克拉瑪依油田聯(lián)合站污水處理計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

陸青 蔣志航 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院

新疆克拉瑪依油田在污水處理過程中引進(jìn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，將油田污水進(jìn)行自動(dòng)化油水分離、沉淀、脫水、自動(dòng)加藥、去鹽化處理等。油田污水的處理工藝復(fù)雜，應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以建立一個(gè)可視化的監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝處理流程，現(xiàn)場(chǎng)工作人員也可以就運(yùn)行過程中異常情況，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，不僅可避免排放對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，更重要的是將油田污水充分利用起來，提煉出達(dá)到油田水驅(qū)用水標(biāo)準(zhǔn)。該套系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性可以確保油田污水的處理順利進(jìn)行[1]。

1 聯(lián)合站污水處理工藝流程

油田污水來自于對(duì)原油處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，污染性強(qiáng)，排放到地表會(huì)對(duì)周圍農(nóng)作物造成污染，不經(jīng)處理的污水回注會(huì)腐蝕輸送管線，而且會(huì)對(duì)地層和地下水造成嚴(yán)重的污染和破壞[2]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，克拉瑪依油田污水中帶有少量原油和固體雜質(zhì)顆粒，以及有毒的硫化物等。通常采取向污水中添加化學(xué)藥劑處，以及將化學(xué)方法（破乳、絮凝、中和）與物理方法（沉降、過濾）相結(jié)合來綜合處理油田污水。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

克拉瑪依油田聯(lián)合站污水自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由工作站（IPC）和兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)過程控制系統(tǒng)組成。工作站IPC功能是給整個(gè)工藝流程提供一個(gè)可視化的操作管理平臺(tái)，通過自動(dòng)調(diào)整工藝參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)過程的監(jiān)控，而且可以將監(jiān)控測(cè)試結(jié)果以自動(dòng)報(bào)表的形式打印出來等。現(xiàn)場(chǎng)過程控制系統(tǒng)主要功能是將現(xiàn)場(chǎng)儀器接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和輸出操作，同時(shí)兼顧上傳數(shù)據(jù)和下達(dá)管理級(jí)IPC的監(jiān)控生產(chǎn)命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合站污水處理的直接控制。污水處理計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 污水處理計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)

聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中，工藝參數(shù)變化緩慢，說明計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響污水處理效果。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件主要由6大部分組成，分別是系統(tǒng)核心89C51單片機(jī)、數(shù)據(jù)擴(kuò)展接口、通訊單元、A/D與D/A、以及數(shù)字I/O與模擬I/O等[3]。模擬信號(hào)采集通道主要是由一次表、信號(hào)隔離單元、處理單元、A/D以及89C51單片機(jī)微處理器構(gòu)成，能夠?qū)㈦娏骰蛘唠妷盒盘?hào)進(jìn)行調(diào)理、轉(zhuǎn)換、輸入微處理器再做處理。模擬控制輸出通道將采集到的信號(hào)通過微處理器處理后，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)調(diào)理單元以及隔離單元處理，最后再經(jīng)過不同變頻器處理后可以指導(dǎo)調(diào)節(jié)加藥泵和提升泵的液排量。模擬信號(hào)采集與輸出通道結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 模擬信號(hào)采集與輸出通道結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

聯(lián)合站污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，其中現(xiàn)場(chǎng)過程控制系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，能對(duì)聯(lián)合站污水處理過程進(jìn)行監(jiān)控，但是在數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)方面存在不足，因此，為用戶建立一個(gè)可視化且操作簡(jiǎn)便的監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)十分重要。引進(jìn)的IPC具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力，不僅可以監(jiān)控污水處理的整個(gè)運(yùn)行過程，而且對(duì)運(yùn)行過程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)；引進(jìn)強(qiáng)大的IPC工作站，再結(jié)合二次開發(fā)的Windows系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)克拉瑪依油田聯(lián)合站污水處理計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，提供一個(gè)可視化的監(jiān)控管理平臺(tái)，對(duì)處理過程進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整以及維護(hù)[4]。

管理軟件設(shè)計(jì)主要由生產(chǎn)過程監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)管理及報(bào)表、人機(jī)交互和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布組成。在污水處理網(wǎng)站網(wǎng)頁，將HTML語言與ASP語言結(jié)合編寫程序來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)報(bào)表網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。在人機(jī)交互界面上，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)操作，包括關(guān)閉排污閥、手動(dòng)打開閥門、生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢、歷史記錄查詢和加藥參數(shù)設(shè)置等。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)指令完成該項(xiàng)操作。上位機(jī)軟件以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為核心來實(shí)現(xiàn)各自模塊的功能。

4 結(jié)論

通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，克拉瑪依油田聯(lián)合站污水處理效率得到提高，處理結(jié)果驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)具有較高的實(shí)用性、穩(wěn)定性和有效性。在聯(lián)合站油田污水處理過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了其信號(hào)采集及時(shí)準(zhǔn)確、藥劑自動(dòng)投加、控制穩(wěn)定、實(shí)時(shí)處理過程監(jiān)測(cè)以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換傳送性能強(qiáng)等特點(diǎn)，避免了在電磁干擾下信號(hào)采集失真的問題；計(jì)算機(jī)軟件采取模糊Smith預(yù)估控制算法，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制加藥的同時(shí)，避免了工藝過程中滯后環(huán)節(jié)對(duì)污水處理工藝的影響；采取專家控制方法，可以確保儲(chǔ)罐液位與入口污水流量的穩(wěn)定，平穩(wěn)高效地推進(jìn)污水處理作業(yè)工作。

[1]徐愛均．智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992.

[2]陳雪梅，李鑫，李一平，等．油田聯(lián)合站自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用[J]．石油鉆采工藝，2009（S2）：445-448.

[3]田麗平．抽油機(jī)井間抽自動(dòng)控制技術(shù)[J]．油氣田地面工程，2013，32（10）：103-104.

[4]沈琛．油田污水處理工藝技術(shù)新進(jìn)展[M]．北京：中國石化出版社，2008.