Ecosoft INOX MO3 8″ omgekeerde-osmosesysteem met Siemens-controller

De Ecosoft MO3TISIEM is een industriële omgekeerde-osmosesysteem dat is ontworpen voor betrouwbare productie van gezuiverd water. Het combineert efficiënte prestaties, digitale bediening en een duurzame roestvrijstalen constructie.

Het systeem kan worden geïntegreerd in een bovenliggend fabrieksnetwerk voor monitoring en besturing van technologische processen via SCADA of BMS.

De Siemens S7-1200 ondersteunt robuuste netwerkverbindingen via geïntegreerde PROFINET, waardoor hij geschikt is voor integratie in fabrieksbrede SCADA-systemen en geavanceerde bewaking op afstand. Dankzij het modulaire ontwerp kunnen operators indien nodig gespecialiseerde I/O-modules of communicatieprocessors toevoegen.

Systemen met de Siemens-controller bevatten ook meer instrumentatie, zoals geleidbaarheidssondes voor voedingswater en permeaat, elektronische manometers, elektronische flowmeters en elektronische temperatuursensoren. Native integratie met HMI-touchscreens met hoge resolutie maakt het mogelijk om membraangegevens in realtime weer te geven en geeft de operator meer gedetailleerde procescontrole.

Beide controllertypes kunnen standaardtaken voor omgekeerde osmose uitvoeren. De Siemens PLC is beter geschikt voor industriële projecten waarbij integratie, flexibiliteit en geavanceerde monitoring belangrijk zijn. De OC5000- en OC6000-controllers zijn een compactere en kostenefficiëntere oplossing voor standaard waterbehandelingssystemen waarbij fabrieksbrede netwerkintegratie niet vereist is.

Modellen met een Siemens-controller bevatten meerdere extra instrumenten. De geleidbaarheidscel voor voedingswater, CE-01 op het piping- en instrumentatiediagram, en de geleidbaarheidscel voor permeaat, CE-02, meten continu opgeloste stoffen om de waterkwaliteit te helpen monitoren.

De hydraulische prestaties worden bewaakt door twee elektronische flowsensoren, EFI-01 en EFI-02, op de permeaat- en concentraatleidingen. Het systeem is ook uitgerust met elektronische druktransmitters, EPI-01 tot EPI-04, die de druk vóór en na de sedimentfilters, aan de inlaat van de membraanvaten en op de concentraatleiding bewaken.

Een elektronische temperatuursensor, ET-01, is geïnstalleerd op de permeaatleiding en levert gegevens over de permeaattemperatuur.

De druksensoren vóór en na het sedimentfilter worden gebruikt om drukval te monitoren. Naarmate zand, roest, kalk en andere deeltjes zich ophopen, neemt de filterweerstand toe. De inlaatdruk blijft vergelijkbaar, terwijl de uitlaatdruk daalt.

Als de drukval over het sedimentfilter stijgt tot 0,6–0,8 bar, moet het filter worden vervangen. Als de druk na het sedimentfilter onder 2 bar daalt, wordt de lagedrukschakelaar geactiveerd en gaat het systeem in storingsmodus.

Als de lagedrukschakelaar defect of uitgeschakeld is, krijgt de pomp mogelijk niet genoeg water. Een druk onder 2 bar kan cavitatie veroorzaken. Geen druk kan drooglopen veroorzaken, waardoor de interne onderdelen van de pomp binnen enkele minuten beschadigd kunnen raken. Als het drukverschil plotseling tot nul daalt terwijl de flow hoog blijft, kan dit wijzen op mechanische schade aan het filter. In dat geval moet het filter worden vervangen.

De druksensor tussen de pomp en de membraanbehuizing is het belangrijkste instrument voor het monitoren van de werkdruk die op het membraan wordt toegepast. Deze sensor werkt binnen een bereik van 0–16 bar.

De vereiste druk kan worden ingesteld op de frequentieregelaar. Wanneer de sensor de ingestelde waarde meet, regelt de frequentieregelaar de pompsnelheid om de vereiste druk te behouden.

