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1、毕业设计（论文）开题报告姓 名 专业 班级学 号 指导教师 题目类型题 目 某铝厂预热发电用水处理控制系统（反渗透部分自动控制）一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）(一)选题背景为提高发电用蒸汽锅炉的生产效率、延长其使用寿命，锅炉用水需经过过滤、软化、及脱盐等特殊工艺处理，使水质达到特殊要求。本设计选题于某铝厂预热发电项目背景下的水处理电气控制系统设计。截取反渗透脱盐处理部分的自动控制系统设计。反渗透水处理技术是采用先进的反渗透膜料对原水进一步净化和脱盐处理。对其控制既要考虑产水水质，又要考虑生产效率等问题。(1) 渗透：是指稀溶液中的水分子
2、自发地透过半透膜进入浓溶液的过程。(2) 渗透压：是指某溶液在自然渗透过程中，浓溶液液面不断升高，稀溶液液面相应降低，直到两侧形成的水柱压力抵消了水分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透达到平衡点，此时的液柱高差称为该溶液的渗透压。(3) 反渗透：渗透平衡时，如果在浓溶液侧施加一个压力，那么浓侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透相反，故叫反渗透（RO） 。图 1.1 反渗透的基本原理(4) 渗透压的计算：渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度而与半透膜本身无关。计算公式如下（仅适用于稀溶液）：CRT 渗透压C 离子浓度差R 气体常数T 绝对温度(5) 影响反渗透性能
3、的因素：产水通量和脱盐率是反渗透过程中的关键参数，针对特定系统条件，水通量和脱盐率主要受压力、温度、回收率、进水含盐量和 pH 值的影响。基本关系式 1、产水率： dPAKWQ/2、盐通量： CS/(6) 反渗透预处理的选择： 反渗透预处理的必要性：反渗透的预处理是为了保证膜组件良好的设计性能和长时间的安全稳定运行、保证膜的使用寿命。 反渗透预处理解决的问题：解决反渗透系统的污堵结垢和膜本身发生化学变化。 污堵：有机物、胶体在膜表面上的沉积。 结垢：部分盐类的浓度超过其溶度积在膜表面的沉淀，例如碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氟化钙、磷酸钙等。 膜本身发生化学变化：使 TFC 膜的胺基受氧化而
4、破坏、受到强酸强碱的溶解等。 (7) 反渗透系统的设计步骤： 考虑进水水源、水质，进水和产水流量以及所需的产水水质。 选择系统排列和级数。 膜元件的选择。 膜平均通量的确定。 计算所需的元件数量。 计算所需的压力容器数。 段数的确定。 确定排列比。 分析和优化膜系统。 运用反渗透计算软件进行系统模拟运算。（二）研究意义反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为 10A 左右） ，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达 97%-98%） 。反渗
5、透是目前高纯水设备中应用最广泛的一种脱盐技术，它的分离对象是溶液中的离子范围和分子量几百的有机物；反渗透（RO） 、超过滤（UF） 、微孔膜过滤（MF）和电渗析（EDI）技术都属于膜分离技术。二级反渗透装置是借助压力使水分子强迫透过对水分子有选择透过作用的反渗透膜，即是反渗透净水的原理，这种装置为反渗透装置根椐各种物料的不同渗透压，可以大于渗透压的反渗透法进行分离、提取、纯化和浓缩。反渗透技术应用很广如电子、医疗、食品、锅炉补给水等工业中纯水、超纯水的制备，太空水、蒸馏水的制备及啤酒和饮料用水的净化，高压锅炉补给水的预脱盐处理，海水、苦咸水的脱盐淡化，制药、轻纺、化工、食品等工业用于分离、浓缩
6、、液体脱色为目的的工艺，其它以分离细菌、热源、胶体微粒及有机物为目的的分离过程等反渗透技术在美国、日本的研究应用较早。我国的反渗透研究始于 1965 年，而 1967 年开始的全国海水淡化会战则为 CA 不对称反渗透膜的开发打下了良好的基础。因此我国对反渗透的开发与国外起步时间相差不大。但事实上由于原材料及基础工业条件限制，生产的膜元件性能偏低，生产成本高，还没有形成规模化生产。而对超滤的研究探索则开始于 70 年代初。近年来反渗透技术在我国已得到广泛应用。反渗透技术最初只用于海水淡化，后来逐步扩大到苦咸水淡化、食品加工、医药卫生、饮料净化、超纯水制备等方面，产生了很高的经济效益。（三）毕业设
