Ứng dụng tự động hóa trong ngành xử lý nước thải
Ứng dụng tự động hóa trong ngành xử lý nước thải với tích hợp biến tần, PLC, HMI/SCADA và hệ thống cảm biến giúp kiểm soát thiết bị theo nhu cầu thực tế, nâng cao khả năng giám sát và tối ưu vận hành nhà máy xử lý nước thải.
Ứng dụng tự động hóa trong ngành xử lý nước thải
Tích hợp biến tần, PLC, HMI/SCADA và hệ thống cảm biến giúp kiểm soát thiết bị theo nhu cầu thực tế, nâng cao khả năng giám sát và tối ưu vận hành nhà máy xử lý nước thải.
Từ vận hành thủ công đến điều khiển theo nhu cầu thực tế
Trong nhà máy xử lý nước thải, lưu lượng đầu vào và tải hữu cơ có thể thay đổi theo từng thời điểm. Các thiết bị như bơm, máy thổi khí và máy khuấy vì vậy không phải lúc nào cũng cần hoạt động ở cùng một mức tải.
Lưu lượng thay đổi
Hệ thống phải thích ứng với sự thay đổi của lưu lượng nước thải theo từng thời điểm trong ngày.
Tải xử lý biến động
Tải hữu cơ và nhu cầu oxy của quá trình sinh học thay đổi theo điều kiện vận hành thực tế.
Nhu cầu điều khiển
Biến tần, PLC, HMI/SCADA và cảm biến giúp thiết bị phản hồi theo thông số quá trình.
Vì sao sục khí là công đoạn cần được quan tâm?
Trong xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính, quá trình sục khí cung cấp oxy hòa tan cho vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ và hỗ trợ quá trình nitrat hóa.
Theo thông tin tham khảo từ US EPA, sục khí có thể chiếm khoảng 50–60% tổng điện năng tiêu thụ tại một nhà máy xử lý nước thải đô thị điển hình, tùy cấu hình công nghệ và điều kiện vận hành.
Không nên chỉ vận hành máy thổi khí ở tốc độ cố định để đáp ứng tải đỉnh nếu nhu cầu oxy thực tế thay đổi đáng kể trong ngày.
Các thông số cần giám sát
Định luật đồng dạng và cơ sở sử dụng biến tần
Đối với nhiều ứng dụng bơm, quạt và máy thổi khí ly tâm, mối quan hệ giữa tốc độ quay và công suất là cơ sở quan trọng để đánh giá khả năng điều khiển tốc độ bằng VFD.
Ví dụ về mối quan hệ giữa tốc độ và công suất
Theo quan hệ lý thuyết P ∝ N³, công suất tương đối khoảng: 0,8³ = 51,2%.
Công suất tương đối theo quan hệ bậc ba: 0,75³ ≈ 42,2%.
Lưu ý: Đây là quan hệ lý thuyết theo định luật đồng dạng. Hiệu quả thực tế cần được xác định theo đường cong thiết bị, đường cong hệ thống, cột áp tĩnh và chế độ vận hành.
Từ cảm biến đến biến tần và hệ thống giám sát
Hệ thống tự động hóa có thể được xây dựng theo quy mô nhà máy, từ vòng điều khiển đơn giản đến kiến trúc PLC và SCADA tích hợp.
DO / pH / ORP
Flow / Level
Điều chỉnh
tốc độ động cơ
Bơm / Blower
Máy khuấy
HMI – Giao diện vận hành
Cho phép nhân viên vận hành theo dõi trạng thái thiết bị, thay đổi thông số cài đặt phù hợp với quyền truy cập và quan sát các giá trị quá trình tại chỗ.
SCADA – Giám sát tập trung
Thu thập dữ liệu, hiển thị xu hướng, cảnh báo sự cố, lưu trữ lịch sử vận hành và hỗ trợ phân tích dữ liệu của hệ thống xử lý nước thải.
Vai trò của PLC trong nhà máy
PLC tiếp nhận dữ liệu từ hệ thống cảm biến và thực hiện các thuật toán điều khiển đã được lập trình để phối hợp nhiều thiết bị trong nhà máy.
PLC có thể tiếp nhận các tín hiệu:
Các thiết bị có thể được phối hợp điều khiển:
- Bơm cấp và bơm tuần hoàn
- Máy thổi khí
- Máy khuấy
- Van điều khiển
- Hệ thống châm hóa chất
Mô hình phân lớp tự động hóa
ERP và các hệ thống quản lý cấp doanh nghiệp.
Dữ liệu lịch sử, báo cáo, vận hành và bảo trì.
PLC, HMI và SCADA.
