內(nèi)容說(shuō)明
本發(fā)明涉及基于MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))的隔膜元件感測(cè)和監(jiān)測(cè)，更具體來(lái)說(shuō)涉及基于MEMS傳感器、系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)反滲透(RO)和納米過(guò)濾(NF)隔膜元件的方法。
發(fā)明背景
反滲透(RO)或納米過(guò)濾(NF)隔膜元件的阻塞或機(jī)械故障能夠?qū)е禄诟裟さ膬羲O(shè)備的相當(dāng)大的停工期。存在用來(lái)識(shí)別隔膜元件機(jī)械故障或者隔膜元件阻塞量的若干脫機(jī)光學(xué)和聲學(xué)裝置及方法。但是，這些裝置和方法不能提供脫機(jī)監(jiān)測(cè)，并且是費(fèi)用高和費(fèi)時(shí)的。相應(yīng)地，需要一種隔膜元件機(jī)械故障和阻塞傳感器系統(tǒng)，以識(shí)別機(jī)械故障的存在以及隔膜元件中的阻塞的存在和量。此外，需要一種使用傳感器系統(tǒng)來(lái)幫助確保機(jī)械故障和/或阻塞的隔膜元件的及時(shí)清潔和/或更換的方法。
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于基于隔膜的水過(guò)濾設(shè)備的MEMS傳感器系統(tǒng)包括：遠(yuǎn)程遙測(cè)單元(RTU)、SCADA和多個(gè)MEMS傳感器，用于測(cè)量流的壓力、流率和傳導(dǎo)性；水過(guò)濾設(shè)備包括列，所述列包括包含多個(gè)隔膜元件的隔膜管；隔膜元件接收饋送流，并且產(chǎn)生濃縮流和滲透流；隔膜元件串聯(lián)設(shè)置，從而創(chuàng)建各隔膜元件之間的接口；MEMS傳感器測(cè)量隔膜接口處的饋送流、濃縮流和滲透流的流率、壓力和傳導(dǎo)性；隔膜管接收饋送流，并且產(chǎn)生滲透流和濃縮流；常規(guī)壓力傳感器測(cè)量隔膜管滲透、濃縮和饋送流的壓力；常規(guī)傳導(dǎo)性傳感器測(cè)量隔膜管滲透、濃縮和饋送流的傳導(dǎo)性；常規(guī)流量傳感器測(cè)量隔膜管滲透、濃縮和饋送流的流率；常規(guī)溫度傳感器測(cè)量隔膜管饋送流的溫度；RTU與MEMS傳感器和SCADA進(jìn)行通信，以向SCADA提供MEMS傳感器和傳導(dǎo)性測(cè)量，RTU與MEMS傳感器無(wú)線通信；常規(guī)傳感器直接向SCADA提供測(cè)量；其中SCADA使用MEMS傳感器和學(xué)會(huì)傳感器測(cè)量來(lái)識(shí)別受損隔膜元件。
在本發(fā)明的另一方面，該系統(tǒng)通過(guò)使用MEMS傳感器和常規(guī)傳感器測(cè)量以計(jì)算各隔膜元件的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率，并且將各隔膜元件的所計(jì)算的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率與參考條件下的各隔膜元件的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率進(jìn)行比較，來(lái)識(shí)別受損隔膜元件。
該系統(tǒng)通過(guò)使用常規(guī)傳感器測(cè)量以計(jì)算隔膜管的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率，并且將隔膜管的所計(jì)算的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率與參考條件下的隔膜管的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率進(jìn)行比較，來(lái)識(shí)別受損隔膜管。
當(dāng)隔膜元件的所計(jì)算的歸一化滲透流量比參考條件下的隔膜元件的歸一化滲透流量要小至少大約5%時(shí)，將隔膜元件識(shí)別為受損；其中當(dāng)隔膜元件的所計(jì)算的歸一化差壓比參考條件下的隔膜元件的歸一化壓差要大至少大約5%時(shí)，將隔膜元件識(shí)別為受損；其中當(dāng)隔膜元件的所計(jì)算的歸一化鹽透過(guò)率比參考條件下的隔膜元件的歸一化鹽透過(guò)率要大至少大約5%時(shí)，將隔膜元件識(shí)別為受損；其中當(dāng)隔膜管的所計(jì)算的歸一化滲透流量比參考條件下的隔膜管的歸一化滲透流量要小至少大約5%時(shí)，將隔膜管識(shí)別為受損；其中當(dāng)隔膜管的所計(jì)算的歸一化差壓比參考條件下的隔膜管的歸一化壓差要大至少大約5%時(shí)，將隔膜管識(shí)別為受損；其中當(dāng)隔膜管的所計(jì)算的歸一化鹽透過(guò)率比參考條件下的隔膜管的歸一化鹽透過(guò)率要大至少大約5%時(shí)，將隔膜管識(shí)別為受損。
在本發(fā)明的另一方面，MEMS傳感器的每個(gè)由流量傳感器、壓力傳感器或者傳導(dǎo)性傳感器中的至少一個(gè)來(lái)組成。
在本發(fā)明的又一方面，一種操作用于基于隔膜的水過(guò)濾設(shè)備的MEMS傳感器系統(tǒng)的方法包括：提供MEMS傳感器系統(tǒng)和隔膜列，隔膜列由包含多個(gè)隔膜元件的隔膜管來(lái)組成，隔膜元件串聯(lián)設(shè)置以創(chuàng)建各隔膜元件之間的隔膜接口；MEMS傳感器系統(tǒng)由多個(gè)MEMS傳感器和SCADA來(lái)組成；為隔膜管提供饋送流，其中隔膜管產(chǎn)生濃縮流和滲透流；隔膜管還由進(jìn)入隔膜管的饋送流以及離開(kāi)隔膜管的濃縮流和滲透流的每個(gè)中的常規(guī)流量傳感器、常規(guī)壓力傳感器和常規(guī)傳導(dǎo)性傳感器來(lái)組成；其中隔膜管還由進(jìn)入隔膜管的饋送流中的常規(guī)溫度傳感器來(lái)組成；為隔膜元件的每個(gè)提供饋送流，其中隔膜元件的每個(gè)產(chǎn)生濃縮流和滲透流；MEMS傳感器放置在隔膜接口處的饋送流、濃縮流和滲透流中；得到參考條件下的隔膜元件和隔膜管的每個(gè)的歸一化滲透流率、歸一化減壓和歸一化鹽透過(guò)率；促進(jìn)MEMS傳感器和常規(guī)傳感器獲取流率、壓力和傳導(dǎo)性測(cè)量；促進(jìn)常規(guī)溫度傳感器在時(shí)間“t”獲取饋送流的溫度；向SCADA提供在時(shí)間“t”的隔膜接口和隔膜管處的饋送、滲透和濃縮流的流率、壓力和傳導(dǎo)性測(cè)量；向SCADA提供在時(shí)間“t”的隔膜管的饋送流的溫度；使用在時(shí)間“t”所得到的溫度、流率、壓力和傳導(dǎo)性測(cè)量在時(shí)間“t”來(lái)計(jì)算各隔膜元件和隔膜管的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率；以及比較在時(shí)間“t”的各隔膜元件和隔膜管的所計(jì)算的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率與參考條件下的各隔膜元件和隔膜管的歸一化滲透流率、歸一化差壓和歸一化鹽透過(guò)率，以識(shí)別受損隔膜元件和隔膜管。
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