Розрахунок цеху виробництва знесолювання води

А=24; А=1183 мг*екв/л

На натрій-катіонітові фільтри другої ступені подається вода з залишковою жорсткістю не більше 0,1 мг*екв/л.

Число регенерацій кожного фільтра на добу розрахуємо за формулою:

, (2.3.1.4)

де число регенерацій кожного фільтра першої ступені на добу; висота шару катіоніта приймаємо 1,5 м, йонообмінний матеріал приймаємо Purolite C100 Na; а - кількість працюючих фільтрів, 1шт; робоча об'ємна здатність катіоніта, при натрій-катіонуванні, г*екв/л, визначається за формулою:

, (2.3.1.5)

де коефіцієнт ефективності регенерації, враховуючий неповноту регенерації катіоніта в залежності від питомих витрат солі на регенерацію, згідно таблиці 5.5 [16], відповідно коефіцієнт регенерації 0,62 при питомих витратах солі 100 г/г*екв солі таблиця 5.5[16] ; коефіцієнт, враховуючий зниження обмінної здатності катіоніта по йонам кальція та магнія за рахунок часткового затримання катіонів натрія, приймається по таблиці 5-6 [16], відповідно 0,91; Еп - повна обмінна здатність катіоніта С 100 Na, відповідно 2000 г*екв/л; q - питомі витрати води на відмивку катіоніта, згідно таблиці 5,4 [16], приймаємо 6 м3/ м3. Робоча обмінна здатність катіоніта складе:

; мг*екв/л.

Число регенерацій фільтра за добу прийме значення;

; регенерації на добу.

Витрати 100 відсоткового хлорида натрія на одну регенерацію приймається в залежності жорсткості обробляємої води, прийняті питомі витрати солі повинні забезпечити розрахункову залишкову жорсткість фільтрата та раціональну обмінну здатність катіоніта, обумовлену ефективністю регенерації, витрати солі визначимо визначимо за формулою:

; (2.3.1.6)

де - витрати хлорида натрія на одну регенерацію фільтра, кг; площа фільтрування натрій-катіонітового фільтра, м2; приймається по перерізу порожнього фільтра, відповідно складає 0,76 м2, питомі витрати солі на регенерацію, г/г*екв, приймаємо по таблиці 5-5 [16], 100 г*г/екв. Тоді витрати регенеранта складуть:

; кг.

Добові витрати технічної солі на регенерацію фільтрів визначимо по формулі:

; (2.3.1.7)

де 93 - вміст хлорида натрія у технічній солі, відсотків. Витрати технічної солі складуть:

; кг/добу.

Витрати води на одну регенерацію натрій-катіонітового фільтра складаються із:

1 витрат води на розпушуючу відмивку фільтра:

; (2.3.1.8)

де QРозп - кількість води на одну розпушуючу відмивку фільтра, м3 ; і - інтенсивність розпушуючої відмивки, л/(с*м2), приймаємо по таблиці 5-4 [16], відповідно приймаємо 3 л/(с*м2) ; tРозп - тривалість розпушуючої відмивки, згідпо таблиці 5-4 [16], приймаємо 20 хв. Тоді тривалість розпушуючої відмивки буде складати:

; 2,7 м3;

2 витрат води на приготування регенераційного розчина солі, яку розрахуємо за формулою:

; (2.3.1.9)

де b - концентрація регенераційного розчина у відсотках, приймається по таблиці 5-4 [16], відповідно 10 відсотків, щільність регенераційного розчина, відповідно 1,07 г/ см3. Тоді :

; 1,2 м3;

3 витрат води на відмивку катіоніта від продуктів регенерації, що

розраховується за формулою:

; (2.3.1.10)

де питомі витрати води на відмивку катіоніта, згідно таблиці 5-4 [16], приймаємо 6 м3/м3. Витрати відмивочної води будуть складати:

; м3.

Витрати води на одну регенераційну відмивку натрій-катіонітового фільтра при використанні відмивочної води на розпушуючу відмивку складуть:

; (2.3.1.11)

Відповідно значення витрат води складе:

; м3.

Середньогодинні витрати води на власні потреби натрій-катіонітових фільтрів визначимо по формулі:

; (2.3.1.12)

Відповідно маємо:

; м3/год.

Міжрегенераційний період роботи фільтра визначається формулою:

; (2.3.1.13)

де міжрегенераційний період кожного натрій-катіонітового фільтра, год.; n - кількість регенерацій кожного фільтра на добу; час регенерації фільтра, хвилин.

Час регенерацій натрій-катіонітових фільтрів у зв'язку великими коливаннями , що залежать від численних факторів слід визначати окремо для кожного випадка за формулою:

; (2.3.1.14)

де tРозп - час розпушуючої відмивки фільтра, хвилин, що приймається згідно таблиці 5-4 [16], відповідно 20 хвилин; tp.p - час проходження регенераційного розчина крізь фільтр, хвилин, визначається за формулою:

; (2.3.1.15)

кількість регенераційного розчина, що визначається рівнянням (2.3.1.9), м3 ; швидкість проходження регенераційного розчина , м/год, згідно таблиці 5-4 [16], відповідно маємо 3 м/год. Час розпушуючої відмивки буде складати:

; хв.

Час відмивки фільтра від продуктів регенерації tВід визначимо за формулою:

; (2.3.1.16)

де витрати води на відмивку катіоніта, що визначається рівнянням (2.3.1.10), швидкість відмивки, згідно таблиці 5-4 [16], приймаємо 8 м/год. Підставивши значення маємо:

; хв. Відповідно загальний час регенерації фільтра буде складати:

; хв.

Міжрегенераційний період роботи фільтра буде складати:

; годин.

Важливим визначальним параметром роботи фільтра є фільтрацикл, який показує об'єм обробленої води в період між регенераціями, що визначається за формулою:

; (2.3.1.17)

де продуктивність фільтра, відповідно прийнята продуктивність складає 7,1 м3/год. Тоді розрахункова величина фільтрацикла буде складати:

; м3.

Об'єм катіоніта у фільтрі визначимо за формулою:

; (2.3.1.18)

Відповідно об'єм катіоніта буде складати:

; 1,14 м3.

Так як прямоточне натрій-катіонування здійснюється по двохступінчатій схемі, то розрахункові значення відповідних параметрів для другої ступені будуть мати значення при аналогічній конструкції: годинні витрати води складають 0,03 м3/год, середньогодинні витрати солі складають 0,006 кг/год, міжрегенераційний період буде складати 20 діб, фільтрацикл для другої ступені має значення 3360 м3.

Розрахуємо по аналогічній методиці протитечний фільтр. Попередньо приймаємо витрати води на власні потреби фільтра 4 відсотки, тоді кількість води, що необхідно подати на фільтр буде складати:

; м3/год.

При протитечній технології за рахунок вмонтованої середньої дренажної системи швидкість протока води крізь фільтр можна збільшити до 20 м/год. Габаритні розміри фільтра ідентичні, як і для прямоточних фільтрів, діаметр фільтра 1000 мм, площа фільтрування 0,76 м2.