De hogedruksensor die na de membraanbehuizingen is geïnstalleerd, bevindt zich op de concentraatleiding. Hij bewaakt de hydraulische weerstand in de membraanelementen en ondersteunt een veilige werking van het filtratieproces.

De sensor vóór het membraan toont de druk die op het systeem wordt toegepast. De sensor na het membraan toont de restdruk van het concentraatwater voordat het door de concentraatregelklep stroomt. Met behulp van beide meetwaarden kan de Siemens S7-1200-controller de drukval over de membraanstapel weergeven.

Drukval is een van de belangrijkste indicatoren voor scaling of fouling. Als de drukval tussen inlaat en uitlaat met 10–15% toeneemt, kan dit erop wijzen dat de feed spacers in het membraan verstopt raken door minerale afzettingen of biologisch materiaal. De operator kan dan bepalen of chemische reiniging nodig is.

Er zijn twee geleidbaarheidscellen: CE-01 op de voedingswaterleiding en CE-02 op de permeaatleiding, zoals weergegeven in het piping- en instrumentatiediagram.

De geleidbaarheidscel voor voedingswater meet de elektrische geleidbaarheid van het inkomende water en geeft een basiswaarde voor de totaal opgeloste stoffen die het systeem binnenkomen. De geleidbaarheidscel voor permeaat meet de permeaatkwaliteit en helpt te bevestigen dat het omgekeerde-osmoseproces zouten effectief verwijdert.

Een stijging van de permeaatgeleidbaarheid bij CE-02 kan wijzen op membraanschade, scaling of de noodzaak van chemische reiniging. CE-01 en CE-02 werken meestal binnen een vergelijkbaar bereik van 0–2000 mg/L. Indien nodig kunnen de sensoren worden aangepast aan specifieke procesbehoeften. Zo kan aan de inlaat van het voedingswater een sensor met een bereik tot 4000 mg/L worden geïnstalleerd, terwijl aan de permeaatuitlaat een gevoeligere sensor tot 200 mg/L kan worden gebruikt.

Er zijn twee elektronische flowindicatoren: EFI-01 op de permeaatleiding en EFI-02 op de concentraatleiding, zoals weergegeven in het piping- en instrumentatiediagram.

EFI-01 meet het volume gezuiverd water dat door de membranen wordt geproduceerd. EFI-02 bewaakt het volume concentraat dat naar de afvoer wordt geleid. Samen helpen deze meetwaarden de operator om de hydraulische balans en efficiëntie van het systeem te beoordelen.

De controller toont deze gegevens op het scherm. Door de flowmetingen te analyseren, kan de operator veranderingen in de systeemprestaties detecteren. Zo kan een afname van de permeaatflow bij EFI-01 wijzen op membraanfouling.

De analoge 4–20 mA-niveausensor is niet inbegrepen in het standaardpakket. Hij kan echter in de permeaatopvangtank worden geïnstalleerd als monitoringapparaat voor de Siemens S7-1200-controller.

In tegenstelling tot een eenvoudige vlotterschakelaar die alleen aan/uit-signalen geeft, levert een analoge niveausensor de operator continue gegevens over het exacte waterniveau en het beschikbare volume in de tank.

Frequentieregeling van de hogedrukpomp biedt meerdere technische en operationele voordelen. Het helpt het systeem om stabiele druk of permeaatflow te behouden bij veranderende bedrijfsomstandigheden, zoals veranderingen in de voedingswatertemperatuur of geleidelijke membraanfouling.

In een standaardsysteem draait de pomp op volle capaciteit. Met een frequentieregelaar werkt de pomp alleen zo snel als nodig is om aan de actuele drukvraag te voldoen. Dit kan het energieverbruik verlagen, de bedrijfskosten verminderen en de mechanische belasting van systeemcomponenten beperken.

De klant profiteert ook van stillere werking, stabielere waterkwaliteit en een langere levensduur van de apparatuur.

De watertemperatuursensor op de permeaatleiding is belangrijk omdat de membraanpermeabiliteit verandert met de temperatuur. Wanneer het water kouder wordt, kan een hogere druk nodig zijn om dezelfde flow te behouden.

