CN201353323Y - 反渗透水处理自动恒压供水装置 - Google Patents

Abstract

反渗透水处理系统自动恒压供水装置。本实用新型在一级反渗透膜元件产品水侧与二级增压泵之间安装压力变送器I，在二级反渗透膜元件产品水侧依次安装逆止阀、压力变送器II、流量变送器，分别在一级和二级反渗透膜元件浓缩水侧安装一级和二级系统压力电动调节阀。将压力变送器I、II和流量变送器的输出信号接入PLC(可编程控制器)，PLC经P(比例)I(积分)D(微分)运算后，将其输出信号分别接入一级和二级系统压力电动调节阀。本实用新型恒压供水装置根据实际产品水需求量，自动控制一、二级系统产水量与需求量相匹配，实现患者透析用水即产即用。在不同水量的情况下，保证透析用水的洁净度并有效延长反渗透膜元件的使用寿命。

Description

反渗透水处理自动恒压供水装置

技术领域：

本实用新型涉及一种医疗辅助设备，特别涉及一种用于肾衰竭患者血液透析治疗用反渗透水的制备和供给装置。

背景技术：

目前国内使用的普通水处理设备属上世纪90年代的产品，产品原理和功能基本模仿进口更早期的产品，技术和工艺比较落后，安全性、稳定性、经济性和环保指标都不能达到理想的要求。这类产品从原理和结构来讲，反渗透水的产量只能按系统的最大产水量进行产水而不是按用户实际的用水量进行产水，那么，如何储存水处理系统多生产的反渗水就是这类产品面临的一个问题。目前，国内外水处理产品是通过以下的方法来实现的：1、在反渗透膜元件产品水侧后面设置一套储水和供水装置，用来储存单位时间内水处理系统多生产出来的反渗透水和向透析机供水的功能；2、在反渗透系统一级增压泵进水端与透析机供水管路末端之间安装一个循环储水筒，使单位时间内水处理系统多生产的反渗透水通过循环储水筒再次进入水处理系统进行循环。第1种方法解决了多生产出来反渗透水的储存问题，但是在储存和对透析机供应反渗透水的过程中不可避免地增加了二次污染的可能性，为细菌和内毒素和滋生提供了机会和场所；第2种方法也很好地解决了反渗透水的储存和对透析供应的问题，也保证了反渗透水的充分流动性，但在供水和储存水的过程中也存在供水死角，并且，大量的反渗透水参与反复循环，会使反渗透水的温度上升，温度过高会引起患者溶血，同时也对反渗透膜元件及反渗透供水管路的安全造成危胁。为解决上述问题，近些年国产水处理设备在功能、工艺和材料方面都有些改善，各个厂家纷纷开发出各种功能和特点的产品，一种智能水处理系统用自动变频供水装置由此而生，它的工作原理是：分别在一级反渗透膜元件产品水侧和二级反渗透膜元件产品水侧设置压力变送器，压力变送器检测到的压力信号接入PLC(可编程控制器)，PLC经P(比例)I(积分)运算后，将其输出信号分别接入一级增压泵变频器和二级增压泵变频器，变频器根据PLC的输出信号自动控制输出频率，调整水泵的转速从而达到产水量与用水量相匹配的目的。但是，医院的血液透析机并不是每天全部工作，使用率不能使水处理系统满负荷工作，同时医院在购买设备时也会考虑自身未来发展选择比实际用水量偏大的机型，那么，在透析机使用率较低的情况下水泵会长时间处于低频运行状态，比时，水泵出水口压力低，扬程小，水泵效率值也最小。反渗透膜元件的特点之一是不能百分之百过滤，因此浓缩水必须排放而且流量不能偏低，反渗透膜元件的脱盐率与浓缩水排水量成正比，浓缩水排水量越大，脱盐率越高，电导率越低。这是因为，降低进水流量等于降低了膜表面的线速度，增加了膜表面边界层厚度和边界层浓度，同样提高了渗透压力和透盐速率。另外，反渗透膜是以压力差为分离驱动力来实现分离过程的，降低水泵出水压力必将降低压力差，所以必须保证反渗透膜元件表面有足够压力和流量的水流冲刷，否则，大量的盐类、有机物等污染物在膜片表面堆积，将会造成反渗透系统的产水量和水质大幅下降，影响患者身体健康，严重时反渗透膜元件很快会高倍浓缩的盐类、有机物、胶体等污染物堵塞并在很短时间内失去产水能力，患者停止透析治疗。另外水泵长时间处于低频状态运行，会造成电动机散热性能下降，电动机温升增加。

