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杨继龙-TDCS9200在油田污水深度处理(0303修改)

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杨继龙 TDCS9200 油田 污水 深度 处理 0303 修改
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江正泰中自控制工程有限公司)摘 要 : 在 我国 现阶 段油 田部 分污 水站 反冲 洗装 置处 于手 动状 态 , 存 在不 能精 确定 时反 冲洗 、反 冲流 量控 制不 精确 、滤 料还 没冲 起就 搅拌 等一 系列 的问 题, 对生 产造 成不 利的 影响 。本文 将 化 控制 技术 应用 于反 冲洗 控制 , 通 过硬 件系 统改 进 , 实 现变 频控 制自 动反 冲洗 ,提 高系 统反 冲洗 的质 量, 减轻 工人 劳动 强度 。中 文关 键词 : 自 动化 反 冲洗 变 频控 制:::: 项 目简 介含 油污 水处 理是 关系 到水 质是 否合 格的 关键 步骤 ,而 滤罐 的反 冲洗 时间 和效 果则 直接影 响污 水的 过滤 质量 , 所 以定 时反 冲洗 , 按 要求 控制 反冲 洗的 流量 曲线 是控 制水 质质 量的核 心。 大庆 油田 第四 采油 厂第 一油 矿杏 一联 合站 污水 处理 站反 冲洗 装置 处于 手动 状态 , 变频 器与 电动 阀不 能精 确配 合 , 变 频器 无法 投用 , 反 冲洗 流量 无法 控制 , 出 现冲 走滤 料等 问题 ,影 响反 冲洗 效果 。整 个反 冲洗 过程 水泵 始终 处于 满负 荷运 转, 造成 大量 电能 损失 , 而且 每个 罐都 需单 独操 作 , 操 作工 人劳 动强 度很 大 。 这 些都 对生 产造 成不 利的 影响 。 因 此选购 了 由 浙 江 正 泰 中 自 控 制 工 程 有 限 公 司 生 产 的 对 现 有 手 动 反 冲 洗 装 置的 自动 化改 造, 不仅 可减 轻操 作工 人的 劳动 强度 ,更 重要 的是 能提 高系 统反 冲洗 的质 量 ,使 设 备 达 到 最 佳 的 运 行 效 果 , 同 时 还 具 有 节 能 效 果 。 下 图 1为 本 系 统 的 主 题 设 备 洗滤 罐。图 1反冲洗滤罐二 、 工 艺简 介在 本系 统中 其饭 冲洗 的工 艺流 程为 : 来 自联 合站 的污 水 , 进 入缓 冲罐 , 通 过缓 冲罐 的升 压泵 将污 水打 入过 滤罐 进行 过滤 , 经 过滤 后的 污水 最后 输出 到站 外 , 供 联合 站其 它系 统使 用 ; 需 要对 过滤 罐进 行反 冲洗 时 , 用 反冲 洗泵 将反 冲洗 罐液 体打 入过 滤罐 进行 反冲 洗操作 ,最 后把 反冲 洗产 生的 深度 污水 回收 到回 收罐 。 在 实际 生产 中, 手动 控制 反冲 洗操 作步 骤如 下: 1) 关 闭待 反冲 洗罐 过滤 进口 阀、 出口 阀门 ,开 启反 冲洗 出口 阀、 进口 阀门 ;2) 开 启反 冲洗 水泵 ,按 阶梯 形提 高水 泵电 机频 率直 到达 到 50) 开 启反 冲洗 滤罐 搅拌 器, 搅拌 10分 钟后 关闭 搅拌 器。4) 按 阶 梯 形 降 低 水 泵 电 机 频 率 直 到 达 到 0关 闭 反 冲 洗 进 口 阀 、 出 口 阀 , 打 开 过 滤 出口 阀、 进口 阀。5) 上 一台 反冲 洗完 毕后 后, 关闭 下一 台待 反冲 洗罐 过滤 进口 阀、 出口 阀门 ,开 启反 冲洗出 口阀 、进 口阀 门; 5) 重 复以 上步 骤, 直至 全部 过滤 罐反 冲洗 完毕 。