Кількість солей жорсткості, що натходить до фільтра розрахуємо за формулою (2.3.1.3):

; г*екв/м3.

Число регенерацій кожного фільтра та робочу обмінну здатність

йонообмінного матеріала розрахуємо за формулами (2.3.1.5) та (2.3.1.4):

; г*екв/м3 ,

де 0,9 - коефіцієнт ефективності регенерації йонообмінного матеріала при питомих витратах солі, згідно емпіричних даних 70 г/г*екв, відповідно число регенерацій буде складати:

; .

Витрати солі на із розрахунка на 100 відсотків чистого хлорида натрія будуть складати, згідно формули (2.3.1.6):

; кг,

де 70 - питомі витрати солі на регенерацію катіоніта, г/г*екв.

Добові витрати технічної солі на регенерацію йонообмінних фільтрів розрахуємо за формулою (2.2.1.7):

; кг/доба.

Визначимо витрати води на одну регенерацію, що складається із наступних пунктів:

1 витрат води на відмивку фільтра, що розраховується за формулою (.2.3.1.8):

; м3,

де 8 - інтенсовність розпушуючої відмивки, відповідно 8 л/м2*сек, та 5 - час розпушуючої відмивки, відповідно 5 хв.

2 витрат води на приготування регенераційного розчина, яку розрахуємо за формулою (2.3.1.9):

; м3;

3 витрат води на відмивку катіоніта від продуктів регенерації, яку розрахуємо за формулою (2.3.1.10):

; м3.

Загальні витрати води на одну регенерацію при використанні відмивної води на розпушуючу відмивку розрахуємо за формулою ( 2.3.1.11):

; м3.

Як і у випадку з розрахунком прямоточного фільтра приймаємо до технологічної схеми ємкість для зберігання води на регенеріцію 10 м3, з тією різницею, що регенераційна вода повинна бути пом'якшеною, для того щоб запобігти адсорбції катіонів жорсткості нижніми шарами йонообмінного матеріала, так як регенераційний розчин подається у випадку протитечії у протилежному напрямку в порівнянні з робочим напрямком руху вихідної води [16].

Середньодобові витрати води на власні потреби протитечного натрій-катіонітового фільтра визначимо за формулою (2.3.1.12):

; м3/год.

Міжрегенераційний період роботи фільтра визначається із формули (2.3.1.14). Час регенерації протитечного натрій-катіонітового фільтра залежить від багатьох факторів, які слід визначати для кожного конкретного випадка за формулою ( 2.3.1.14). Спочатку визначимо час розпушуючої відмивки протитечного фільтра, який складає 5 хвилин, так як розпушуванню підлягає тільки шар катіоніта над середньою дренажною системою, який виступає у якості механічного фільтра та захищає середню дренажну систему від засмічення механічними домішками під час розпушуючої відмивки, висота якого складає 0,4 м і відповідно витрати енергії на його розпушення значно менші в порівнянні з прямоточним фільтром.

Визначимо час проходження регенераційного розчина крізь фільтр за формулою (2.3.1.15):

; хвилин.

Час відмивки фільтра від продуктів регенерації визначимо за рівнянням (2.3.1.16):

; хвилин.

Тривалість цикла регенерації визначимо за формулою (2.3.1.14):

; хвилини.

Міжрегенераційний період роботи фільтра визначимо за формулою (2.3.1.13):

; годин.

Фільтрацикл визначимо за формулою (2.3.1.17) :

; м3.

Об'єм катіоніта у протитечному фільтрі буде ідентичний прямоточному, рівний 1,14 м3.

Для порівняння характеристики роботи прямоточного та протитечного фільтрів представимо розрахункові дані по головним параметрам.

Прямоточний фільтр Протитечний фільтр

1 число регенерацій на добу:

0,94 0,62

2 витрати солі на одну регенерацію, кг:

127,8 129,1

3 витрати води на регенерацію, м3:

8,0 7,7

4 середньодобові витрати води на власні потреби, м3:

0,32 0,19

5 міжрегенераційний період, годин:

23,6 38

6 фільтрацикл, м3:

181,7 281,2

7 жорсткість обробленної води, мг*екв/л:

0,0085 0,0052

8 кількість фільтрів у технологічній схемі, шт:

4 3

2.3.2 Розрахунок гідравлічного опору другого апарата

Гідравлічний опір апарата складається із опору трубопроводів та арматури, гідравлічного опору йононобмінного матеріалу, дренажних розпридільчих систем.

Розрахуємо гідравлічний опір всмоктувального трубопровода при наступних вихідних даних: витрати вихідної води складають 7,4 м3/год. або 2,06*10-3 м3/сек,

Розрахуємо діаметр трубопровода за формулою (2.2.9.1) приймаючи швидкість руху води у трубопроводі рівну 0,5 м/сек:

; м.

Визначимо втрати на тертя та місцеві опори. Розрахуємо значення критерія Рейнольдса за формулою (2.2.9.2):

; .

Приймаємо шороховатість для гідравлічно гладких труб рівний

2*10-4 тоді абсолютний коефіцієнт шороховатості визначимо наступним чином, ; ; . Далі маємо:

; ; .

Так як , то робимо висновок, що у трубопроводі присутня зона змішаного тертя. Визначимо коефіцієнт тертя у відповідності до отриманої зони тертя по формулі (2.2.9.3):

; .

Визначимо суму коефіцієнтів місцевих опорів:

1 вхід до труби приймаємо з гострими кромками ;

2 прямоточний вентиль, для обраного діаметра трубопровода величина опора складе ;

3 коліно 2 шт, відповідно .

Сума місцевих опорів складе .

Втрачений напор на всмоктувальній лінії визначимо за формулою (2.2.9.4):

; м водного стовпа або 0,07мПа.

Згідно даних виробника йонообмінних смол Purolite при швидкості потока води 20 м/год та температурі вихідної води гідравлічний опір йонообмінного матеріала буде становити 0,03 мПа, для 1,5 м шару матеріала.

Гідравлічний опір дренажних розпридільчих систем складає 0,2 мПа, тоді сумарний гідравлічний опір йонообмінного фільтра буде становити:

; мПа.

2.3.3 Конструктивний розрахунок другого апарата

Конструктивним розрахунком апарата встановимо основні розміри апарата (йонообмінного фільтра) якими є кількість йонообмінного матеріала , діаметр апарата , висота шару іоніта .

Вихідні дані для конструктивного розрахунка: концентрація солей жорсткості у вихідній воді С0, що складає г/мл; концентрація солей жорсткості у пом'якшеній воді Ск складає г/мл; витрати води, яка подається на фільтр складає L = 7,1 м3/год, або мл/с; швидкість руху води у фільтрі = 15 м/год, або 0,42 см/с; ступінь використання йонообмінного матеріала 0,8; ступінь повноти регенерації іоніта 0,9; порізність шару йонообмінного матеріалу 0,4; щільність іоніта 850 кг/м3; коефіцієнт масопередачі с-1; рівновага в системі описується за допомогою ізотерми Ленгмюра:

; (2.3.3.1)

де С - концентрація солей жорсткості у вихідній воді г/мл.

