438石油與天然氣化工2005DCS在六、九區(qū)污水處理站的應(yīng)用丁萬成'謝姝?陳雷’江興家'(1.新疆油田重油開發(fā)公司2.新疆油田勘探開發(fā)研究院)摘要新疆油田重油開發(fā)公司六、九區(qū)污水處理站污水處理工藝采用高效水質(zhì)凈化與穩(wěn)定技術(shù)”生產(chǎn)工藝中- -系列測量、顯示(液位、流量、溫度、壓力等)過程和幾個(gè)主要的控制過程(加藥反應(yīng)過程、壓濾過程、過濾過程、液位控制)全部由自身PLC控制系統(tǒng)自動監(jiān)測和控制并通過通訊口將數(shù)據(jù)上傳控制中心DCS系統(tǒng)所有的監(jiān)測、控制功能都可由DCS控制系統(tǒng)在控制室完成。DCS技術(shù)在重油污水處理過程中成功的應(yīng)用為污水處理站的平穩(wěn)運(yùn)行和管理提供了保證。關(guān)鍵詞污水處理控制DCS油田污水主要污染物包括懸浮物、COD、石油類、多變量解耦控制以及最優(yōu)控制等功能,在先進(jìn)的集散揮發(fā)酚等。新疆油田重油開發(fā)公司六、九區(qū)污水處理控制系統(tǒng)中還包含有生產(chǎn)指揮、調(diào)度和管理等功能。站是全國最大的陸.上石油工業(yè)污水處理站。該工程設(shè)JX - 300X的基本組成包括工程師站( ES )操作計(jì)規(guī)模為4 x10* m'/d ,設(shè)計(jì)處理能力1 750 m'/h。站(OS)控制站(CS)和通訊網(wǎng)絡(luò)SCnetII。在通訊網(wǎng)六、九區(qū)污水處理站污水處理工藝采用高效水質(zhì)凈絡(luò)上掛接通信接口單元( CIU )可實(shí)現(xiàn)JX - 300X與.化與穩(wěn)定技術(shù)”污水處理工藝采用自然沉降、混凝沉PLC等數(shù)字設(shè)備的連接通過多功能計(jì)算站( MFS )和降、壓力過濾三段式流程工藝過程比較復(fù)雜,因而應(yīng)相應(yīng)的應(yīng)用軟件AdvanTrol - PIMS可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)管理用自動控制技術(shù)是保證處理工藝平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。計(jì)算機(jī)網(wǎng)的信息交換實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)( Intranet )環(huán)境六、九區(qū)污水處理站控制系統(tǒng)采用浙大中控JX - 300X下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)流程查看、實(shí)時(shí)趨勢瀏覽、報(bào)集散控制系統(tǒng)'。警記錄與查看、開關(guān)量變位記錄與查看、報(bào)表數(shù)據(jù)存1集散控制系統(tǒng)( DCS )在六、九區(qū)污水處理貯、歷史趨勢存貯與查看、生產(chǎn)過程報(bào)表生成與打印輸出等功能,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過程的管理、控制全站的應(yīng)用集成綜合自動化。JX - 300X具有大型集散系統(tǒng)的安1.1六、九區(qū)污水站工藝簡介全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能、集成的用戶界面及信根據(jù)六、九區(qū)各原油處理站產(chǎn)出的稠油污水物性,息存取功能除了具有模擬量信號輸入輸出、數(shù)字量信進(jìn)行長期的分析跟蹤和適應(yīng)性試驗(yàn)污水處理采用自號輸入輸出、回路控制等常規(guī)DCS的功能還具有高然沉降-混凝沉降-壓力過濾三段式工藝流程。速數(shù)字量處理、高速順序事件記錄(SOE)可編程邏輯此項(xiàng)工藝的主要流程如下:控制等特殊功能它不僅提供了功能塊圖(FBD)梯形原油處理站沉降污水- ,污水計(jì)量- >調(diào)儲( 緩沖)圖( LD )等直觀的圖形組態(tài)工具又為用戶提供開發(fā)復(fù)罐- >反應(yīng)提升泵- >反應(yīng)罐(按順序加入三種藥劑混雜高級控制算法(如模糊控制)的類似C語言編程環(huán)凝沉降)- +斜板沉降罐(沉降)-過濾緩沖罐-過濾-→境SCX。系統(tǒng)規(guī)模變換靈活,可以實(shí)現(xiàn)從一個(gè)單元的凈化水罐- >外輸計(jì)量間( 計(jì)量)-→回注或外輸。過程控制到全廠范圍的自動化集成。1.2 DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用JX-300X控制站以多個(gè)先進(jìn)的微控制器為核心根據(jù)污水處理站工藝流程比較復(fù)雜的特點(diǎn)，采用提高了中國煤化工質(zhì)系統(tǒng)能完成各種先浙大中控的JX - 300X集散控制系統(tǒng)( Distribution進(jìn)的控YHCNMHG用高性能CPU的主機(jī)Control System DCS )。DCS是以微處理機(jī)為核心,采和WINDOWSNT的多任務(wù)操作系統(tǒng)以適合集散控制用數(shù)據(jù)通信技術(shù)和顯示技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。其基系統(tǒng)良好的操作環(huán)境和管理任務(wù)的多樣化過程控制本思想是集中管理、分散控制風(fēng)險(xiǎn)分散);能夠完成網(wǎng)絡(luò)采用雙重化以太網(wǎng)技術(shù),使過程控制級能高速安直接數(shù)字控制救顧序控制、批量控制、數(shù)據(jù)采集與處理、全地協(xié)調(diào)工作做到真正的分散和集中。第34卷第5期DCS在六、九區(qū)污水處理站的應(yīng)用439污水處理站生產(chǎn)工藝中的主要控制過程有:加藥濾機(jī)處理污水廠的最終固體排放物。其中主要是順序反應(yīng)過程、壓濾過程、過濾過程、液位控制和一系列測控制模擬量控制用于信號采集,PLC 將運(yùn)行狀態(tài)與模量、顯示(液位、流量、溫度、壓力等)過程,所有的監(jiān)擬量信息傳送到上位機(jī)。測、控制功能都可在控制室完成。