7、计的主要参考文献和技术资料(1) 自控工程设计类手册(2) 产品样本和技术资料（有英文）(3) 编程手册（有英文）(4) AUTOCAD 手册(5) 电气产品样本和技术资料(6) 电气工程师手册(7) 程序设计介绍书籍(8) 相关期刊论文(9) 电气符号标准手册(10) 工控网 西门子（欧姆龙、施耐德等）公司网站二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程设计内容：原水到达原水电磁阀，电磁阀开，原水流入原水箱内。原水箱内的水通过原水泵流经纤维球过滤器罐体，将水质中泥沙过滤在其中。过滤后的水流入活性炭过滤器罐体，活性炭吸附微笑颗粒。预处理后的水通过泵的开
8、启流入到过滤器内，将大于 5um 的颗粒过滤。过滤器过滤后的水经过高压泵的引导使其流入反渗透装置，反渗透相当于半透膜，将浓度高的水排除。为了防止反渗透内结垢，在预处理阀管道后插接加碱装置后进入反渗透装置。反渗透后的水流入中间水箱内，中间水箱内水经过中间水泵的引导到达 EDI 供水泵。在中间水泵后插接 PH 测量装置和电导测量。检测后的水经过除盐水箱使其流入纯水箱。设计思想：本控制系统目标是实现整套水处理系统的全自动运行，实现无人化管理。主要设计体现为：(1) 原水箱高低液位控制，液位低于高液位时，自动向水箱中注水。(2) 砂滤器由自动控制阀进行时间控制，当达到设定的时间时，自动进行反洗，反洗结
9、束后自动重新投入运行。(3) 活性炭过滤器也由自动控制阀进行时间控制，当达到设定的时间时，自动进行反洗，反洗结束后自动重新投入运行。(4) 反渗透装置设置一个就地控制箱，在控制箱上可实现设备的全自动和手动模式的相互切换，在就地控制箱上也可读出反渗透系统有关工艺运行参数，如原水电导、一级反渗透产水电导、二级反渗透进水电导、二级反渗透产水电导等。(5) 一级高压泵和二级高压泵都为变频启动。(6) 反渗透自动过程： 一级反渗透设备自动开机条件：原水箱液位高于低位且中间水箱液位低于低位时，一级反渗透设备自动开机。 一级反渗透设备自动停机条件：原水箱液位低于低液位或中间水箱液位高于高位时，一级反渗透设备
10、自动停机。 二级反渗透设备自动开机条件：中间水箱液位高于低位且产品水箱液位低于低位时，二级反渗透设备自动开机。 二级反渗透设备自动停机条件：中间水箱液位低于低位或产品水箱液位高于高位时，二级反渗透设备自动停机。 一级反渗透设备停机自动纯水冲洗。(7) 阻垢加药系统计量泵与一级高压泵联锁启动。(8) pH 调节系统计量泵与二级高压泵联锁启动。(9) 一级和二级反渗透高压泵出口设高压保护。(10) 系统化学清洗为手动控制。技术方案设计：系统工艺框图如下：反洗泵置水泵原水泵正洗泵过滤装置反渗透装置 清洗水箱中间水箱EDI 供水泵除盐水箱除盐水泵气洗泵高压泵清水箱手动自动转换功能手动操作方式主要用于应
11、急或检修，以保证生产供水需求自动操作方式：平时正常工作普遍采用的方式，其整个工作过程不需要人员干预，全自动运行。毕业设计（论文）的主要内容、功能及技术指标：1、 毕业设计（论文）的主要内容(1)根据制水工艺，对高压泵、清洗泵、加药泵等泵类负载实现自动控制。(2) 对反渗透（3 个/套）装置各阀的开度自动控制。2、 设计实现的主要功能（1）双电源自动切换功能（2）自动、手动选择功能（3）为手动控制系统预留衔接通道（4）一用一备功能（5）高压泵软启动功能3、 主要参数、技术指标、工艺要求（1）高压泵：18KW 380VAC 清洗泵 2.2KW 380VAC（2）电动阀：220VAC 0.1A 开度
12、可控（3）流量：030 吨/时 分辨率 0.1 吨/时（4）电导 （范围和分辨率自定）毕业设计（论文）工作进度安排 周次 设 计 内 容 起止日期 备注1 了解及熟悉设计任务工艺及控制要求2 查找技术资料 根据工艺及控制要求确定控制系统方案3-4 编写开题报告、控制系统仪表、控制器、电器等选型5-6 硬件设计、绘制硬件图纸、相应部分设计说明书编写7-8 软件设计、相应部分设计说明书编写9 硬件及软件设计部分完善、编写设计说明书等文件10 完成图纸的绘制及文件编制、校对，递交初稿11 完成图纸的绘制及文件编制、校对，做好毕业设计的答辩准备12 毕业答辩指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日