发明内容：

本实用新型的目的是解决现有技术的不足，提供一种医疗水处理系统恒压供水装置，以实现反渗透系统根据使用量自动调节产水量，即产即用，并不以牺牲水质为代价最大限度地提高系统效率和延长反渗透膜元件的使用寿命。

本实用新型恒压供水装置主要依据反渗透膜元件产水量与系统压力成正比的原理和特性并通过以下方法实现：自来水经过预处理后水质将被软化形成软化水，软化水通过管道加注进储水筒，储水筒出水口通过管道经一级增压泵进水口再与一级反渗透膜元件连接，反渗透膜元件浓缩水侧安装一级系统压力电动调节阀，在一级反渗透膜元件产品水侧与二级增压泵进水口之间的管道上安装压力定送器I，二级增压泵出水口通过管道与二级反渗透膜元件连接，二级反渗透膜元件浓缩水侧安装二级系统压力电动调节阀。在二级反渗透膜元件产品水侧管道上依次安装压力变送器II、逆止阀、流量变送器与透析机供水管道相连接，在透析机供水管道末端与储水筒之安装安全溢流阀。

一级压力变送器、二级压力变送器和流量变送器的输出信号通过线缆接入PLC控制核心，PLC经过P(比例)I(积分)D(微分)运算后，将运算结果转换为输出信号分别接入一级系统压力电动调节阀和二级系统压力电动调节阀。

本实用新型的优点和积极效果：1、自动恒压供水，此装置能根据反渗透水的实际需求量自动调节反渗透系统的压力和浓缩水排水量，使系统产水量与需求量相匹配，实现透析用水即产即用、恒压、无死腔供应；2、治疗安全，综合考虑各种使用环境和条件，不以牺牲水质为代价，确保透析患者治疗安全；3、系统运行安全，系统压力平稳调节，无冲击，有效延长重要元器件的使用寿命，降低系统故障率；4、延长反渗透膜元件的使用寿命，系统能够最大限度地保证对反渗透膜元件表面的冲洗，避免反渗透膜元件被各种污染物积累堵塞问题的发生。

附图说明：

图1是该反渗透水处理自动恒压供水装置的系统原理图；

图2是该反渗透水处理自动恒压供水装置控制过程方框图；

具体实施方式：

实施例1：

如图1所示：本实用新型主要包括软化水储水筒2，一级增压泵3，一级反渗透膜元件4，一级反渗透膜元件4浓缩水侧安装一级系统压力电动调节阀5，在一级反渗透膜元件4产品水侧与二级增压泵7进水口之间的管道上安装压力变送器(I)6，二级增压泵出水口通过管道与二级反渗透膜元件8连接，二级反渗透膜元件8浓缩水侧安装二级系统压力电动调节阀9，在二级反渗透膜元件8产品水侧管道上依次安装压力变送器(II)10、逆止阀11、流量变送器12与透析机供水管道14相连接，在透析机供水管道14末端与储水筒2之间安装安全溢流阀13。压力变送器(I)6、压力变送器(II)10和流量变送器12采集到的现场信号通过电气连接接入PLC控制核心1，PLC控制核心1输出的信号通过电气连接接入一级系统压力电动调节阀5和二级系统压力电动调节阀9。

系统开机运行，自来水经过预处理后形成软化水，进入储水筒2，当透析机15的工作数量从零台开始逐渐增加，即反渗透水的需求量开始增加，透析机供水管道14内的压力会逐渐下降，压力变送器(II)10检测到压力低于设定的压力值，输出信号到PLC控制核心，水处理系统自动启动，储水筒2内的软化水进入一级增压泵3，增压后的软化水进入一级反渗透膜元件后被分离成一级反渗透水和一级浓缩水，一级浓缩水部分回收，一级反渗透水通过二级增压泵7增压进入二级反渗透膜元件8后被再次分离成二级反渗透水和二级浓缩水，二级浓缩水全部回收，二级反渗水经过逆止阀11、流量变送器12进入透析机供水管道14供透析机15使用，当透析机供水管道14内的压力达到设定值时，即说明水处理系统的反渗透水产水量与实际全部工作的透析机15的总用水需求量达到了平衡。