Cảm biến, bơm, van, máy thổi khí, máy khuấy và các thiết bị chấp hành.
Các thiết bị có thể ứng dụng VFD
Máy thổi khí
Điều chỉnh tốc độ theo nhu cầu sục khí và tín hiệu phản hồi từ cảm biến DO.
Bơm
Điều khiển lưu lượng và áp suất theo nhu cầu thực tế của hệ thống.
Máy khuấy
Điều chỉnh tốc độ khuấy phù hợp với từng công đoạn và yêu cầu công nghệ.
Thiết bị chấp hành
Phối hợp biến tần với van điều khiển, bơm và các thiết bị khác trong cùng một vòng điều khiển.
Lựa chọn biến tần cần dựa trên điều kiện thực tế
Việc lắp biến tần không đồng nghĩa với việc hệ thống chắc chắn đạt mức tiết kiệm năng lượng theo lý thuyết. Hiệu quả cần được đánh giá dựa trên thiết bị, đường cong hệ thống và chế độ vận hành thực tế.
01. Đường cong hệ thống
Cần xem xét quan hệ giữa lưu lượng, cột áp và tốc độ để xác định vùng vận hành phù hợp.
02. Cột áp tĩnh
Thành phần cột áp tĩnh lớn có thể làm mức tiết kiệm thực tế khác với tính toán theo quan hệ bậc ba thuần túy.
03. Harmonic
Với hệ thống VFD công suất lớn, cần đánh giá chất lượng điện năng và giải pháp hạn chế sóng hài phù hợp.
04. Loại máy thổi khí
Máy thổi khí ly tâm và positive displacement có đặc tính vận hành khác nhau, do đó chiến lược điều khiển cần được lựa chọn phù hợp.
05. Giới hạn vận hành
Cần xác định vùng tốc độ an toàn, giới hạn lưu lượng, áp suất và các điều kiện bảo vệ thiết bị.
06. Tín hiệu phản hồi
Chất lượng và vị trí lắp đặt cảm biến DO, ORP, lưu lượng và các cảm biến quá trình ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của vòng điều khiển.
Các bước triển khai hệ thống tự động hóa
Khảo sát hệ thống
Khảo sát thiết bị, tải thực tế, quy trình công nghệ, tín hiệu điều khiển và yêu cầu vận hành.
Tính toán & lựa chọn
Xác định công suất, dải tốc độ, phương án điều khiển và thiết bị phù hợp.
Lập trình điều khiển
Xây dựng logic PLC, cấu hình VFD và giao diện HMI/SCADA.
Chạy thử & hiệu chỉnh
Kiểm tra tín hiệu, hiệu chỉnh vòng điều khiển và xác nhận các chế độ vận hành.
Giám sát & tối ưu
Theo dõi dữ liệu vận hành và điều chỉnh thông số dựa trên điều kiện thực tế của nhà máy.
Tự động hóa hướng đến vận hành ổn định và có dữ liệu
Điều khiển linh hoạt
Điều chỉnh tốc độ thiết bị theo tín hiệu quá trình thay vì chỉ vận hành ở một điểm cố định.
Giám sát tập trung
HMI/SCADA hỗ trợ quan sát trạng thái thiết bị và các thông số vận hành từ một giao diện tập trung.
Dữ liệu lịch sử
Lưu trữ dữ liệu giúp phân tích xu hướng và hỗ trợ công tác vận hành, bảo trì.
Tối ưu theo nhu cầu
Điều khiển theo nhu cầu thực tế có thể góp phần giảm vận hành dư thừa, tùy thuộc cấu hình hệ thống.
Cần thiết kế hệ thống điều khiển cho nhà máy xử lý nước thải?
Thiên Phú Thịnh có thể tư vấn phương án ứng dụng biến tần, PLC, HMI/SCADA và các thiết bị tự động hóa dựa trên công suất, quy trình công nghệ và điều kiện vận hành thực tế.
LIÊN HỆ TƯ VẤNTHIÊN PHÚ THỊNH – GIẢI PHÁP TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP TOÀN DIỆN
Chuyên cung cấp PLC – HMI – Servo – Biến tần – Tủ điện – Thiết bị tự động hóa chính hãng cho nhà máy và dây chuyền sản xuất
THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA CUNG CẤP
Đa dạng thiết bị tự động hóa công nghiệp chính hãng
CÔNG TY TNHH TỰ ĐỘNG HÓA THIÊN PHÚ THỊNH
Địa chỉ: 1B Tú Xương, Khu phố 1, Tăng Nhơn Phú, TP Hồ Chí Minh, Việt Nam
☎ Hotline / Zalo: 0906 700 386
Email: Thienphuthinh.auto@gmail.com
Xem thêm