На основі ізотерми Ленгмюра визначимо максимально можливий вміст йонів жорсткості для вихідної концентрації за формулою (2.3.3.1):

; г/г смоли.

Далі розрахуємо концентрації солей жорсткості у верхньому та нижньому шарах йонообмінного матеріала, у верхньому шарі:

(2.3.3.2)

; г/г іоніта; та у нижньому шарі

за формулою:

(2.3.3.3)

; г/г іоніта.

Рівняння матеріального баланса процесу має наступний вигляд:

; (2.3.3.4)

З рівняння ( 2.3.3.4) визначимо витрати іоніта в потокі:

; (2.3.3.4.а)

Відповідно значення , котре необхідне для визначення рівняння робочої лінії буде мати значення:

; г смоли/г*екв.

Діаметр апарата знайдемо із площі поперечного перерізу за формулою:

; (2.3.3.5)

З рівняння (2.3.3.5) знайдемо розрахункове значення діаметру апарата, яке буде мати вигляд:

; (2.3.3.6)

де витрати вихідної води, відповідно 7,4 м3/год; швидкість проходження води крізь шар йонообмінного матеріалу, рівний 15 м/год.

Розрахункове значення діаметра апарата буде складати:

; м.

Відповідно до ГОСТ 9931-85 найближче значення діаметра апарата становить 1 м, в такому випадку розрахуємо швидкість протоку води крізь фільтр за рівнянням (2.3.3.6) з виводом швидкості потока:

; ; м/год.

Мінімальне значення швидкості протоку води крізь фільтр, завантажений йонообмінним матеріалом складає 5 м/год у зв'язку з тим, що при меншій швидкості протока води значно зростає пристінковий ефект, що пов'язаний з утворення каналів у шарі йонообмінного матеріалу, особливо біля обичайки фільтра та викривлення поля швидкостей потока води, що зменшує ефективність проведення процеса пом'якшення води, так як значна частка воли проходить не крізь шар катіоніту а по утвореним байпасним каналам.

Знайдемо розрахункове значення висоти завантаження катіоніту Нш у фільтр для знаходження якого необхідно спочатку знайти рівняння робочої лінії.

У загальному вигляді рівняння робочої лінії має вигляд:

; (2.3.3.7)

де а,в - коефіцієнти.

Визначимо коефіцієнти а та в із рівняння (2.3.3.4) при умові, що

та .

В такому випадку значення коефіцієнта а буде складати:

; ; .

Значення коефіцієнта в буде мати значення:

; ; .

Рівняння робочої лінії у такому випадку буде мати вигляд:

; (2.3.3.8)

Число теоретичних тарілок для знаходження висоти шару катіоніта визначимо із рівняння:

; (2.3.3.9)

Далі необхідно вираз представити у явному вигляді, використовуючи рівняння ізотерми (2.3.3.1). Для визначення числа теоретичних тарілок використаємо метод графічного інтегрування. Відповідно до таблиці 5.1 [21] рішення рівняння (2.3.3.9) буде мати вигляд:

см;

см.

Висота шару іоніта буде складати у відповідності з рівняння (2.3.3.9):

см.

Розрахункове значення висоти шару іоніта близьке за значенням прийнятим у технологічних розрахунках, остаточно приймаємо висоту шару іоніта рівну 1,5 м.

Перевіримо отримане розрахункове значення висоти шару та діаметра фліьтра, з яких можна розрахувати необхідний об'єм катіоніта, який можна вирахувати за формулою:

; (2.3.3.10)

де площа поперечного перерізу іонітового фільтра у відповідності до таблиці 5.3 [16] відповідно 0,76 м2. Об'єм катіоніта складе:

; м3.

Для цього визначимо теоретичний проміжок часу за який не повинно відбуватись проскока йонів жорсткості, так як при насиченні іоніта йонами жорстості почне швидко підвищуватись концентрація йонів кальцію та магнію, що в подальшому може призвести до утворення відкладень на поверхні мембран, що недопустимо. Тому попередньо необхідно визначити лімітуючий дифузійний опір.

Фазу у якій зосереджений лімітуючий опір можна розрахувати по

значенню критерія Біо:

; (2.3.3.11)

де радіус зерна іоніта, рівний м; коефіцієнт зовнішньої масовіддачі, м/с; ефективний коефіцієнт дифузії у зерні іоніта, рівний м2/с; Г - тангенс кута нахилу рівноважної лінії, м3/кг; щільність іоніта, відповідно 850 кг/м3.

При загальна швидкість масопереноса визначається внутрішньою дифузією, тоді як при переважним є зовнішній дифузійний опір.

Коефіцієнт зовнішньої масовіддачі визначимо за критеріальним рівнянням:

; (2.3.3.12)

де значення критерія Рейнольдса при проходження води крізь шар іоніту складає 8,82; . Далі знаходимо значення дифузійного критерія Нусельта:

; .

Значення зовнішнього ккоефіцієнта масовіддачі буде складати:

; ; м/с;

де коефіцієнт дифузії, м2/с.

У області порівняно низьких концентрацій рівноважна залежність має вигляд близький до лінійного. Наближено можна прийняти ізотерму сорбційного обміна лінійною з тангенсом кута нахилу рівним , де ССр - середня концентрація йонів Na+ . Середню концентрацію йонів Na+ у потокі можна знайти як середньологарифмічну за формулою:

; (2.3.3.13)

де Сп - початкова концентрація йонів Na+ у воді, рівна 0,01 кг/м3;

Ск - кінцева йонів Na+ на виході із фільтра, що складає 0,1 кг/м3. Значення середньологарифмічної концентрації буде складати:

; кг/м3.

Концентрація йонів Na+ у смолі, що знаходиться у рівновазі з водою, що має концентрацію ССр рівна:

; кг/кг.

Середній тангенс кута нахилу рівноважної залежності:

Г=; Г=0,040,039=1,23. Визначимо значення критерія Біо за формулою (2.3.3.11):

; .

