Ứng dụng thiết bị đo dòng điện chảy thành dòng (Streaming current) để phát hiện sự cố của bơm châm chất keo tụ.

Giới thiệu

Thiết bị đo dòng điện chảy thành dòng (SCM) của Hach model AF7000 được đặt tại nhà máy xử lý nước mặt để kiểm tra tại chỗ. Nhà máy đang xem xét đánh giá công nghệ dòng điện chảy để theo dõi và xác định lượng chất keo tụ cần châm vào hệ thống.
Nhà máy nước cấp này áp dụng xử lý theo phương pháp truyền thống đối với nước mặt với công suất khoảng 15 MGD (56781 m³/day) vào mùa đông đến 35 MGD (132489 m³/day) vào mùa hè. Việc xử lý gồm có xử lý bằng hóa chất để điều chỉnh pH và bổ sung sắt clorit như chất tiền keo tụ. Sau quá trình lắng cặn, nước được lọc thông qua bể lọc than hoạt tính hai lớp và sau đó là được khử trùng. Nước có nguồn chảy từ trung tâm dãy Rocky Mountains và chủ yếu là nước từ lớp băng tan. Nước mặt chảy xấp xỉ 96 km trước khi được thu gom trong bể chứa nằm ở khu vực ngoại ô có diện tích 1000 arc (~ 400 hecta) ở cách nhà máy khoảng 4.8 km. Hồ chứa được xem như nguồn cấp nước thô rất ổn định nhưng đôi khi cũng bị ảnh hưởng bởi bão có sấm sét.
Một thiết bị SCM được lắp đặt tại nhà máy để đo liên tục dòng mẫu chảy vào bể xáo trộn nhanh. Tín hiệu từ SCM được ghi đưa vào trực tiếp trong hệ thống SCADA nhưng không có kết nối với bất kì đèn báo động nào. Khuynh hướng của dòng điện chảy thành dòng được hiển thị và cập nhật mỗi phút. Với kiểm soát trực quan, người vận hành có thể xác định nếu giá trị đọc SCM ổn định và trong mức cho phép. Giá trị hiển thị được mong muốn duy trì ở mức gần như zero sau khi thiết lập các điều kiên keo tụ tối ưu giả định theo độ ổn định thông thường của nước thô. Nếu giá trị đọc có sự chênh lệch lớn, bị âm thì đó là tín hiệu cho biết liều lượng chất keo tụ châm vào thấp hơn mức tối ưu hoặc chênh lệch dương có nghĩa là cao hơn mức tối ưu. Tương tự, sự thay đổi chất lượng nước thô hoặc kiểm soát pH có thể bị ngắt quãng dựa trên xu hướng và cường độ sai lệch SCM đọc được.

Hoạt động ban đầu

Khi tích hợp bất kì một thiết bị quan trắc liên tục nào, người vận hành phải hiểu rõ đo đạc cái gì và làm cách nào sử dụng kết quả trong vận hành ngày qua ngày của họ. Người vận hành sau đó sẽ học các chức năng chính yếu, các phương thức vận hành và các yêu cầu về bảo dưỡng thiết bị để đảm bảo kết quả thu thập được là tin cậy. Một khi chứng minh được sự tin cậy của giá trị có được, người vận hành sẽ tập trung vào sự thay đổi trong nguồn nước thô và lượng hóa chất sử dụng có thể tác động vào các thiết bị đo lường như thế nào. Một khi họ hiểu được các tác động này, họ cũng có thể học được làm sao sử dụng các thông tin SCM mang lại để:

Quan trắc tốt hơn các quy trình xử lý

Tối ưu các quy trình này

Xử lý các sự cố bất thường

Nghiên cứu cụ thể-phát hiện sự cố với bơm châm chất keo tụ

Nhìn chung, việc tích hợp theo dõi dòng điện chảy thành dòng không được quan tâm. Tuy nhiên, chỉ khi đội ngũ vận hành gặp phải thất bại trong việc xác định bơm chất keo tụ bị hỏng thì mới hoàn toàn mong muốn sử dụng công nghệ SCM cho nhà máy của họ.
Một buổi tối vào khoảng 7PM, trong bể khuấy nhanh có sự gia tăng đột ngột pH như hình 1. Nước thô không sự thay đổi nào về độ đục hay pH tại thời điểm này. Việc châm quá mức vôi tôi là giả định ban đầu được cho là nguyên nhân gây ra hiện tượng này (hình 1). Chỉ sau khi người vận hành kiểm tra xu hướng biến đổi SCM từ dữ liệu của máy thì mới xác định nguyên nhân vấn đề là ống bơm dùng châm chất keo tụ bị ngừng.

Số liệu SCM hiển thị rất rõ trong hình 1 cho thấy lượng chất keo tụ bị giảm chỉ trong khoảng 1 giờ. Sẽ rất khó phát hiện điều này nếu sử dụng các cách khác để phát hiện. Một khi người vận hành kiểm tra số liệu SCM, họ sẽ chẩn đoán được ngay nguyên nhân của sự cố. Bơm châm chất keo tụ được kiểm tra sau đó và phát hiện có một bơm gần như mất hoàn toàn ống xifong, kết quả làm giảm lượng sắt clorit khoảng 50%. Sau khi xác định nguyên nhân và khắc phục, người vận hành hoàn toàn tin rằng SCM là một công cụ theo dõi có giá trị giúp phát hiện nhanh có các thay đổi đột ngột trong chất lượng nước.

Giá trị của công nghệ đo dòng điện chảy thành dòng còn có thể được đánh giá thông qua kiểm tra như biểu đồ trong hình 1. Ngoài giá trị SCM giảm tức thì sau khi bơm có vấn đề thì biểu đồ còn cho biết tác động có thể xảy ra là hiện tượng độ đục của nước lắng tăng khoảng 60%. Sự gia tăng này là từ từ và bất thường đối với ứng dụng này, độ đục của nước lắng đạt cao nhất khoảng 3 giờ sau khi có sự cố xảy ra với bơm. Sự phản hồi hệ thống bị trễ nhấn mạnh lợi ích trong việc phát hiện sớm của SCM.

Tóm lại, SCM cung cấp tín hiệu cảnh báo sớm chính xác. Nếu theo dõi dòng điện chảy thành dòng được tích hợp với hệ thống đèn báo động thì có thể phát hiện rất nhạy sự sụt giảm liều lượng phèn sắt châm vào để khắc phục sự cố tức thời, giảm tác động đến độ đục nước tại bể lắng và cả nước đã xử lý đáng kể.

Kết luận

Việc châm chất keo tụ bị thất bại có thể được phát hiện sớm nhờ công nghệ SCM

Có thể cài đặt dễ dàng điểm zero cho liều lượng châm chất keo tụ tối ưu, là cách thức đơn giản để nhận diện trục trặc trong hệ thống

Qua nghiên cứu đánh giá, nhà máy đã cho cài đặt thêm Accufloc SCM thứ hai và đã có được độ tin cậy và tin tưởng rất cao về công nghệ SCM và máy quan trắc tự động SC.

Tác giả: Mike Sadar, Vadim Malkov

(lược dịch từ Application note AF032012-1)