Дозирование воды

Точность и стабильность дозирования воды являются важной частью многих технологических процессов, в том числе в таких отраслях как:

  • Пищевая промышленность;
  • Химическая промышленность;
  • Целлюлозно-бумажная промышленность;
  • Топливно-энергетический комплекс;
  • Сельское-хозяйство;
  • Производство строительных материалов;
  • Текстильная промышленность;
  • Водоочистка и водоподготовка.
Рис. 1. Станция весового дозирования воды и жидких мономеров в мельницы и реакторы приготовления цветных чернил, ООО «IQ DEMY», декабрь 2023

Дозирование воды включает в себя регулирование количества химикатов, добавляемых в партию или технологический поток, для поддержания заданной концентрации. Это достигается за счет постоянного мониторинга процесса с помощью приборов, которые автоматически регулируют дозировку химикатов, обеспечивая поддержание необходимого уровня без превышения или занижения дозировки.

Ручное дозирование воды, растворов и реагентов

Функция ручного дозатора заключается в том, что он позволяет проводить дозирование и химическую обработку воды в герметичной системе отопления или охлаждения под давлением.

Дозатор состоит из емкости из нержавеющей стали с впускным (прямым) и выпускным (обратным) кранами, сливным краном и заправочным краном.

Рис. 2. (1) — емкость для дозируемого компонента, (2) — заправочный кран, (3) — воздушный кран,
(4) — кран слива

Дренажный кран слива должен быть подключен к системе водоотведения либо проведен к сливной емкости. Подключение дозатора к системе циркуляции должно быть выполнено таким образом, чтобы в дозаторе был достаточный перепад давления, обеспечивающий достаточный расход по всему объему дозатора.

Ручное дозирование воды с помощью аналогичной конструкции может также применяться в любых системах атмосферного давления, за счет мерной емкости или регулируемого датчика контрольного уровня. На краны могут быть установлены электро- или пневмоприводы для реализации простейших алгоритмов последовательности открытия / закрытия.

Дозирование воды по расписанию

Это довольно распространенный вариант дозирования воды в различных отраслях народного хозяйства. Например, в сельском хозяйстве, системах водоочистки и водоподготовки, на энергетических объектах.

Принцип работы такой дозирующей системы очень прост. По расписанию составленному оператором, дозируется известная порция воды, водного раствора или любого другого жидкого компонента. Работа системы дозирования заключается в автоматическом алгоритме управления запорными кранами и, возможно, насосным оборудованием. Объем разовой дозы настраивается по контрольному датчику уровня.

Объемное дозирование воды по счетчику

Данный вид дозирования является простейшей и наиболее бюджетной автоматической системой дозирования воды. В комплект системы дозирования входит импульсный счетчик воды, счетчик импульсов и клапан с электромагнитным приводом. В качестве счетчика импульсов можно применить, например, прибор ОВЕН СИ20. Данный прибор был специально адаптирован для управления системами дозирования жидких сред.

Рис. 3. Счетчик импульсов с преобразованием физической величины

Каким образом СИ20 может считать количество воды при дозировании?

  • Для внедрения системы дозирования необходимо приобрести импульсный датчик расхода воды и клапан.
  • Установить датчик и клапан на трубопровод.
  • Настроить в счетчике разрядность импульса датчика.
  • Подключить клапан к реле выхода счетчика.
  • Подключить кнопки управления.

ПИД-регулирование в системах дозирования воды

Добиться стабильности контроля дозирования воды, что обеспечит получение безопасного и однородного конечного продукта, не всегда просто.

Эта задача особенно актуальна в тех случаях, когда скорость потока быстро меняется и между моментом дозирования и получением результата проходит значительная задержка. В таких условиях система управления дозированием воды часто не может добиться приемлемого качества конечного продукта.

Рис. 4. Аппаратные ПИД-регуляторы расхода воды в различных технологических процессах, с цифровым интерфейсом RS-485

Используя аппаратные или программные ПИД-регуляторы, можно добиться точного и стабильного управления, изменяя дозировку воды в соответствии с измеряемым расходом. Это позволяет эффективно контролировать дозирование воды при изменениях расхода. Кроме того, используя электронные регистраторы записи параметров, операторы могут получать безопасную запись процесса дозирования воды, которую можно легко сохранять и извлекать для дальнейшего использования, чтобы подтвердить соблюдение требований качества и стандартов.

