朱鵬曜 孫 昕 李藝榮

(沈陽(yáng)工學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

1 設(shè)計(jì)背景

為了應(yīng)對(duì)人們對(duì)淡水的需求，在我國(guó)大量開(kāi)采地下水和建立蓄水工程并沒(méi)有解決我國(guó)淡水總資源緊缺的問(wèn)題。所以，海水淡化這個(gè)方法是有希望解決我國(guó)水資源緊缺的一種方法。海水淡化即利用海水脫鹽生產(chǎn)淡水，是實(shí)現(xiàn)水資源利用的開(kāi)源增量技術(shù)，可以增加淡水總量，且不受時(shí)空和氣候影響，水質(zhì)好、價(jià)格漸趨合理。海水淡化主要是為了提供飲用水和農(nóng)業(yè)用水，并且，食用鹽也可以作為副產(chǎn)品被生產(chǎn)出來(lái)，有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 設(shè)計(jì)原理

在S7-1200PLC軟件的使用中，各種變量的設(shè)置共有375個(gè)，其中還大量運(yùn)用了計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、比較指令等PLC指令，并將PLC程序與WinCC畫(huà)面相結(jié)合進(jìn)行仿真運(yùn)行。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)由10個(gè)主要的頁(yè)面組成，包括海水淡化主頁(yè)面、取水系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、一級(jí)反滲透、二級(jí)反滲透、三級(jí)反滲透、四級(jí)反滲透、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、監(jiān)控界面以及重金屬海水處理。在主頁(yè)面中，我們還設(shè)有使用說(shuō)明，供操作人員參考，以方便其快速掌握整個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，在主頁(yè)面中也可以由各個(gè)監(jiān)控按鈕轉(zhuǎn)到各個(gè)閥門、泵或者儲(chǔ)水罐的監(jiān)控界面，并設(shè)置報(bào)警燈，當(dāng)報(bào)警燈顯示為紅色時(shí)，說(shuō)明發(fā)生故障，使工作人員可以很快地找出錯(cuò)誤并解決。

在PLC編程方面利用各種傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的泵、閥門、聚合物、按鍵等物理量的變化結(jié)合PLC中的加、減計(jì)數(shù)器，時(shí)間繼電器，比較器等數(shù)據(jù)塊對(duì)各種物理量進(jìn)行判斷以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行下一步的進(jìn)程。海水淡化主頁(yè)面PLC程序由圖1所示。

在WinCC監(jiān)控界面方面對(duì)PLC監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的顯示，即可以總覽整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，也可以單獨(dú)查看某一部分的具體數(shù)據(jù)。當(dāng)其中某些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)顯示出異常數(shù)據(jù)和發(fā)生故障的位置。海水淡化主頁(yè)面由圖2所示。

圖1 海水淡化主頁(yè)面PLC程序

在本項(xiàng)目中，我們利用一級(jí)反滲透、二級(jí)反滲透、三級(jí)反滲透、四級(jí)反滲透(一級(jí)反滲透和二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)反滲透原理相同，以一級(jí)反滲透界面為例，如圖3所示)使海水從反滲透膜的高壓側(cè)流向低壓側(cè)，并加上反洗泵使海水可以反復(fù)反滲透，從而可以更好地洗去海水中的有害物質(zhì)和雜質(zhì)。

圖2 海水淡化主頁(yè)面

圖3 一級(jí)反滲透界面

3 結(jié)論

目前，我國(guó)海水利用技術(shù)相對(duì)還不太成熟，但已建成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的千噸級(jí)和萬(wàn)噸級(jí)示范工程，是完全獨(dú)立掌握海水淡化技術(shù)的少數(shù)國(guó)家之一。反滲透技術(shù)是21世紀(jì)海水淡化的主要方法，因?yàn)榉礉B透海水淡化具有投資費(fèi)省、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及人口的迅速增長(zhǎng)和集中，世界各國(guó)對(duì)水的需求日益增加，而地球上的淡水資源非常有限，淡水資源缺乏已成為全球性的問(wèn)題。在尋求淡水資源方面各國(guó)紛紛將目光投向大海。所以海水淡化技術(shù)就顯得十分重要。

總而言之，我國(guó)海水淡化事業(yè)正在高速發(fā)展，但是我們也應(yīng)看到中國(guó)海水淡化雖基本具備了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展條件，研究水平及創(chuàng)新能力、裝備的開(kāi)發(fā)制造能力、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成等方面與國(guó)外仍有較大的差距。但有差距就代表著有提升空間，在海水淡化全面發(fā)展的國(guó)際大潮下，具有良好的發(fā)展前景。