Так як значення критерія Біо складає 0,07 із умови, що відповідно маємо, що процес йонного обміну протікає у зовнішньодифузійній області, тому розрахунок часу роботи фільтра до проскоку йонів жорсткості будемо вести за формулою:

; (2.3.3.14)

де Х - висота завантаження йонообмінного фільтра катіонітом, рівна 1,5 м; швидкість протока води крізь фільтр, відповідно 9,5 м/год; масова частина йонів жорсткості, рівна 10 відсотків; діаметр зерен іоніта, що складає 0,45 мм; відношення концентрації йонів жорсткості у воді до загальної йонообмінної здатності катіоніта, з урахуванням ступені відновлення катіоніта після регенерації та концентрації регенераційного розчина, рівне 0,01. Тоді теоретичний час фільтрацикла буде складати:

; год, з чого видно, що розрахунковий об'єм катіоніта забезпечує отримання заданої кількості води з необхідним пом'якшенням води при швидкості води у йонообмінному фільтрі 9,5 м/год. Для прямоточних фільтрів оптимальне значення лінійної швидкості води складає від 10 до 15 м/год, а в протитечних йонообмінних фільтрах значення лінійної швидкості можна збільшити до 15-20 м/год, відповідно при лінійній швидкості потока води 15 м/год значення робочого часу фільтра буде складати 40,6 годин та при максимальній лінійній швидкості води крізь фільтр значення робочого часу буде складати 39,6 год.

Таким чином теоретичним розрахунком обгрунтована можливість приктичного підвищення швидкості протока води у протитечному йонообмінному фільтрі до значення 20 м/год, і замість двох прямоточних фільтрів можна встановити один протитечний фільтр без зменшення продуктивності технологічної схеми.

2.3.4 Механічний розрахунок другого апарата

Проведемо перевірочний розрахунок всмоктуючого трубопровода, обичайки, днища, з'єднувального фланця, опори апарата.

Проведемо розрахунок всмоктувального трубопровода на міцність, вихідні дані: робочий тиск 0,6 мПа, внутрішній діаметр трубопровода 0,072 м.

Розрахункову величину стінки трубопровода визначимо за формулою (2.2.102.):

; м, тобто товщина стінки трубопровода складає 4 мм, зовнішній діаметр трубопровода складе 0,08 м.

Проведемо розрахунок обичайки. Вихідні дані: робочий тиск 0,6мПа, діаметр апарата 1 м, матеріал обичайки Ст.3, допустиме значення напруження конструкційного матеріалу 140 мПа, зварний шов тавровий двохсторонній, . Товщину гладкої циліндричної обичайки визначимо за формулою (2.2.10.1),

де допустиме напруження, яке у відповідністю з рівняням складає:

; (2.3.4.1)

де розрахункова значення межі текучості для сталі Ст.3 при температуре 20 0С, рівна 210 мПа, коефіцієнт запаса міцності для робочих умов рівний 1,3. Таким чином:

; мПа.

Товщина обичайки складе:

; м.

Допустимий внутрішній надлишковий тиск визначимо за формулою:

; (2.3.4.2)

де допустиме напруження конструкційного матеріала, для Ст.3 у відповідності з формулою (2.3.4.1) при коефіцієнті запаса 1.1 складає відповідно 191 мПа; міцність зварного шва, для таврового двохстороннього шва маємо 0,9; зовнішній діаметр апарата, рівний 1 м; розрахункове значення товщини стінки обичайки, рівне 0,005 м; прийняте значення надлишку товщини обичайки на корозію, відповідно 0,002 м. Підставивши значення отримаємо:

; мПа.

Проведемо перевірочний розрахунок днища. Вихідні дані: діаметр апарата 1 м, робочий тиск складає 0,6 мПа, матеріал днища Ст.3, максимальне допустиме напруження складає 140 мПа, сварний шов тавровий двохсторонній, коефіцієнт міцності сварного шва складає 0,9.

Для рівномірного розприділення навантаження на днище апарата приймаємо до апарата еліптичне днище, з висотою відбортовки 0,04 м. Розрахунок товщини еліптичного днища, навантаженного внутрішнім тиском визначимо за формулою ( 2.2.10.1):

; м,

де 1 - радіус кривизни у вершині днища рівний:

; (2.3.4.2)

де для еліптичних днищ, , тому .

Допустимий внутрішній тиск розрахуємо по формулі (2.3.4.1):

; мПа.

Як бачимо розрахунковий запас тиску складає 0,76/0,6-1*100=27 відсотків.

Розрахуємо фланцеве сполучення, вихідні дані: внутрішній діаметр труби 0,072 м, матеріал прокладки пароніт, ширина прокладки 0,012 м.

Діаметр болтової окружності для пласких фланців розрахуємо за формулою ( 2.2.10.3):

; м,

де 0,015 - діаметр болтів м.

Наружний діаметр фланця розрахуємо за формулою (2.2.10.4):

; м.

де 0,02 - діаметр шестигранної гайки, м.

Отримане значення зовнішнього діаметра фланця приймаємо кратним 5, тобто остаточно зовнішній діаметр приймаємо 0,15 м.

Знайдемо діаметр прокладки за формулою (2.2.10.5):

; м,

де 0,02 - діаметр шестигранної гайки, м.

Розрахуємо орієнтовну товщину фланця за формулою (2.2.10.6):

; м.

Визначимо кількість болтів у фланцевому сполученні по формулі (2.2.10.7):

; ,

де 3,8 - крок болтів для робочих умов.

Остаточно приймаємо розрахункову кількість болтів, рівну 8 шт.

Наостанок визначимо необхідну довжину з'єднувальних болтів за формулою (2.2.10.8):

; м.

Розрахуємо опору апарата. Вихідні дані: кількість опорних лап 3, навантаження, що сприймається однією лапою 0,16 мН, число ребер у лапі приймаємо 2, вивіт опори лапи орієнтовно приймаємо 0,25 м, лапи розміщені на бетонній кладкі мН/м2.

Приймаємо відношення вильота лапи до висоти ребра ; тоді:

; ; .

Розрахункову товщину опори лапи визначимо за формулою:

; (2.3.4.3)

де навантаження на одну лапу, відповідно 0,15 мН, коефіцієнт, що залежить від відношення , орієнтовно приймаємо 0,6; кількість ребер у опорі, приймаємо 2, виліт опори лапи, приймаємо 0,25м. Тоді:

; м.

З урахуванням прибавки на корозію величина буде складати:

; м.

Розрахункову ширину опорної лапи визначимо за формулою:

; (2.3.4.4)

де величина вильота лапи, рівна 0,25 м, допустиме навантаження на бетонну кладку, відповідно 5 мН. Тоді:

; м.

Ребра приварені до корпуса суцільним круговим швом з катетом м. Загальну довжину зварного шва визначимо за формулою:

; (2.3.4.5)

де товщина ребра опорної лапи, рівна 0,01м; висота опорної лапи рівна 0,5м. Довжина зварного шва буде становити:

; м.

Перевіримо міцність зварного шва при 80 мН/м2 визначимо за формулою:

; (2.3.4.6)

де 0,15 мН - навантаження на одну лапу опори. Далі маємо:

; , тобто надійність конструкції забеспечена.

2.3.5 Вибір і обгрунтування принятого технологічного обладнання

До технологічної схеми отримання знесоленої води методом зворотнього осмоса можна віднести наступне обладнання, в залежності від вузла технологічної схеми: вузел механічного очищення, вузел пом'якшення, вузел знесолення.