Рис. 5. Станция объемного дозирования воды и концентратов моющих средств для приготовления растворов, ООО «Краски Балтики», сентябрь 2022

Традиционный процесс дозирования воды осуществляется простыми объемными насосами, обеспечивающими постоянную подачу. Обратная связь о качестве дозирования в таких решениях ограничена. Применение датчиков обратной связи повышает точность дозирования и обеспечивает стабильность технологического процесса.

Датчики массового расхода воды

Расходомеры воды, основанные на принципе Кориолиса, предназначены для точного измерения и регулирования расхода воды при производительности системы дозирования от 0,1 г/ч до 600 кг/ч. Они подходят для широкого спектра применений, в том числе в области водоподготовки. В сочетании с шестеренчатым насосом и запорным клапаном компактные модули дозирования воды с принципом массового расхода могут быть предложены в качестве альтернативы насосам-дозаторам с ручной регулировкой объема.

Рис. 6. Станция объемного дозирования воды и реагентов из еврокубов для бетонных смесей, ООО «Центр строительных технологий», апрель 2023

Модуль дозирования воды представляет собой модульную конструкцию из массового расходомера и насосной системы, объединенных в прочном корпусе в единое целое со встроенным источником питания и сенсорным интерфейсом. В зависимости от требований заказчика, модуль дозирования воды может быть сконфигурирован для требуемой стратегии дозирования.

Рис. 7. Станция объемного дозирования воды и технической соли для приготовления солевых растворов, 6 куб м/час, ООО «Петербургские машины», июль 2023

Массовые расходомеры можно рассматривать как весы для измерения расхода массы. Для очень малых потоков воды они являются наиболее точным типом расходомеров истинной массы, обеспечивая точность показаний до 0,5%.

Применение кранов с пневматическим приводом

При реализации систем дозирования воды следует отдавать предпочтение кранам с пневматическим приводом. Основным преимуществом данного привода по сравнению с электромагнитным является высокая скорость срабатывания практически для любых типоразмеров. Пневматические клапаны обеспечивают быструю реакцию и высокую скорость приведения в действие, что позволяет осуществлять точное управление в условиях точного дозирования, требующего минимального времени срабатывания. Они могут быстро открываться или закрываться, что позволяет эффективно регулировать поток жидкости.

Рис. 8. Краны с пневматическим приводом для слива продукта из дозатора


Системы дозирования воды с пневмоприводом известны своей прочностью и длительным сроком службы даже в тяжелых условиях эксплуатации. Они выдерживают высокие давления, перепады температур и воздействие различных химических веществ.
Системы дозирования воды с пневмоприводом по своей сути безопасны в использовании, поскольку они не генерируют искр и не создают опасности возгорания. Это делает их идеальными для применения во взрывоопасных средах, таких как предприятия нефтяной и газовой промышленности.
Системы дозирования воды с пневмоприводом потребляют минимум энергии во время работы, что приводит к экономии средств и экологическим выгодам. Они способствуют повышению энергоэффективности процессов и снижают общие эксплуатационные расходы.
Системы дозирования воды с пневмоприводом могут быть легко интегрированы в существующие системы и адаптированы к различным требованиям к управлению. Это особенно актуально, если на объекте внедрения уже существует система подготовки воздуха.

Дозирующие насосы

Промышленность предлагает широкий ассортимент дозирующих насосов для воды. Номенклатура дозирующих насосов охватывают широкий диапазон рабочих характеристик, в том числе плавное непрерывное дозирование воды и универсальное подключение к существующим системам управления технологическим процессом. Современные дозирующие насосы обладают функционалом автоматической адаптации — автоматической калибровки, что обеспечивает автоматическую компенсацию и повторную калибровку в процессе дозирования.

Рис. 9. Станция весового дозирования жидких компонентов: азотной, серной, соляной кислот в накопительные емкости, АО «Русхимсеть», август 2023

Дозирующие насосы обеспечивают надежное, безопасное и экономичное дозирование воды в любых областях применения, включая водоподготовку. Расширенные функции мониторинга и самоанализа, предлагаемые несколькими вариантами управления, обеспечивают интеллектуальное управление технологическим процессом, которое выходит за рамки дозирующего насоса и позволяет контролировать всю систему дозирования воды в целом.

