Giải pháp đo lường – điều khiển – SCADA – biến tần đồng bộ cho nhà máy nước thải

Trong các nhà máy xử lý nước thải, việc đo chính xác lưu lượng, mức, áp suất và kiểm soát quá trình châm hóa chất là yếu tố quan trọng để duy trì hoạt động ổn định, kiểm soát chất lượng nước sau xử lý và tối ưu chi phí vận hành.

Với hệ sinh thái thiết bị Siemens SITRANS, SIMATIC, WinCC và SINAMICS, doanh nghiệp có thể xây dựng giải pháp tự động hóa đồng bộ từ thiết bị đo hiện trường → PLC → HMI/SCADA → điều khiển bơm và động cơ.

Đặc biệt, các thiết bị đo lưu lượng Siemens SITRANS được thiết kế cho nhiều ứng dụng nước, nước thải và chất lỏng dẫn điện, giúp nhà máy nâng cao khả năng giám sát và quản lý dữ liệu vận hành.

1. ĐO LƯU LƯỢNG NƯỚC THẢI BẰNG SIEMENS SITRANS FMS500

Đo lưu lượng là một trong những vị trí quan trọng nhất trong hệ thống xử lý nước thải.

Giải pháp đề xuất:

SITRANS FMS500 + SITRANS FMT020

SITRANS FMS500 là cảm biến lưu lượng điện từ được Siemens thiết kế cho các ứng dụng khai thác nước, xử lý nước, phân phối nước và xử lý nước thải. Khi kết hợp với SITRANS FMT020, thiết bị tạo thành hệ thống SITRANS FM520.

Ứng dụng

Đo lưu lượng nước thải đầu vào.
Đo lưu lượng nước thải sau xử lý.
Đo lưu lượng nước tuần hoàn.
Đo lưu lượng bùn.
Đo lưu lượng nước cấp cho các công đoạn xử lý.
Giám sát tổng lượng nước qua từng công đoạn.

Ưu điểm nổi bật

SITRANS FMS500 có thiết kế không có bộ phận chuyển động, phù hợp với môi trường nước và nước thải. Thiết bị có khả năng đo ở điều kiện lưu lượng thấp và hỗ trợ các ứng dụng cần theo dõi rò rỉ.

Khi kết hợp với FMT020, hệ thống có thể đo đồng thời lưu lượng thể tích, vận tốc dòng chảy và độ dẫn điện; đồng thời hỗ trợ chẩn đoán, giám sát đường ống rỗng và tự kiểm tra thiết bị.

Độ chính xác tiêu chuẩn: khoảng ±0,4% tốc độ dòng chảy; có tùy chọn hiệu chuẩn độ chính xác cao đến ±0,2% tùy cấu hình.

2. GIẢI PHÁP ĐO MỨC NƯỚC TRONG BỂ XỬ LÝ

SITRANS LH100 – Đo mức thủy tĩnh cho bể nước và nước thải

Đối với các bể gom, bể điều hòa, bể xử lý, giếng thu hoặc các bể hở, SITRANS LH100 là một lựa chọn phù hợp cho ứng dụng đo mức thủy tĩnh.

Thiết bị sử dụng cảm biến áp suất để xác định chiều cao cột chất lỏng và truyền tín hiệu về hệ thống điều khiển.

Thông số nổi bật

Dải đo tiêu chuẩn: khoảng 0…3 đến 20 mH₂O tùy cấu hình.
Tín hiệu: 4–20 mA, 2 dây.
Độ chính xác điển hình: khoảng 0,3%.
Cấp bảo vệ: IP68.
Có phiên bản/chứng nhận phù hợp với các yêu cầu ứng dụng nhất định.

Ưu điểm

Phù hợp cho bể hở và các ứng dụng chìm.
Thiết kế IP68.
Có cáp thông hơi với bộ lọc chống ẩm.
Dễ kết nối với PLC và hệ thống SCADA.
Giúp theo dõi liên tục mức nước trong bể.

3. ĐO MỨC BỒN HÓA CHẤT KHÔNG TIẾP XÚC

SITRANS LR100 / LR110 – Công nghệ Radar 80 GHz

Trong hệ thống xử lý nước thải, nhiều loại hóa chất cần được lưu trữ và định lượng liên tục như:

PAC.
Polymer.
NaOH.
Sodium Carbonate.
Methanol.
Chlorine và các hóa chất xử lý khác.