До вузла механічного очищення води відносимо наступне обладнання: ємкість вихідної води, що забеспечує годинний запас води при максимальному навантаженні технологічної схеми, загальним об'ємом 20м3, ємкість повинна бути вкрита з внутрішньої сторони гуміруючим шаром, основний конструкційний матеріал ємкость Ст.3, зовнішня поверхня повинна бути вкрита гідрофобною фарбою, при роботі у зимній період можливе утворення на поверхні ємкості конденсата, до ємкості повинно бути приварена драбина, як із зовнішньої сторони так із внутрішньої. Ємкість вихідної води повинна забеспечуватись датчиками рівня з відповідним блокуванням у відповідності з обраним технологічним режимом роботи. Вихідна вода повинна підводитись до верхньої частини ємкості а відведення води повинно здійснюватись з нижньої частини ємкості. Для транспортування вихідної води до схеми прийняті центробіжні насоси, що розвивають задапу продуктивність потока, до схеми прийнято два центробіжних насоса (один робочий, один резервний) для транспортування вихідної води та два центробіжні насоси розпушуючої відмивки механічних фільтрів. Апаратами фільтрування води від механічних домішок є механічні фільтри, що забеспечують звільнення води від механічних домішок розміром до 5 мкм. Апарати являють собою обичайки циліндричної форми з вмонтованими дренажними розпридільчими системами та завантаженими фільтруючим матеріалом (антрацит). Конструкційним матеріалом механічних фільтрів є Ст.3, фільтри вкриті з внутрішньої сторони гуміруючим шаром, із зовнішньої сторони антикорозійним покриттям.

До вузла пом'якшення води відносяться наступні машини та апарати: прититечні натрій-катіонітові фільтри, солерозчинник, ємкість зберігання пом'якшеної води та регенераційні насоси. Протитечний натрій-катіонітовий фільтр являє собою циліндричну обичайку з вмонтованими дренажно-розпридільчими системами (нижня, середня, верхня) та завантаженим йонообмінним катіонітом у натрієвій формі. Конструкційний матеріал фільтра Ст.3, дренажних розпридільчих систем 12Х18Н10Т. Солерозчинник являє собою полий циліндричний апарат, виконаний із Ст.3. Ємкість зберігання регенераційної води, прийнятий об'єм 10 м3, антикорозійне покриття, забеспечується датчиками рівня. До технологічної схеми прийняті два центробіжні насоси для створення розпушуючої відмивки, завантаження регенераційного розчина та відмивки йонообмінного матеріала від продуктів регенерації на задану продуктивність.

До вузла знесолення води входять наступні машини та апарати: мембранні модулі, ємкість зберігання запаса перміата, ємкість зберігання запаса перміата приготування промивних розчинів, ємкість для беспосереднього приготування промивних та консервуючих розчинів, насос високого тиску та насос хімічних відмивок.

Вибрані машини та апарати заносимо до специфікації.

Таблиця 2.3.5.1 - Специфікація технологічного обладнання

Позиція за схемою	Найменування апарата	ГОСТ , ДСТУ, ТУ, тип	Основні характеристики
1	Ємкість вихідної води	ВПП 9931-85	V=20м3, матеріал Ст.3. d=2,8м.
2,3	Механічний фільтр	ФОВ 1, 0-6	P=0,6 мПа, d= 1м, Q=7,4 м3/год.
4,5	Натрій-катіоні- товий фільтр	ФИПр 1-1, 0-6	P=0,6 мПа, d= 1м, Q=7,1 м3/год.
6	Ємкість пом'якшеної води	ВПП 9931-85	V=10 м3, матеріал Ст.3. d=2,2м.
7	Солерозчинник	СЗТМ	D=1,0 м.
8,9	Мембранний модуль	ESPA 2 BW 8040	P=0,8 мПа, d=0,205 м.
10	Ємкість знесоленої води	ВПП 9931-85	V=10 м3, матеріал Ст.3. d=2,2м.
11	Насос розпу-шуючої відмивки	LOWARA SV 6602 N 35	Q=35 м3/год, Р=0,6 мПа.
12	Насос вихідної води	LOWARA SV 6602 N 10	Q=10 м3/год, Р=0,6 мПа.
13	Насос регенерації	LOWARA FH 6606 N 10	Q=10 м3/год, Р=0,6 мПа.
14	Насос високого тиску	Grundfos CR 1-30 HQQE	Q=10 м3/год, P=1,2 мПа.
15	Насос хімічних відмивок	Grundfos jp-5 B-B	Q=3 м3/год, P=0,6 мПа.

2.3.6 Компонування обладнання

При проектуванні хімічних виробництв важливу частину проекта складає компонування обладнання, тому що від раціонального розміщення обладнання залежить ефективність роботи виробничого персонала та можливість зручного проведення ремонтних робіт та заміни устаткування.

Приміщення цеху водопідготовки має прямокутну форму, одноповерхове, прийняті розміри головних конструктивних елементів уніфіковані та стандартизовані. Висота приміщення цеху складає 5,4 м при обраному кроці колон, рівному 6 м, габаритні розміри приміщення складають, при умові можливості розширення виробництва 2412 м.

Для раціонального розміщення обладнання необхідно дотримуватись наступних вимог:

все обладнання по-можливості необхідно розміщувати в одному приміщенні, для того щоб мати можливість скоротити довжину транспортних трубопроводів, спростити постачання сировини та реагентів;

при компонуванні обладнання необхідно враховувати можливість подальшого розширення технологічної схеми;

бажано розміщувати обладнання у відповідності з технологічною схемою та одночасно забеспечити зручне його розміщення;

необхідно забеспечити можливість зручного монтажа та демонтажа обладнання, можливості проведення ревізії обладнання та та зручного доступа до всіх його технологічних вузлів;

важке та крупногабаритне обладнання необхідно розміщувати на нульовій відміткі, для зручності його обслуговування.

Виходячи із перерахованих вимог технологічне обладнання розміщуємо наступним чином: відстань поміж фільтрами ( механічними та йонообмінними) повинна бути не менше 700 мм, беручи до уваги обв'язку та зручність обслуговування фільтрів, відстань між фронтом розміщення фільтрів повинна бути не менше 2000 мм. Проходи у світлі, поміж найбільш виступаючими частинами обладнання, щитів керування, допоміжних конструкцій по фронту обслуговування повинні бути не менше 1000 мм. По фронту обслуговування машин (центробіжних насосів) ширина проходу повинна становити не менше 1000 мм, проходи, що слугують для періодичних оглядів обладнання та машин повинні бути не менше 800 мм. Технологічне обладнання, що слугує джерелом вібрацій повинно групуватись та розміщуватись на окремих віброгасних фундаментах. Центральний прохід поміж центробіжними насосами повинен складати не менше 1,5 м.

В процесі прокладення технологічних трубопроводів повинна передбачатись локальна трубопровідна обв'язка кожного технологічного вузла, розроблені заходи щодо усунення дефектів трубопровідної обв'язки ( гідравлічні поштовхи, вібрація, температурна деформація).

3. АВТОМАТИЗАЦІЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЮ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ

3.1 Аналіз об'єкту керування

В процесі отримання знесоленої води методом зворотнього осмосу можна виділити наступні стадії:

механічне очищення вихідної води;

пом'якшення освітленної води;

знесолення пом'якшеної води.

Відповідно опис процеса водопідготовки будемо вести у такій послідовності.

Вузол механічної фільтрації, головним апаратом є механічний фільтр, що являє собою сталевий циліндричний апарат, у який завантажений фільтруючий матеріал (антрацит). Принцип роботи вузла наступний: вихідна вода Горводоканала подається у ємність вихідноі води позиція (1), де створюється необхідний запас води на годинну роботу фільтра з урахуванням одночасної розпушуючої відмивки одного з двох механічних фільтрів. Об'єм ємності складає 20 м2. З ємкості позиція (1) центробіжним насосом вода з витратами 7,8 м3/год та тиском 0,6 мПа подається на механічний фільтр позиція (2,3), де вихідна вода звільняється від зважених часточок. Робочий режим фільтра триває до тих пір, поки гідравлічний опір не перевищить значення 0,1 мПа. Після засмічення фільтра та при перевищенні заданого значення перепаду тиску, відбувається розпушуюча відмивка механічного фільтра, при цьому, щоб не зупиняти технологічний процес паралельно під'єднаний механічний фільтр одразу вмикається в роботу та працює до засмічення завантаженого в нього об'єма фільтруючого матеріала і цикл повторюєься знову. Виходячи з опису вузла механічної фільтрації можна зробити висновок, що параметри, на необхідно впливати наступні: рівень води у ємкості вихідної води поз. (1), витрати вихідної води, перепад тиску у механічних фільтрах та витрати води на розпушуючу відмивку фільтрів.

Вузол пом'якшення освітленої води, головним апаратом є протитечний натрій-катіонітовий фільтр, що являє собою металевий циліндричний апарат з вмонтованими у нього дренажними розпридільчими системами, апарат завантажений катіонітом у натрієвій формі. Принцип роботи вузла наступний: освітлена вода після механічного освітлення подається на йонообмінний протитечний фільтр позиція (4,5), з витратами 7,4 м3/год та робочим тиском 0,6 мПа, де освітлена вода звільняється від йонів кальцію та магнію до розрахункового значення та далі подається на подальшу підготовку. Цикл роботи протитечного йонообмінного фільтра наступний: вихід фільтра на регенерацію здійснюється при підвищенні значення електропровідності води на 15 відсотків, після чого паралельно під'єднаний протитечний йонообмінний фільтр вмикається в технологічну схему, тим самим забеспечуючи безперервний процес. Далі в фільтр, після відключення його від технологічної схеми завантажується розрахунковий об'єм регенераційного розчина у напрямку протилежному від робочого режима з відведенням продуктів регенерації у промислову каналізацію.Розчин регенеранта подається у фільтр з ємності пом'якшеної води позиція (6), куди періодично від технологічної лінії пом'якшеної води відводиться заданий об'єм регенераційної води. Для створення розрахункового значення концентрації потока регенеранта пом'якшена вода насосом позиція (12) подається на вхід солерозчинника позиція (7), де витісняється розрахунковий об'єм насиченого розчина регенеранта, який у відповідній пропорції домішується у головний потік регенераційної води.

Далі йонообмінний матеріал промивається пом'якшеною водою з ємності позиція (6) від продуктів регенерації розрахунковим об'ємом води. Наступною стадією регенерації є розпушення шару йонообмінного матеріалу, що знаходиться над середньою дренажною розпридільчою системою пом'якшеною водою з ємкості позиція (6), розрахунковим об'ємом види, після регенерації фільтр знаходиться у режимі очікування виходу на регенерацію паралельно під'єднаного фільтра та цикл повторюється. Ємність позиція (6) поступово заповнюється розрахунковим об'ємом пом'якшеної води на наступну регенерацію. Виходячи з опису вузла можна виділити наступні матеріальні потоки, що піддаються керуванню та за якими необхідно вести контроль: електропровідність пом'якшеної води, перепад тисків на йонообмінних фільтрах, рівень води в регенераційній ємності та концентрація регенераційного розчина.

Наступною частиною схеми водопідготовки води є вузол знесолення води, головним апаратом якого є зворотньоосмотичний мембранний модуль, де розташовані напівпроникні мембрани, які затримують розчинні солі у воді, пропускаючи тільки молекули води. Мембранний модуль являє собою циліндричний сталевий апарат у якому розміщений колектор відведення перміата (знесоленої води) на який нагвинчені у вигляді спіралі напівпроникні мембрани. Принцип роботи схеми наступний: пом'якшена вода подається на всмоктування насоса високого тиску позиція (14), де створюється необхідний для розділення водного розчину солей тиск, що складає 1,0 мПа, після лінії нагнітання потік води розподіляється на два рівних потока, що подаються на паралельно розміщені мембранні модулі першого ступеня позиція (8) з витратами 7,1 м3/год. Після розділення більша частина потока (перміат) з витратами 5,3 м3/год відводиться через перміатний колектор до збірника перміата а менша частина технологічного потока (концентрат) направляється під тиском 0,8 мПа на другу ступінь концентрування, позиція (9) де відповідно розділяється на потік перміата, витрати якого складають 1,3 м3/год, який об'єднується з потоком перміата від першого ступеня на загальну продуктивність 6.7 м3/год та потік концентрата з витратами 0,4 м3/год, який відводиться на систему подальшого очищення від домішок.

Потік перміата надходить до ємності позиція (10). Проектом передбачений вузол хімічної відмивки поверхні мембран, який складається із ємкості приготування розчинів хімічних реагентів позиція (13) та промивного насоса, позиція (15) напрямок закачування промивних розчинів протилежний робочому напрямку руху пом'якшеної води. Виходячи з розгляду схеми вузла знесолення контролю та керуванню можна піддати наступні параметри: тиск, перепад якого повинен фіксуватись після кожного ступені знесолення, витрати перміата по ступеням, контроль якості знесолення води та рівень у ємності перміата. Нижче наведена таблиця норм технологічного режиму та допустимі зничення відхилення величин від допустимих значень.