系统自动恒压供水，当透析机的工作数量从零台开始逐渐增加，透析机供水管道14内的压力会逐渐下降，压力变送器(II)10检测到压力降低的信号输出到PLC控制核心1，PLC控制核心1经过P(比例)I(积分)D(微分)运算后，输出控制信号到二级系统压力电动调节阀9，使二级系统压力电动调节阀9的阀门开度变小，二级反渗透膜元件8的系统压力升高产水量增加，从而实现了反渗透水需求量增加二级反渗透膜元件8的产水量也相应增加的自动恒压供水过程，透析机供水管道14内的压力也将达到设定值。同理，由于反渗透水需求量的增加引起二级反渗透膜元件8产水量的增加，也必将造成对一级反渗透水需求量的增加，则一级反渗透膜元件4产水侧与二级增压泵7进水口之间管道内的压力下降，压力变送器(I)6将压力降低的信号输出到PLC控制核心1，PLC控制核心1经过P(比例)I(积分)D(微分)运算后，输出控制信号到一级系统压力电动调节阀5，使一级系统压力电动调节阀5的阀门开度变小，一级反渗透膜元件4的系统压力升高，一级反渗透膜元件4的产水量增加，从而实现了二级反渗透膜元件8进水需求量增加一级反渗透膜元件4的产水量也相应增加的自动恒压供水过程，一级反渗透膜元件4产品水侧与二级增压泵7进水口之间管道内的压力也将达到设定值，管道内压力不变的情况下一级系统压力电动调节阀5的阀门开度也将保持不变；上述两个过程，是分别通过两个压力变送器(I)6、(II)10，控制一级反渗透膜元件4和二级反渗透膜元件8的系统压力使之升高，整个检测、运算、控制的过程是全自动和连续进行的，这样就实现了透析机工作数量增加时反渗透水处理产水量也相应增加的功能；相反，当透析机工作数量减少时，则对反渗透水的需求量也相应减少，系统分别通过压力变送器(I)6、(II)10检测到透析机供水管道14内压力上升的信号，再通过一级系统压力电动调节阀5和二级系统压力电动调节阀9降低一级反渗透膜元件4和二级反渗透膜元件8的系统压力，使水处理系统产水量减少，实现需求量和产水量平衡。

系统停机。当工作的透析机的台数逐渐减少到零台时，即反渗透水需求量为零时，流量变送器12检测到零流量并输出信号到PLC控制核心1，水处理系统自动停止工作。此时，从单向阀11到安全溢流阀13之间的透析机供水管道13内的压力将保持设定的压力值。

其具体电气控制过程见图2。其控制原理是通过压力变送器(II)10检测透析机供水管道内14的压力变化，并把检测到的压力信号反馈到PLC控制核心1，经PLC运算处理后输出模拟信号(AI)作为系统压力电动调节阀9的输入信号，根据反渗透膜元件产水量与系统压力成正比的原理和特性，通过调整反渗透膜元件的系统压力来实现恒压供水的目的。

Claims (2)

1、一种反渗透水处理自动恒压供水装置，主要包括PLC控制核心、储水筒、增压泵、反渗透膜元件、系统压力电动调节阀、压力变送器、流量变送器、安全溢流阀和供水管道，其特征是自来水经预处理后水质将被软化形成软化水，软化水通过管道加注进储水筒，储水筒出水口通过管道经一级增压泵进水口再与一级反渗透膜元件连接，反渗透膜元件浓缩水侧安装一级系统压力电动调节阀，在一级反渗透膜元件产品水侧与二级增压泵进水口之间的管道上安装压力变送器I，二级增压泵出水口通过管道与二级反渗透膜元件连接，二级反渗透膜元件浓缩水侧安装二级系统压力电动调节阀，在二级反渗透膜元件产品水侧管道上依次安装压力变送器II、逆止阀、流量变送器与透析机供水管道相连接，在透析机供水管道末端与储水筒之安装安全溢流阀。

2、根据权利要求1所述的反渗透水处理自动恒压供水装置，其特征是一级压力变送器、二级压力变送器和流量变送器的输出信号通过线缆连接到PLC控制核心，PLC经过PID运算后，将运算结果作为输出信号分别接入一级系统压力电动调节阀和二级系统压力电动调节阀。

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