Đối với các bồn hóa chất, giải pháp đo mức radar không tiếp xúc Siemens SITRANS LR100/LR110 giúp hạn chế việc cảm biến phải tiếp xúc trực tiếp với hóa chất.

SITRANS LR100 sử dụng công nghệ radar 80 GHz, với độ chính xác có thể đạt khoảng 2 mm tùy cấu hình. LR110 hỗ trợ HART hoặc Modbus và phạm vi đo lên đến khoảng 20 m theo cấu hình sản phẩm.

Ưu điểm

Đo mức không tiếp xúc.
Hạn chế tác động của môi chất lên cảm biến.
Phù hợp cho nhiều loại bồn chứa chất lỏng.
Có khả năng số hóa thông qua HART hoặc Modbus tùy phiên bản.
Giúp giám sát tồn kho hóa chất theo thời gian thực.
Có thể kết nối dữ liệu về PLC/SCADA.

Ứng dụng

Bồn PAC → Bồn Polymer → Bồn NaOH → Bồn Methanol → Bồn Sodium Carbonate → PLC/SCADA

Từ đó người vận hành có thể theo dõi mức hóa chất tập trung trên màn hình SCADA và chủ động lập kế hoạch bổ sung hóa chất.

4. ĐO LƯU LƯỢNG HÓA CHẤT

SITRANS FMS100 / FMS300 – Giải pháp đo lưu lượng hóa chất

Định lượng hóa chất chính xác có vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải.

Một số vị trí có thể triển khai đo lưu lượng:

Lưu lượng PAC.
Lưu lượng Polymer.
Lưu lượng Chlorine.
Lưu lượng NaOH.
Lưu lượng Sodium Carbonate.
Lưu lượng Methanol.
Các dòng hóa chất lỏng dẫn điện khác.

Tùy đặc tính môi chất, dải lưu lượng và yêu cầu công nghệ, có thể lựa chọn các dòng SITRANS FMS100 hoặc SITRANS FMS300 kết hợp với transmitter phù hợp.

SITRANS FMS100 và FMS300 đều thuộc nhóm cảm biến lưu lượng điện từ của Siemens dành cho chất lỏng dẫn điện; FMS100 hướng đến các ứng dụng yêu cầu vật liệu phù hợp với môi trường hóa chất, trong khi FMS300 dành cho các ứng dụng quy trình đòi hỏi cao hơn.

Lợi ích đối với hệ thống châm hóa chất

Kiểm soát chính xác lượng hóa chất cấp vào.
Theo dõi lưu lượng theo thời gian thực.
Phát hiện tình trạng lưu lượng bất thường.
Hỗ trợ tính toán mức tiêu hao hóa chất.
Kết nối với PLC để thực hiện điều khiển định lượng tự động.
Kết hợp SCADA để lưu trữ và phân tích dữ liệu.

Lưu ý: Việc lựa chọn lưu lượng kế cho từng loại hóa chất cần dựa trên độ dẫn điện, nồng độ, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng và vật liệu tiếp xúc của môi chất. Do đó, cần xác định thông số công nghệ trước khi lựa chọn model cụ thể.

5. ĐO ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG VÀ HỆ THỐNG BƠM

SITRANS P200 – Giám sát áp suất

Trong nhà máy xử lý nước thải, áp suất là thông số quan trọng để theo dõi tình trạng của:

Hệ thống bơm.
Đường ống cấp nước.
Đường ống nước thải.
Hệ thống lọc.
Đường ống hóa chất.
Hệ thống cấp và phân phối chất lỏng.

SITRANS P200 có thể được sử dụng cho các ứng dụng đo áp suất phù hợp, cung cấp tín hiệu về hệ thống điều khiển để giám sát và cảnh báo.

Việc kết hợp đo lưu lượng + mức + áp suất giúp hệ thống có thêm dữ liệu để đánh giá tình trạng vận hành của đường ống, bơm và các công đoạn xử lý.

6. HỆ THỐNG PLC VÀ SCADA SIEMENS

SIMATIC – Trung tâm điều khiển của nhà máy

Sau khi thu thập dữ liệu từ các thiết bị đo hiện trường, hệ thống SIMATIC PLC sẽ thực hiện xử lý tín hiệu, điều khiển thiết bị và trao đổi dữ liệu với hệ thống SCADA.

