專利名稱：反滲透水處理自動恒壓供水裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種醫療輔助設備，特別涉及一種用于腎衰竭患 者血液透析治療用反滲透水的制備和供給裝置。
背景4支術 目前國內使用的普通水處理設備屬上世紀90年代的產品，產品原 理和功能基本模仿進口更早期的產品，技術和工藝比較落后，安全性、穩定性、 經濟性和環保指標都不能達到理想的要求。這類產品從原理和結構來講，反滲 透水的產量只能按系統的最大產水量進行產水而不是按用戶實際的用水量進行 產水，那么，如何儲存水處理系統多生產的反.滲水就是這類產品面臨的一個問 題。目前，國內外水處理產品是通過以下的方法來實現的1、在反滲透膜元件 產品水側后面設置一套儲水和供水裝置，用來儲存單位時間內水處理系統多生 產出來的反滲透水和向透析機供水的功能；2、在反滲透系統一級增壓泵進水端 與透析機供水管路末端之間安裝一個循環儲水筒.使單位時間內水處理系統多 生產的反滲透水通過循環儲水筒再次進入水處理系統進行循環。第1種方法解 決了多生產出來反滲透水的儲存問題，但是在儲存和對透析機供應反滲透水的 過程中不可避免地增加了 二次污染的可能性，為細菌和內毒素和滋生提供了機 會和場所；第2種方法也很好地解決了反滲透水的儲存和對透析供應的問題， 也保證了反滲透水的充分流動性，但在供水和儲存水的過程中也存在供水死角， 并且，大量的反滲透水參與反復循環，會使反滲透水的溫度上升，溫度過高會 引起患者溶血，同時也對反滲透膜元件及反滲透供水管路的安全造成危脅。為 解決上述問題，近些年國產水處理設備在功能、工藝和材料方面都有些改善， 各個廠家紛紛開發出各種功能和特點的產品， 一種智能水處理系統用自動變頻 供水裝置由此而生，它的工作原理是分別在一級反滲透膜元件產品水側和二級反滲透膜元件產品水側設置壓力變送器，壓力變送器檢測到的壓力信號接入
PLC (可編程控制器)，PLC經P (比例)I (積分)運算后，將其輸出信號分別 接入一級增壓泵變頻器和二級增壓泵變頻器，變頻器根據PLC的輸出信號自動 控制輸出頻率，調整水泵的轉速從而達到產水量與用水量相匹配的目的。但是， 醫院的血液透析機并不是每天全部工作，使用率不能使水處理系統滿'方荷工作， 同時醫院在購買設備時也會考慮自身未來發展選擇比實際用水量偏大的機型， 那么，在透析機使用率較低的情況下水泵會長時間處于低頻運行狀態，此時,， 水泵出水口壓力低，揚程小，水泵效率值也最小。反滲透膜元件的特點之一是 不能百分之百過濾，因此濃縮水必須排放而且流量不能偏低，反滲透膜元件的 脫鹽率與濃縮水排水量成正比，濃縮水排水量越大，脫鹽率越高，電導率越低。 這是因為，降低進水流量等于降低了膜表面的線速度，增加了膜表面邊界層厚 度和邊界層濃度，同樣提高了滲透壓力和透鹽速率。另外，反滲透膜是以壓力 差為分離驅動力來實現分離過程的，降低水泵出水壓力必將降低壓力差，所以 必須保證反滲透膜元件表面有足夠壓力和流量的水流沖刷，否則，大量的鹽類、 有機物等污染物在膜片表面堆積，將會造成反滲透系統的產水量和水質大幅下 降，影響患者身體健康，嚴重時反滲透膜元件很快會高倍濃縮的鹽類、有機物、 肢體等污染物堵塞并在很短時間內失去產水能力，患者停止透析治療。另外水 泵長時間處于低頻狀態運行，會造成電動機散熱性能下降，電動機溫升增加。 發明內容本實用新型的目的是解決現有技術的不足，提供一種醫療水處理 系統恒壓供水裝置，以實現反滲透系統根據使用量自動調節產水量，即產即用， 并不以犧牲水質為代價最大限度地提高系統效率和延長反滲透膜元件的使用壽命。
本實用新型恒壓供水裝置主要依據反滲透膜元件產水量與系統壓力成正的原理和特性并通過以下方法實現自來水經過預處理后水質將被軟化形成軟 化水，軟化水通過管道加注進儲水筒，儲水筒出水口通過管道經一級增壓泵進 水口再與 一級反滲透膜元件連接，反滲透膜元件濃縮水側安裝一級系統壓力電 動調節閥，在一級反滲透膜元件產品水側與二級增壓泵進水口之間的管道上安 裝壓力變送器I， 二級增壓泵出水口通過管道與二級反滲透膜元件連接，二級 反滲透膜元件濃縮水側安裝二級系統壓力電動調節閥。在二級反滲透膜元件產 品水側管道上依次安裝壓力變送器II、逆止閥、流量變送器與透析機供水管道 相連接，在透析機供水管道末端與儲水筒之安裝安全溢流閥。
