正常，也可以为膜管何时需要清洗，甚至膜管性能是否达到更换要求提供依据。
本发明充分利用反渗透集成机组现有流量计的瞬时流量和累积流量数据，并对数据进行有效分析，为反渗透机组提供一种更精细化运行的参考依据。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种反渗透集成机组流量的获取方法，其特征在于，包括：
在反渗透集成机组的控制单元上增设带hart信号采集的AI模块；
将各流量计原有的信号线接到新增的AI模块，采用Hart协议通用命令读取流量计的正向累积动态变量，并为各流量计分配存储地址；该动态变量即为流量计的累积值；
控制单元读取对应存储地址的值，即为对应流量计的累积流量值；
各流量计的瞬时流量采用读取4-20mA信号方式来获取。
2.根据权利要求1所述的反渗透集成机组流量的获取方法，其特征在于，反渗透集成机组的控制单元为PLC。
3.根据权利要求1所述的反渗透集成机组流量的获取方法，其特征在于，在中控人机界面上对各流量计的瞬时流量和累积流量进行显示。
4.一种如权利要求1或2或3所述的反渗透集成机组流量的获取方法在机组流量监控中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，进水流量计瞬时流量记为Qin，清液产水流量计瞬时流量记为Qout1，浓缩液产水流量计瞬时流量记为Qout2，进水瞬时流量Qin减去清液瞬时流量Qout1和浓缩液瞬时流量Qout2的差值记为D，则D＝(Qin-(Qout1+Qout2))，当D在预设阈值n内时，判断为机组无漏水现象；否则，判断为机组漏水。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，判断机组漏水后，在中控人机界面出现报警信息以提醒操作员。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将进水流量计累积流量记为Qtin，清液产水流量计累积流量记为Qtout1，浓缩液产水流量计累积流量记为Qtout2，对反渗透集成机组不同模式下每次运行的流量进行分别单独累积；在产水模式时，把进水泵运行信号和产水模式启动上升沿信号同时发生的时刻的进水流量计累积流量记为Qtin0，清液产水流量计累积流量记为Qtout10，浓缩液产水流量计累积流量记为Qtout20；
把进水泵停止信号和产水模式停止上升沿信号同时发生的时刻的实时累积流量，分别记为Qtin1、Qtout11、Qtout21；
Qtin减去Qtin0为本次运行的实时进水累积流量，Qtout1减去Qtout10为本次运行的实时清液产水累积流量，Qtout2减去Qtout20为本次运行的实时浓缩液产水累积流量；
同理可计算出每次冲洗、清洗和化学清洗模式的累积流量，通过上位机对各数据进行存储。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，在产水运行模式下，将机组得率记为V，V＝Qtout11÷Qtin1×100％，则得出每次机组运行的产水得率，为运行人员准确控制机组得率提供依据；通过得率历史数据曲线，分析得率变化趋势，用于判断反渗膜的通透性，为清洗或更换反渗透膜提供依据。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，参考每次清洗或化学清洗的进水累积流量，分析用水量变化，为清洗或化学清洗的运行时间提供依据，以避免过度清洗。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，利用每次产水模式的清液产水累积流量和冲洗模式流过清液产水流量计的流量累积值的总和，与外排计量总流量计的流量值对比，判断计量流量计的准确性。
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