Рис. 10. Станция многокомпонентного дозирования жидких растительных масел из еврокубов, ООО «Карельские рыбные заводы», октябрь 2023

Механические мембранные дозирующие насосы:

  • Очистка и дозирование питьевой воды;
  • Очистка и дозирование сточных вод;
  • Целлюлозно–бумажная промышленность;
  • Текстильная промышленность;
  • Очистка и дозирование чистой воды;
  • Пищевая промышленность и производство напитков, молокозаводы;
  • Очистка и дозирование воды в градирнях;
  • Очистка и дозирование питательной воды в котлах низкого давления.
Рис. 11. Станция весового дозирования жидких компонентов: смолы и отвердителя для полимерного  производства, ООО «РусКомПолимер», июль 2024

Гидравлические поршневые мембранные дозирующие насосы:

  • Электростанции;
  • Очистка и дозирование питательной воды для котлов высокого давления;
  • Нефтехимическая промышленность, нефтеперерабатывающие заводы;
  • Очистка и дозирование технической воды;
  • Очистка и дозирование питьевой воды;
  • Взрывозащищенные зоны / дозирование горючих жидкостей.

Резервуары для дозирования воды

Емкости из полиэтилена для использования в системах взвешивания и дозирования воды, буферных емкостей и резервуаров для перемешивания поставляются с люком, вентиляцией, фланцевыми соединениями и наружной лестницей для доступа.

Конусное дно обеспечивает полный слив воды при открытии нижнего крана, что обеспечивает высокую точность дозирования.

Рис. 12. Емкость цилиндро-коническая, 5000 л, с патрубком в обрешетке с лестницей

Наличие металлической обрешетки позволяет устанавливать емкость на тензодатчики или на платформенные весы для осуществления автоматизированного весового учета и весового дозирования воды.

К преимуществам полиэтиленовых резервуаров относится их низкая стоимость, коррозийная стойкость и низкие требования к техническому обслуживанию. Малый вес и простота монтажа делают эксплуатацию таких систем дозирования воды  экономически эффективной.

Дозирование воды по датчику уровня

Так как вода, в отличие от сыпучих компонентов, всегда имеет горизонтальный уровень в мерной емкости, то с помощью датчика уровня можно элементарно рассчитать текущий объем воды. На этом принципе строится система дозирования воды по уровню. Для расчета объема применяется простейший программируемый контроллер. Основными настроечными параметрами данной системы являются геометрические размеры емкости, которые используются в алгоритме дозирования воды.

Весовое дозирование воды по тензодатчикам

Основное преимущество весового дозирования воды — высокая точность. Весовое дозирование сочетает в себе объемную подачу воды, автоматическую технологию взвешивания и систему управления. Дозирование обеспечивает либо требуемое количество воды отдельной порцией (например, кг), либо постоянный массовый расход (например, кг/ч) непрерывно с течением времени.

Для достижения контролируемой скорости подачи воды с помощью высокоточных тензодатчиков непрерывно контролируется потеря или накопление веса, и производительность насосного оборудования.

Рис. 13. Станция дозирования холодной и горячей воды и моющего раствора с помощью весовых платформ, ООО «Народные промыслы», июль 2024

Дозаторы воды с прямым измерением нагрузки представляют собой наиболее экономичный и эффективный способ гравиметрической подачи воды и жидких материалов.

В платформенных системах емкость с водой устанавливается на платформе для взвешивания с минимальной ценой деления. Основное применение они находят в пищевой и фармацевтической промышленности, но могут быть адаптированы для любых областей применения. Весовое дозирование воды с системой взвешивания и с компенсацией тары идеально подходят для применений розлива.

Микродозирование воды

Дозирование воды и растворов в малых дозах с высокими требованиями к точности могут быть выполнены:

  • С помощью весового дозатора с малой ценой деления;
  • С помощью объемного дозатора, откалиброванного на определенный объем;
  • С помощью дозирующих насосов малой производительности.

Такое дозирование выполняется, как правило, в комплексе с системой дозирования основного компонента, с большим пропорциональным соотношением (более 1:100), либо по расписанию.

Заключение

Мы проектируем и производим системы дозирования воды, растворов и любых жидких продуктов для любых отраслей промышленности, торгово-складских процессов, объектов энергетики и лабораторно-исследовательских задач.

Для подготовки технико-коммерческого предложения необходимо подготовить ответы на несколько ключевых вопросов:

  • Дозируемый продукт (вода или другая жидкость);
  • Максимальная дозировка;
  • Минимальная дозировка;
  • Требуемая производительность;
  • Требуемая точность.

В зависимости от требований мы подберем для вас решение с оптимальным сочетанием цена/качество. Заранее спасибо за ваш запрос!