一級壓力變送器、二級壓力變送器和流量變送器的輸出信號通過線纜接入 PLC控制核心，PLC經過P (比例)I (積分)D (微分)運算后，將運算結果轉 換為輸出信號分別接入一級系統壓力電動調節閥和二級系統壓力電動調節閥。
本實用新型的優點和積極效果1、自動恒壓供水，此裝置能根據反滲透水 的實際需求量自動調節反滲透系統的壓力和濃縮水排水量，使系統產水量與需 求量相匹配，實現透析用水即產即用、恒壓、無死腔供應；2、治療安全，綜合 考慮各種使用環境和條件，不以犧牲水質為代價，確保透析患者治療安全；3、 系統運行安全，系統壓力平穩調節，無沖擊，有效延長重要元器件的使用壽命， 降低系統故障率；4、延長反滲透膜元件的使用壽命，系統能夠最大限度地保證 對反滲透膜元件表面的沖洗，避免反滲透膜元件被各種污染物積累堵塞問題的 發生。
圖1是該反滲透水處理自動恒壓供水裝置的系統原理圖2是該反滲透水處理自動恒壓供水裝置控制過程方框圖；具體實施方式
:實施例1:
如圖1所示本實用新型主要包括軟化水儲水筒2，--級增壓泵3， 一級反滲透膜元件4, 一級反滲透膜元件4濃縮水側安裝一級系統壓力電動調節閥5, 在一級反滲透膜元件4產品水側與二級增壓泵7進水口之間的管道上安裝壓力 變送器(1)6, 二級增壓泵出水口通過管道與二級反滲透膜元件8連接，二級反 滲透膜元件8濃縮水側安裝二級系統壓力電動調節閥9,在二級反滲透膜元件8 產品水側管道上依次安裝壓力變送器(I.I)IO、逆止閥11、流量變送器12與透析 機供水管道14相連接，在透析機供水管道14末端與儲水筒2之間安裝安全溢 流閥13。壓力變送器(I:)6、壓力變送器(II)l()和流量變送器12采集到的現場 信號通過電氣連接接入PLC控制核心1, PLC控制核心1輸出的信號通過電氣連 接接入一級系統壓力電動調節閥5和二級系統壓力電動調節閥9。
系統開機運行，自來水經過預處理后形成軟化水，進入儲水筒2，當透析機 15的工作數量從零臺開始逐漸增加，即反滲透水的需求量開始增加，透析機供 水管道14內的壓力會逐漸下降，壓力變送器(II ) IO檢測到壓力低于設定的壓 力值，輸出信號到PLC控制核心，水處理系統自動啟動，儲水筒2內的軟化水 進入一級增壓泵3,增壓后的軟化水進入一級反滲透膜元件后被分離成一級反滲 透水和一級濃縮水， 一級濃縮水部分回收， 一級反滲透水通過二級增壓泵7增 壓進入二級反滲透膜元件8后被再次分離成二級反滲透水和二級濃縮水，二級 濃縮水全部回收，二級反滲水經過逆止閥11、流量變送器12進入透析機供水管 道14供透析機15使用，當透析機供水管道14內的壓力達到設定值時，即說明 水處理系統的反滲透水產水量與實際全部工作的透析機15的總用水需求量達到 了平衡。
系統自動恒壓供水，當透析機的工作數量從零臺開始逐漸增加，透析機供 水管道14內的壓力會逐漸下降，壓力變送器(II) l()檢測到壓力降低的信號輸 出到PLC控制核心1, PLC控制核心1經過P (比例)I (積分)D (微分)運算后，輸出控制信號到二級系統壓力電動調節閥9，使二級系統壓力電動調節閥9 的閥門開度變小，二級反滲透膜元件8的系統壓力升高產水量增加，從而實現 了反滲透水需求量增加二級反滲透膜元件8的產水量也相應增加的自動恒壓供 水過程，透析機供水管道14內的壓力也將達到設定值。