Таблиця 3.1.1 Норми технологічного режиму

N п/ п	Найменування об'єкту	Найменування технологічного параметра	Одиниця вимірювання технологічноно параметра	Номінальне значення параметра	Граничне відхилення параметра
1	Ємність вихідної води	Рівень	м	20-80 %	0,1
2	Механічний фільтр	Тиск Витрата Час розпушення	Па м3/год хвилин	0,6 7,83 20	0,06 0,8 0,2
3	Йонообмінний фільтр	Тиск Час регенерації Концентрація регенераційного розчина	Па Хвилин Відсотки	0,6 39 10	0,06 0,39 0,1
4	Солерозчинник	Концентрація	Відсотки	26	0,13
5	Ємність пом'якшеної води	Рівень	м	20-80 %	0,1
6	Апарат Зворотнього осмосу	Температура Електропровідність Тиск Витрати перміат: перша ступінь друга стутінь	0С Мксм/см Па м3/год	5-30 5 1,0 5,3 1,3	1 1 0,05 0,5 0,5
7	Ємність знесоленої води	Рівень	м	20-80 %	0,1

3.2 Розробка системи керування технологічним процесом

3.2.1 Аналіз технологічних величин

В залежності від об'єму автоматизації та ступеня участі оператора розрізняють три рівні автоматизації: поопераційне керування, напівавтоматичне керування та комплексна автоматизація, в данному випадку здійснюється комплексна автоматизація. Для її забеспечення необхідно одночасно здійснювати: регулювання - рівня води у ємностях, витрат на розпушення та відмивку, концентрації та швидкості проходження регенераційних розчинів, що натходять до фільтрів. Дискретне керування, що являє собою складання технологічних ліній для проведення операцій по відновленню фільтрів та нейтралізації стічних вод, контроль за технологічними параметрами та контроль за якістю обробленої води по ступенями. Також необхідно забеспечити розподілення навантажень по фільтрам, вмикання та вимикання фільтрів із резерва, вибір необхідних програм відновлення за результатами роботи фільтрів. Якщо виконати висунуті вимоги, то відбувається зкорочення часу відновлення фільтрів, яке забеспечується за рахунок скорочення часу, витраченого на складання технологічних ліній для проведення операцій по відновленню фільтрів. Для порівняння при виконанні однієї операції вручну персонал затрачує 6-10 хвилин. При автоматичному керуванні час на складення технологічних ліній для однієї операції по відновленю йонообмінного фільтра складає 2-3 хвилини. Таким чином досягається приблизно 20-35 хвилин економії часу при регенерації фільтрів та досягається підвищення часу роботи фільтрів на протязі року, і забеспечується інтенсифікація роботи фільтрувального обладнання при скороченні витрат часу на його експлуатацію, з'являється можливість зменшити кількість робочого персоналу.

Розглянемо більш детально принцип роботи основних апаратів головних технологічних вузлів для аналізу технологічних величин та визначення задач контролю та керування технологічним процесом. Першою частиною технологічної схеми є механічна фільтрація води, головним апаратом є механічний фільтр, Принцип дії фільтра наступний: вихідна вода під тиском 0,6 мПа надходить у фільтр, проходить крізь шар зернистого фільтруючого матеріалу у напрямку з гори вниз. Зважені часточки затримуються фільтруючим матеріалом а освітлена вода збирається з нижньої збірно-розподільчої системи та відводиться із фільтра. Робочий цикл закінчується при досягненні одного із наступних параметрів: різниця тисків на вході та виході з фільтра чи освітлення певної кількості води. У першому випадку робота фільтра контролюється за різницею манометрів встановлених на трубопроводах води, що надходить на освітлення та освітленної води. У другому випадку фіксується сумарна кількість обробленої води за фільтрациклом. По закінченню робочого цикла фільтр відмикається від робочої магістралі для відмивки фільтруючого матеріала від затриманих механічних домішок. Відмивка відбувається тільки водою чи водою разом з зтиснутим повітрям у напрямку протилежному робочому до моменту різкого просвітлення відмивної води у дренаж. Після закінчення відмивки фільтр вмикається робочу магістраль, перший фільтрат скидається у промислову каналізацію.

Механічні фільтри можуть знаходитись у стані: робота, відновлення, резерв. Автоматизована система керування механічними фільтрами необхідна для автоматичного перемикання фільтрів з одного стану в інший, проведенню всіх операцій по відновленню фільтруючого матеріалу, шляхом її розпушення та відмивки а також для контроля за якістю проведення операцій по відновленню фільтруючого шару та достовірності виконання заданих системою завдань. Найбільший економічний ефект при автоматизації механічних фільтрів досягається за рахунок забеспечення максимальної інтенсифікації їх роботи. При цьому фільтри повинні мати оптимальну тривалість фільтроцикла.

Об'єм автоматизації механічних фільтрів передбачає автоматичне проведення наступних операцій: від'єднання фільтра від робочої магістралі при його засміченні та переведення фільтра у режим відновлення чи резерв, випускання повітряного прошарку, відмивки фільтрів разом із повітрям ( 3-5 хвилин при питомих витратах води 6-7 л/см2 і повітря 10 л/см2); відмивка із заданими витратами води, близько до 12 л/см2, скидання першого фільтрата, вмиканням фільтра в робочу лінію після відновлення.

Для вирішення питань керування механічними фільтрами необхідна наступна схема, основними елементами якої є: технологічний об'єкт керування, система контроля, система дискретного керування, сиситема автоматичного регулювання, виконуючі механізми, система надання візуальної інформації про стан процесу ( мнемосхема, технологічна та аварійна сигналізація). До об'єкта керування входять механічні фільтри, вузол відновлення разом із запірною та регулюючою арматурою. Система контроля надає інформацію системам автоматичного регулювання , дискретного керування па оператору. До неї входять датчики і прилади витрат та тиску, приводи арматури та ін. Система автоматичного регулювання включає в себе два регулятора: витрат відмивної води та повітря, зміна завдань яким забеспечується системою дискретного керування чи оператором. Система дискретного керування реалізує алгоритм відновленя механічних фільтрів та являє собою програмний прилад, що виконує функції логічного керування. Система задає послідовність та тривалість операцій відновлення, порядок роботи блокувань, програму автоматичного контроля технологічних параметрів, змінює завдання регуляторам, періодично надає інформіцію оператору, перемикає фільтри із стана робота в стан відновлення чи навпаки.

Другою частиною технологічної схеми знесолення води є вузол пом'якшення, головним апаратом якої є протитечний йонообмінний натрій катіонітовий фільтр, принцип його роботи наступний: пом'якшена вода подається на верхню дренажно-розподільчу сиситему, фільтрується крізь шар катіоніта та відводиться нижньою дренажно-розпридільчою системою у збірний колектор. Після пропускання заданого об'єму води фільтр відмикається від головної магістралі для під'єднання його до лінії подачі регенераційного розчина та відмивної води, яка, в свою чергу, частково знесолена. Регенерація фільтра відбувається наступним чином, виходячи із конструкції: спочатку подається регенераційний розчин, з концентрацією 10 відсотків у напрямку протилежному робочому, продукти регенерації відводяться через середню дренажно-розподільчу систему, таким чином, у фільтрі створюється нерухомий шар катіоніта між нижньою та середньою дренажною системами. Над середньою дренажною системою завантажений шар катіоніта товщиною 0,4 м, який використовується у якості додаткового механічного фільтра. Після проходження регенераційного розчина у фільтр подається пом'якшена відмивна вода у напрямку аналогічному проходженню регенераційного розчина і також відводиться через середній дренаж. На останок у фільтр подається пом'якшена вода на розпушення шару катіоніта над середнім дренажем, розпушуюча вода відводиться через верхню дренажну систему.