( 注意 :过 滤进 、出 口阀 和反 冲洗 进、 出口 阀的 开关 顺序 )三 、 控 制系 统的 构成反 冲洗 自动 控制 系统 要实 现高 度自 动化 达到 精确 控制 反洗 流程 ,控 制系 统不 仅需 要对工 艺流 程能 实时 监控 , 而 且具 有自 动控 制以 及实 时记 录的 功能 。 所 以本 系统 选用 的是 浙江正 泰中 自控 制工 程有 限公 司的 。具 有 : 硬 件冗 余 ( 包 括电 源冗 余 、 主 控模 版冗 余 、 网 络冗 余等保 证生 产的 稳定 和安 全性 ) , 系 统开 放 ( 便 于第 三方 设备 接入 ) 、 构 成灵 活 ( 模 块化 装配 方便 ) 、 界面 友好 (中 文界 面、 易于 操作 ) 、 功能 强大 、维 护简 便等 特点反 冲洗 自动 控制 系统 的输 入信 号主 要有 各个 液罐 的液 位 、 反 冲洗 的流 量 、 泵 的状 态阀位 开 关 反 馈 信 号 。 与 关 联 的 设 备 有 : 沉 降 罐 、 升 压 罐 、 净 化 罐 、 污 水泵 房( 回水 泵、 回水 压力 ) 、 两台 反冲 洗水 泵、 两台 变频 器( 控制 反冲 洗水 泵 ) 、 排污 阀 。共 有模 拟量 ( 23个 输入 点 、 开 关量 ( 176个 输入 点 。 的 控制 负载 主要 包括 电动 阀控 制 、 搅 拌器 启 /停 、 变 频器 控制 负载 。 共 有开 关量 ( 158个 输出 点 ,模 拟 量 ( 2个 输 出 点 。 再 加 上 本 系 统 预 留 的 备 用 点 共 4个 、 个 、 6个 。具 其类 型以 及设 备的 不同 ,在 模 版中 的分 布如 下表 格I/号 模 版号 6 28 22 22 22 22 222表 1I/通道表系 统的 额网 络架 构: 通过 确定 控制 范围 、输 入、 输出 点后 ,对 系统 进行 配置 选型 。采用 工业 控制 计算 机为 上位 机 , 现 场由 传感 器的 检测 原件 将信 号传 送到 信号 采集 模版 ,再 由采 集模 版将 数据 通过 传 送到 模 板( 它是 主处 理器控 制模 板是 现场 过程 控制 的中 心, 存放 并运 行所 有的 程序 , 制 决策 都是 由它 来执行 ) 。 再有 主控 模版 通过 将 数据 传送 到上 位机 供操 作人 员观 察和 监控 。同 时操 作人 员在 上位 机上 发出 的指 令由 发 送到 主控 模版 , 再 有主 控模 版经 过运 算发 送指 令由 到 I/到 对应 的端 子, 再到 现场 的执 行器 。 系 统结 构图 如图 2所 示。图 2软 件: 应用 浙江 正泰 中自 控制 工程 有限 公司 自主 研发 的 软 件利 用 软 件编 写: 滤罐 的过 滤进 、出 口阀 门和 反洗 进、 出口 阀门 的控 制程序 ;变 频器 给定 的阶 梯式 变化 程序 ;所 有设 备的 启停 控制 等程 序。四 、 工 艺要 求的 实现更 具反 冲洗 的工 艺要 求, 顺序 控制 滤罐 的进 出口 阀、 反冲 洗净 出口 阀, 同时 调节 反冲洗 水泵 的频 率以 及控 制搅 拌器 的配 合起 停。 当反 冲洗 曲线 达到 共强 度阶 段时 ,即 反冲 洗水泵 频 率 为 50 动 搅 拌 器 。 14个 反 冲 洗 滤 罐 要 求 能 够 现 实 单 个 反 冲 洗 以 及 全 部 自 动 反冲 洗等 功能 。为 了实 现上 述功 能, 我将 反冲 洗程 序分 为三 个部 分: 滤 罐的 阀门 控制 部分 , 此 部分 利用 软 件中 的 做 成子 程序 。便 于 14个 滤罐 的分 别调 用, 减少 编程 的工 作量 ,保 持程 序的 一致 性。 