Wanneer de operator temperatuurgegevens vergelijkt met druk- en flowmetingen, wordt het gemakkelijker om te begrijpen of een lagere output wordt veroorzaakt door seizoensgebonden afkoeling van het water of door membraanfouling. Dit helpt de operator betere handmatige aanpassingen te doen aan de werkdruk en klepstanden om een stabiele productie te behouden.

De gegevensuitwisseling in dit systeem is voornamelijk gebaseerd op het PROFINET-protocol. Deze industriële standaard maakt communicatie mogelijk tussen de Siemens S7-1200-controller en het Siemens KTP700 Basic HMI-paneel.

Het systeem is ook ontworpen voor integratie op hoger niveau in gebouwbeheersystemen via SCADA- of BMS-systemen. Dit ondersteunt monitoring en bediening op afstand over meerdere bedrijfsniveaus.

Druk-, temperatuur-, geleidbaarheids- en flowsensoren sturen realtime gegevens naar de controller via analoge en digitale ingangen. De Ethernet-gebaseerde PROFINET-interface synchroniseert belangrijke parameters, zoals pompuitlaatdruk, flowwaarden en TDS-waarden, tussen de lokale HMI en aangesloten supervisiesystemen.

De operator kan de unit beheren vanaf een externe werkplek. Het systeem kan op afstand worden gestopt in een noodsituatie of opnieuw worden gestart als er een softwarematige storing optreedt.

Het SCADA-systeem biedt ook realtime visualisatie van sensorgegevens, waaronder druk, temperatuur en geleidbaarheid. Dit maakt uitgebreide monitoring op afstand mogelijk zonder dat de operator fysiek bij de unit aanwezig hoeft te zijn. Externe toegang ondersteunt een snellere reactie op alarmen en vermindert de behoefte aan interventies op locatie tijdens routinewerking.

Het Siemens SIMATIC HMI KTP700 Basic-paneel is een centrale touchscreeninterface die realtime bedrijfsgegevens en systeemregelingen weergeeft.

Op het hoofdscherm OPERATE kan de operator de huidige bedrijfsmodus volgen, zoals service, stop, alarm of standby. Het paneel toont ook belangrijke hydraulische parameters, waaronder permeaat- en concentraatflow, permeaattemperatuur en TDS-waarden voor zowel voedingswater als permeaat.

Het display toont het drukprofiel van de unit, inclusief voedingsdruk, druk na de sedimentfilters, pompuitlaatdruk en druk na de membranen. Als een analoge 4–20 mA-niveausensor is aangesloten, kan de HMI het niveau van de permeaattank weergeven. Als een vlotterschakelaar is aangesloten, kan de controller tonen of de tank vol is. De controller kan ook een laag antiscalantniveau weergeven.

Naast monitoring kan de operator via het paneel gemotoriseerde kleppen voor voedingswater, voorwaartse spoeling en permeaatspoeling bedienen. Het paneel kan ook drie alarmmodi weergeven. Deze elementen zijn gecombineerd in één dashboard voor lokaal systeembeheer en snelle diagnose.

De hogere kosten van dit systeem in vergelijking met andere modellen zijn vooral te danken aan het gebruik van industriële componenten, waaronder de Siemens S7-1200-controller en frequentieregeling van de pomp.

Hoewel de initiële investering hoger is, kan de frequentieregelaar de bedrijfskosten verlagen door het stroomverbruik van de pomp aan te passen aan de actuele vraag en de watertemperatuur. Dit helpt onnodig energieverbruik te voorkomen.

De Siemens-controller zorgt voor nauwkeurige monitoring van technische parameters, waardoor de operator de juiste hydraulische balans kan behouden en mechanische belasting kan verminderen die de levensduur van de membranen kan verkorten. Na verloop van tijd kunnen de servicekosten dalen, omdat gedetailleerde monitoring helpt om fouling vroegtijdig te herkennen en tijdige chemische reiniging ondersteunt voordat membraanvervanging nodig wordt.