Для здійснення комплексної автоматизації технологічна схема йонообмінного устаткування повинна мати певний набір властивостей, які дозволяють виконати необхідний рівень автоматизації при економічно обгрунтованому оснащенні апаратурою контролю, регулювання та керування. Найважливішою із перелічених вимог є кількість програм та вузлів відновлення фільтрів, схеми під'єднання фільтрів до загальних магістралей, компонування фільтрувального обладнання, насосів та інших елементів технологічної схеми.

Для автоматичної роботи схеми необхідно контролювати наступні процеси та операції:

розпушення катіонітових фільтрів, що забезпечується підтримкою заданного проміжку часу, витрат води на розпушення;

приготування регенераційних розчинів заданної концентрації та проходження їх крізь фільтр із заданною швидкістю протягом встановленого проміжку часу, необхідних витрат води на розведення регенераційних розчинів і вмиканні та вимиканні насосів-дозаторів з постійною подачею необхідного об'єму реагентів;

проведення операцій відмивки із заданною швидкістю завантаження відмивної води, що забеспечується підтримкою необхідних витрат води на протязі встановленого розрахунком та відкоректованого пуско- налагоджувальними роботами часу;

регулювання продуктивності хімічно знесолюючої схеми, що забезпечується підтримкою в ємностях пом'якшеної води і шляхом дискретного вмикання та вимикання одного із двох насосів частково знесоленої води у сполученні із змінами технологічних ліній проходження обробленної води;

при переході від однієї операції відновлення до іншої у заданій алгоритмом керування послідовності та відповідного вмикання та вимикання відповідних елементів технологічної схеми;

окрім автоматичного проведення перерахованих технологічних процесів і операцій автоматизована система керування повинна надавати можливість оператору дистанційно керувати усіма перерахованими технологічними операціями, у системі керування слід також забезпечити можливість проведення закінчення операцій не тільки за часом а і за прямим технологічним параметром ( електропровідність обробленої води).

при порушеннях технологічного режиму оператору повинні надаватись сигнали, що свідчать про порушення технологічного процесу та місця цого знаходження, сигнал про порушення повинен візуально виводитись на табло аварійної сигналізації та супроводжуватись звуковим сигналом, місце збою повинно виділятись на мнемосхемі. До аварійних сигналів належать: відхидення витрат промивної води, концентрації регенеранта, підвищення або зниження рівня рідин у ємкостях, підвищена електропровідність пом'якшеної води після відповідної обробки;

при виникненні відхилень від технологічного режима відбувається автоматичний виклик відповідної ділянки мнемосхеми, на якій пільсуючим світлом вказується параметр відхилений від норми;

блокування забеспечує вимикання насосів при перевищенні рівня води у відповідних ємностях, та переведенні агрегата пом'якшення води на 50 відсоткову потужність;

блокування забеспечує зворотне перемикання технологічних ліній при усуненні відхилень та виходу на нормальний технологічний режим роботи ;

блокування повинно також забезпечувати вимикання насосів-дозаторів при підвищенні концентрації регенераційного розчина вище встановлених норм та при зниженні витрат води на розведення регенераційного розчина нижче норми;

блокування також повинне забезпечувати зачинення дренажних клапанів при підвищенні витрат розпушуючої води вище вснановлених норм.

Третьою частиною технологічної схеми є вузол знесолення води, що здійснюється методом зворотнього осмоса, головним апаратом схеми є мембраний модуль, принцип його роботи наступний: підготовлена вода надходить до модуля у якому рухаючись в продольному напрямку протиснюється крізь напівпроникну мембрану у вигляді спіралі, що досягається зкрученням мембрани у декілька шарів, вода поступово частково під дією тиску проходить крізь мембрану та знесолена вода натходить у збірний колектор і відводиться із модуля а більша частина подаваємої води відводиться із модуля та частково домішується у потік вихідної води для створення рециркуляції та збільшення продуктивності мембран.

Завданням автоматизації зворотньоосмотичного агрегату є підтримання декількох заданих технологічних параметрів на заданому рівні з урахуванням взаємозалежних параметрів попередніх технологічних вузлів та іх складної залежності. Якість кінцевого продукта (перміата) залежить від концентрації , температури та значення робочого тиску вихідної води а також зміни напівпроникних властивостей мембран при їх тривалій експлуатації. Найважливішою є регулювання тиску середовища у модулі. При комплексній автоматизації необхідно забезпечити виконання наступних задач автоматичного керування:

автоматичне вмикання технологічного вузла за допомогою заданого алгоритма або дистанційно оператором при надходженні відповідних сигналів від контролера;

скидання перміата невідповідної якості, при перевищенні норм солевмісту у вихідному продукті в період автоматичної роботи ти при дистанційному керуванні;

контроль основних параметрів у вихідному продукті - солевміст, тиск та температура вихідного розчина, для відповідної поправки на електропровідність, витрат основних технологічних потоків, перепаду значення тиску після кожного ступеня знесолення, для контролю відкладень солей на робочій поверхні мембран, приготування регенераційних, промивних та консервуючих розчинів заданої

концентрації з послідуючим завантаженням їх до мембранних модулів, необхідної послідовності проведення операцій по відновленню робочих характеристик мембранних моделей та часом їх виконання, контроль рівня перміата у ємності запасу перміата та вимикання насосів подачі води на модулі при перевищенні рівня перміата вище заданого, контроль вихідного тиску води, тиску концентрата та перміата;

для забезпечення надійності роботи мембранних модулів також необхідно мати змогу отримувати попереджувальні сигнали від системи про наявність аварійної ситуації, можливими варіантами технологічної ситуації, що може мати місце при порушенні технологічного режима та варіанти виходу з аварійної ситуації;

чутливою технологічною частиною зворотньоосмотичної системи є також тиск матеріальних потоків, а саме потока живильної води, знесоленої води (перміата) та концентрата (частина живильної води, що містить підвищену концентрацію солей в порівнянні з потоком живильної води), тому для попередження виходу мембранних модулів з ладу система повинна вчасно повідомити оператора про відхилення вищезазначених параметрів з можливими варіантами налагодження роботи зворотньоосмотичної системи та виходом на нормальний технологічний режим;

найбільш відповідальним матеріальним потоком є тиск перміата, так як при його підвищенні можливе розшаровування мембран за рахунок протидії тиску перміата, що недопустимо, також підвищення тиску перміата може свідчити про перевищення встановленого технологічним регламентом рівня витрат живильної води, що в свою чергу може призвести до погіршення якості кінцевого продукту (підвищення електропровідності знесоленої води), тому при відхиленнях система повинна вчасно та цілеспрямовано відреагувати наступним з можливих варіантів: зменшення продуктивності системи на 50 відсотків з подальшим налагодженням та виходом на заданий режим або відмиканням насоса подачі живильної води у випадку подальшого зростання тиску;