控 制 的 顺 控 部 分 , 此 部 分 利 用 软 件 中 来 做 , 简 单 易懂 。控 制部 分, 此部 分利 用 软 件中 的 , 调用 之前 的子 程序 再加 上创 建中 间变 量来 联系 , 是整 个工 程的 程序 简介 明了 容易 阅读 。在 系统 实时 监控 方面 ,应 用 软 件强 大的 实时 监控 功能 可以 实时 观察各 个参 数的 实时 数值 还可 以调 出该 参数 的实 时趋 势以 及历 史趋 势方 便可 以对 其进 行控 制和研 究。 同时 在该 项目 中客 户还 可以 更具 工艺 的要 求对 自动 反洗 程序 中的 参数 进行 实时 的修改 , 以 达 到 更 精 确 的 控 制 要 求 。 下 图 为 自 动 反 冲 洗 系 统 的 监 控 流 程 图 。图 3自动反冲洗系统监控流程图五 、 控 制系 统完 成的 数 据的 实时 监控 、报 警、 历史 记录更 具联 合站 反冲 洗系 统工 艺流 程可 知来 自联 合站 的污 水 , 进 入缓 冲罐 , 通 过缓 冲罐 的升压 泵将 污水 打入 过滤 罐进 行过 滤, 经过 滤后 的污 水最 后输 出到 站外 ,供 联合 站其 它系 统使用 ; 需 要对 过滤 罐进 行反 冲洗 时 , 用 反冲 洗泵 将反 冲洗 罐液 体打 入过 滤罐 进行 反冲 洗操 作 ,最 后把 反冲 洗产 生的 深度 污水 回收 到回 收罐 。在 这个 过程 中各 个液 罐的 液位 以及 管道 的压力 等都 是实 时变 化的 ,运 用 的 实时 监控 技术 可以 让工 人更 方便 简介 的了解 生产 流程 中的 主要 参数 ,同 时它 具有 的实 时报 警功 能确 保了 连续 性安 全生 产, 以及 它的历 史记 录、 历史 趋势 功能 也方 便了 操作 员规 范控 制流 程的 要求 以及 生产 历史 的追 查。项 目中 最主 要的 高度 自动 体现 在滤 罐的 自动 反冲 洗功 能上 。 首 先先 来简 单的 介绍 下滤 罐的 自动 反冲 洗流 程: 在正 常过 滤的 状态 下污 水由 缓冲 罐的升 压泵 打到 滤罐 里来 ,此 时滤 罐中 过滤 进出 口阀 打开 、反 冲洗 进出 口阀 关闭 、搅 拌器 处于停 止状 态的 ,排 污阀 关闭 ,杂 物由 滤罐 过滤 下来 ,过 滤后 的水 排出 供其 他工 段使 用。 在 杏一 联污 水站 共有 14个 反冲 洗滤 罐 , 在 反冲 洗时 : 挨 个对 滤罐 进行 反冲 洗 , 同 时其他 滤罐 进行 正常 过滤 , 启 动反 冲洗 水泵 , 关 闭过 滤进 出口 阀 , 然 后打 开过 滤出 口阀 进口 阀 ,最 后打 开排 污阀 。反 冲洗 水泵 的频 率成 阶梯 状上 升, 启动 搅拌 器将 洗吸 附在 滤罐 上的 杂物刷 下来 ,此 时反 冲洗 水泵 达到 最大 频率 ,搅 拌器 启动 十分 钟( 可以 设定 )后 停止 ,反 冲洗水 泵频 率成 阶梯 状下 降, 关闭 滤罐 的反 冲洗 进出 口阀 ,打 开滤 罐的 过滤 进出 口阀 ,关 闭排污 阀, 再进 行下 一个 滤罐 的反 冲洗 流程 。 在 本项 目中 运用 系 统可 以很 好的 实现 上述 流程 的高 度自 动化 。在 自动 反冲 洗程 序编 写时 ,程 序的 启动 有两 种模 式: 一、 手动 启动 ,按 下程 序启 动按 钮后系 统会 马上 执行 反冲 洗程 序; 二、 自动 模式 ,程 序会 更具 所设 定的 间隔 时间 会自 动启 动反冲 洗程 序。 