同理，由于反滲透水需 求量的增加引起二級反滲透膜元件8產水量的增加，也必將造成對一級反滲透 水需求量的增加，則一級反滲透膜元件4產水側與二級增壓泵7進水口之間管 道內的壓力下降，壓力變送器(I) 6將壓力降低的信號輸出到PLC控制核心1, PLC控制核心1經過P (比例)I (積分)D (微分)運算后，輸出控制信f到一 級系統壓力電動調節閥5,使一級系統壓力電動調節閥5的閥門開度變小， 一級 反滲透膜元件4的系統壓力升高， 一級反滲透膜元件4的產水量增加，從而實 現了二級反滲透膜元件8進水需求量增加一級反滲透膜元件4的產水量也相應 增加的自動恒壓供水過程， 一級反滲透膜元件4產品水側與二級增壓泵7進水 口之間管道內的壓力也將達到設定值，管道內壓力不變的情況下 一級系統壓力 電動調節閥5的閥門開度也將保持不變；上述兩個過程，是分別通過兩個壓力 變送器(I ) 6、 ( II ) 10，控制一級反滲透膜元件4和二級反滲透膜元件8的系 統壓力使之升高，整個檢測、運算、控制的過程是全自動和連續進行的，這樣 就實現了透析機工作數量增加時反滲透水處理產水量也相應增加的功能；相反， 當透析^L工作數量減少時，則對反滲透水的需求量也相應減少，系統分別通過 壓力變送器(1)6、 (II) IO檢測到透析機供水管道14內壓力上升的信號，再 通過一級系統壓力電動調節閥5和二級系統壓力電動調節閥9降低一級反滲透 膜元件4和二級反滲透膜元件8的系統壓力，使水處理系統產水量減少，實現
需求量和產水量平衡。
系統停機。當工作的透析機的臺數逐漸減少到零臺時，即反滲透水需求量為零時，流量變送器]2檢測到零流量并輸出信號到PLC控制核心1，水處理系統 自動停止工作。此時，從單向閥11到安全溢流閥13之間的透析機供水管道]3 內的壓力將保持設定的壓力值。
其具體電氣控制過程見圖2。其控制原理是通過壓力變送器Ul) 10檢測 透析機供水管道內14的壓力變化，并把檢測到的壓力信號反—饋到PLC控制核心 1，經PLC運算處理后輸出模擬信號(AI )作為系統壓力電動調節閥9的輸入信 號，根據反滲透膜元件產水量與系統壓力成正比的原理和特性，通過調整反滲 透膜元件的系統壓力來實現恒壓供水的目的。
權利要求1、一種反滲透水處理自動恒壓供水裝置，主要包括PLC控制核心、儲水筒、增壓泵、反滲透膜元件、系統壓力電動調節閥、壓力變送器、流量變送器、安全溢流閥和供水管道，其特征是自來水經預處理后水質將被軟化形成軟化水，軟化水通過管道加注進儲水筒，儲水筒出水口通過管道經一級增壓泵進水口再與一級反滲透膜元件連接，反滲透膜元件濃縮水側安裝一級系統壓力電動調節閥，在一級反滲透膜元件產品水側與二級增壓泵進水口之間的管道上安裝壓力變送器I，二級增壓泵出水口通過管道與二級反滲透膜元件連接，二級反滲透膜元件濃縮水側安裝二級系統壓力電動調節閥，在二級反滲透膜元件產品水側管道上依次安裝壓力變送器II、逆止閥、流量變送器與透析機供水管道相連接，在透析機供水管道末端與儲水筒之安裝安全溢流閥。
2、 根據權利要求1所述的反滲透水處理自動恒壓供水裝置，其特征是一級 壓力變送器、二級壓力變送器和流量變送器的輸出信號通過線纜連接到PLC控 制核心，PLC經過PID運算后，將運算結果作為輸出信號分別接入一級系統壓力 電動調節閱和二級系統壓力電動調節閥。
專利摘要反滲透水處理系統自動恒壓供水裝置。本實用新型在一級反滲透膜元件產品水側與二級增壓泵之間安裝壓力變送器I，在二級反滲透膜元件產品水側依次安裝逆止閥、壓力變送器II、流量變送器，分別在一級和二級反滲透膜元件濃縮水側安裝一級和二級系統壓力電動調節閥。將壓力變送器I、II和流量變送器的輸出信號接入PLC(可編程控制器)，PLC經P(比例)I(積分)D(微分)運算后，將其輸出信號分別接入一級和二級系統壓力電動調節閥。本實用新型恒壓供水裝置根據實際產品水需求量，自動控制一、二級系統產水量與需求量相匹配，實現患者透析用水即產即用。在不同水量的情況下，保證透析用水的潔凈度并有效延長反滲透膜元件的使用壽命。
文檔編號A61M1/14GK201353323SQ20092000976
公開日2009年12月2日 申請日期2009年2月19日 優先權日2009年2月19日
發明者徐福善, 次建賓, 牛利林, 趙振旭, 郭明星 申請人:牛利林;郭明星;徐福善;趙振旭;次建賓