Kiến trúc có thể bao gồm:

SITRANS

↓

SIMATIC S7-1200 / S7-1500

↓

Industrial Ethernet / PROFINET

↓

WinCC Unified

↓

Phòng điều khiển trung tâm

Hệ thống SCADA có thể giám sát

Lưu lượng nước thải.
Mức các bể xử lý.
Mức các bồn hóa chất.
Lưu lượng hóa chất.
Áp suất đường ống.
Trạng thái bơm.
Trạng thái van.
Trạng thái biến tần.
Cảnh báo sự cố.
Lịch sử vận hành.
Trend dữ liệu.
Tổng lượng nước và hóa chất tiêu thụ.

Lợi ích

Thay vì phải kiểm tra từng thiết bị tại hiện trường, người vận hành có thể theo dõi các thông số quan trọng trực tiếp trên màn hình SCADA.

Điều này giúp nâng cao khả năng giám sát tập trung, phát hiện bất thường và quản lý dữ liệu vận hành.

7. BIẾN TẦN SIEMENS CHO HỆ THỐNG BƠM NƯỚC THẢI

SINAMICS G120X – Điều khiển bơm và quạt

Hệ thống bơm chiếm vai trò quan trọng trong nhà máy nước thải và cũng là một trong những nhóm thiết bị tiêu thụ năng lượng đáng kể.

SINAMICS G120X được Siemens phát triển cho các ứng dụng liên quan đến nước và nước thải, phù hợp để điều khiển các hệ thống bơm và quạt.

Ứng dụng

Bơm nước thải.
Bơm nước cấp.
Bơm tuần hoàn.
Bơm bùn.
Bơm hóa chất.
Quạt thông khí.
Hệ thống nhiều bơm.

Giải pháp điều khiển

PLC Siemens

↓

SINAMICS G120X

↓

Động cơ

↓

Bơm / Quạt

↓

Hệ thống xử lý nước thải

Việc điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu thực tế có thể giúp hệ thống vận hành linh hoạt hơn so với phương án chạy động cơ ở tốc độ cố định, đồng thời hỗ trợ quản lý năng lượng đối với các ứng dụng phù hợp.

8. VÌ SAO NÊN XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐỒNG BỘ SIEMENS?

Một nhà máy nước thải không chỉ cần một thiết bị đo lưu lượng hay một biến tần riêng lẻ. Hiệu quả vận hành phụ thuộc vào khả năng phối hợp giữa đo lường – điều khiển – truyền thông – giám sát – thiết bị động lực.

Giải pháp Siemens cho phép xây dựng hệ thống theo hướng đồng bộ:

Đo lường chính xác

Thu thập dữ liệu lưu lượng, mức và áp suất từ các vị trí quan trọng.

Điều khiển tự động

PLC xử lý dữ liệu và thực hiện các thuật toán điều khiển theo yêu cầu công nghệ.

Giám sát tập trung

SCADA giúp người vận hành quan sát toàn bộ nhà máy trên một giao diện.

Kiểm soát hóa chất

Theo dõi mức tồn chứa và lưu lượng cấp hóa chất để hỗ trợ kiểm soát tiêu hao.

Quản lý thiết bị

Theo dõi trạng thái bơm, động cơ, biến tần và các thiết bị chấp hành.

Sẵn sàng mở rộng

Kiến trúc có thể được thiết kế để mở rộng thêm điểm đo, thiết bị và công đoạn xử lý khi nhu cầu nhà máy tăng lên.

GIẢI PHÁP SIEMENS – TỰ ĐỘNG HÓA TOÀN DIỆN CHO NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Từ thiết bị đo lưu lượng, đo mức, đo áp suất, đến PLC, SCADA và biến tần, Siemens cung cấp hệ sinh thái giải pháp giúp doanh nghiệp xây dựng nền tảng tự động hóa đồng bộ cho nhà máy xử lý nước thải.

Đo chính xác → Điều khiển tự động → Giám sát tập trung → Quản lý dữ liệu → Tối ưu vận hành

Nếu doanh nghiệp đang đầu tư nhà máy xử lý nước thải mới, nâng cấp hệ thống điều khiển hoặc thay thế thiết bị đo lường, giải pháp Siemens có thể được thiết kế theo từng công đoạn và yêu cầu thực tế của nhà máy.

Liên hệ để được tư vấn lựa chọn thiết bị Siemens SITRANS, SIMATIC, WinCC và SINAMICS phù hợp với công nghệ xử lý, lưu lượng, hóa chất và quy mô hệ thống.