在 自动 反冲 洗程 序中 用户 还可 以对 各个 滤罐 的冲 洗顺 序进 行设 置即 冲洗 批次 设置 , 下图 4为 软 件在 实时 监控 中的 反冲 洗图 4反冲洗批次设定在 实际 生产 过程 中在 各个 时期 各个 阶段 污水 的污 浊程 度含 杂质 量都 是不 一样 的, 滤罐 的过滤 量以 及反 冲洗 需要 的长 度都 是随 阶段 变化 的, 所以 为了 节约 能源 同时 也为 了更 好的 过滤污 水, 在本 反冲 洗程 序中 各个 滤罐 的反 冲洗 时间 、高 中低 强度 的时 间、 反冲 洗水 泵的 频率阶 段型 变化 时间 都是 可以 在控 制面 板中 设定 的。 下图 5为 系统 运行 参数 设定图 5反冲洗参数设定在 这个 反冲 洗程 序中 变频 器频 率的 控制 是能 否达 到精 确反 冲洗 科学 节约 资源 的关 键。根 据工 艺要 求反 冲洗 有三 个阶 段 :低 强度 、 中 强度 、 高 强度 。 这 样对 反冲 洗水 泵强 度进 行分阶 段冲 洗 : 首 先频 率由 低到 高阶 段变 化防 止了 水泵 启动 停止 时频 率变 化过 快 , 保 护了 水泵 、延 长水 泵的 试用 期限 降低 耗电 ;其 次分 阶段 冲洗 同时 配合 搅拌 器的 试用 充分 利用 了反 冲洗水 ,即 节约 了水 资源 又达 到了 高效 反冲 洗。 下图 6为 反冲 洗水 泵频 率阶 梯形 变化 曲线图 6反冲洗水泵频率阶梯形变化曲线在 调试 过程 中, 变频 水泵 的高 中低 三个 阶段 的频 率值 以及 三个 阶段 持续 的时 间长 度都 是根据 工艺 要求 以及 当时 的污 水状 态反 复试 验得 出的 最佳 值, 达到 了反 冲洗 效果 和节 能节 水的最 佳效 果。 如若 今后 水质 发生 变化 可以 在这 值上 进行 微调 即可 。六 、 项 目运 行该 项目 已 于 201年 5月 在大 庆油 田第 四采 油厂 第一 油矿 杏一 联合 站污 水处 理站 正式 投入运 行, 现运 行正 常。 它对 油田 污水 过滤 罐的 过滤 系统 进行 清洗 操作 ,是 提高 油田 污水 过滤效 果的 一个 重要 措施 ,同 时延 长了 过滤 罐的 使用 寿命 ,提 高了 石油 生产 的经 济效 益。 岗位工 人的 工作 量明 显减 轻; 同时 避免 了由 于人 为疏 忽导 致生 产事 故, 影响 正常 工作 生产 的情况 。 七 、 应 用体 会本 装置 采用 浙 江正 泰中 自控 制工 程有 限公 司生 产的 , 此 系统 本身 就具 有电 源冗 余、 主控 冗余 、网 络冗 余等 保护 措施 确保 在局 部故 障时 不影 响系 统的 正常 的运行 。系 统改 造后 是使 整个 反冲 装置 成为 一个 统一 的有 机整 体, 反冲 过程 连贯 ,流 量曲 线控制 准确 ,可 以按 要求 完成 定时 反冲 洗、 单罐 反冲 洗、 一次 反冲 洗、 二次 反冲 洗等 多种 自动反 冲洗 过程 ,从 而大 大地 降低 了操 作工 人的 劳动 强度 ,提 高了 反冲 洗质 量。在 本次 项目 中的 实施 与应 用中 发现 :如 若能 在每 个滤 罐的 过滤 进出 口和 反冲 洗进 出口装 上 压 力 表 , 将 管 道 压 力 信 号 传 送 至 由 过 滤 进 出 口 的 压 力 差 值 来 计 算 判 断此 罐是 否需 要进 行反 冲洗 ,更 具反 冲洗 进出 口的 压力 差值 来计 算判 断该 进入 那个 反冲 洗阶段 。这 样就 可以 更加 提高 反冲 洗水 和能 源的 利用 率, 而且 能比 人工 更精 确的 掌握 反冲 洗次数 与时 间, 达到 更高 的反 冲洗 效果 。 参 考文 献 [1]控 制应 用软 件平 台控 制组 态手 册 ]控 制应 用软 件平 台实 时监 控手 册 3]控 制系 统工 程维 护手 册 ]王 海琴 :油 田水 处理
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