污水廠的JX - 300X過濾器控制是利用PLC控制過濾器,處理污水廠DCS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。的最終液體排放物并將運(yùn)行狀態(tài)與模擬量信息傳送到.上位機(jī)。流量、液位、溫度、壓力等測量值經(jīng)變送器傳遞到[英特網(wǎng)]上位機(jī)存入歷史數(shù)據(jù)庫生成報(bào)表、趨勢分析等。一些防火墻]狀態(tài)數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,對于管理計(jì)[遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)] ,遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)][ NETWORK算機(jī)和操作站來說實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是透明的。操作站負(fù)責(zé)監(jiān)控污水廠的生產(chǎn)過程。操作員通過[管理計(jì)算機(jī)][工程師站 ] {操作站]NETWORK豐富靈活的動態(tài)畫面可以方便準(zhǔn)確地完成生產(chǎn)過程的監(jiān)視、操作任務(wù),可應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件進(jìn)行分組顯[下位機(jī)PLC]PLC變送器Jl變送器」加藥反應(yīng)控制壓濾機(jī)控制|過濾器控制液位流量.....示、趨勢圖顯示打印、動態(tài)流程、報(bào)警管理、報(bào)表及記錄、數(shù)據(jù)存檔、現(xiàn)場控制站遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控等。圖1重油污水廠 的JX- -300X DCS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖工程師站負(fù)責(zé)以應(yīng)用組態(tài)軟件為主的開發(fā)應(yīng)用。JX - 300X系統(tǒng)軟件基于中文Windows NT開發(fā),用戶加藥反應(yīng)過程是污水處理的關(guān)鍵，直接關(guān)系到最界面友好所有的命令都轉(zhuǎn)化為形象直觀的功能圖標(biāo)終的水質(zhì)。以往加藥量控制都是靠人工進(jìn)行,所加的使用方便簡潔?；窘M態(tài)軟件SCKey用戶界面友好,藥劑難以做到與水量匹配很難保證水質(zhì)持續(xù)穩(wěn)定達(dá)只需填表就可完成大部分的組態(tài)工作。軟件提供專用標(biāo)。污水處理系統(tǒng)來水量總是隨生產(chǎn)情況動態(tài)變化控制站高級編程語言SCX、功能強(qiáng)大的專用控制模塊,的藥劑本身的濃度也是有變化的在藥劑篩選對路、可方便實(shí)現(xiàn)各種理想的控制策略。工藝設(shè)計(jì)合理的前提“下,水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是管理計(jì)算機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)匯總報(bào)表輸出以及同加藥控制的好壞。加藥控制系統(tǒng)是-一個(gè)多變量過程，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的通信。藥劑的種類不同加入的時(shí)間和順序也不同加藥量隨數(shù)據(jù)通信系統(tǒng):JX - 300X系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)SCnet II溶液流量、pH值的變化而改變。常規(guī)的PID控制適用連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元。六、于單入單出系統(tǒng)不能滿足多變量過程的需要。在實(shí)九污水處理站的DCS通訊網(wǎng)絡(luò)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)曼際的生產(chǎn)過程中,因?yàn)閬硭牟▌虞^大,且其可測不可徹斯特編碼方式,遵循開放的TCP/IP協(xié)議和控所以我們選擇來水量作為前饋控制的擾動量并且IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。SCnet II采用1: 1冗余的工業(yè)以太把藥劑流量Q...Q。,作為被控對象構(gòu)成流量控制的網(wǎng),TCP/IP的傳輸協(xié)議輔以實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)故障診斷其負(fù)反饋即內(nèi)環(huán))最后選擇pH值作為被控對象構(gòu)成特點(diǎn)是可靠性高、糾錯能力強(qiáng)、通信效率高。.了pH值控制的負(fù)反饋(即外環(huán))。 其中內(nèi)、外環(huán)的控2污水處理效果制可通過上位機(jī)內(nèi)部的軟件進(jìn)行pH控制和ppm控制加藥自動控制系統(tǒng)工作原理如圖2所示。污水處理站投產(chǎn)以來經(jīng)受了來液量波動大來水水質(zhì)不穩(wěn)定等不利因素的考驗(yàn),污水處理系統(tǒng)運(yùn)行基本平穩(wěn)藥劑投加量與設(shè)定值基本吻合處理后的水質(zhì)QinfQin達(dá)到了工程設(shè)計(jì)要求。JX300XDCS系統(tǒng)在重油污水流量計(jì)]處理廠的應(yīng)用是成功的表1是污水處理站出水水質(zhì)H回四-鹵→回-四疼+圓全分析抽樣調(diào)查表。路由中國煤化工成功應(yīng)用保證了污水AO流量訊~J處理后MYHC N MH G工的勞動強(qiáng)度提高了ADC pHit ]企業(yè)的管理水平。目前六、九區(qū)污水處理站已平穩(wěn)運(yùn)行3年處理后污水達(dá)到國家二級污水排放標(biāo)準(zhǔn)和油圖2加藥自動控制系統(tǒng)工作原理圖田注水標(biāo)準(zhǔn)，截止2005年3月31日已累計(jì)處理污水壓濾機(jī)控制是利用PLC(可編程控制器)控制壓4 000 x 10* m3油田回注和鍋爐回用2000x10* m'。440石油與天然氣化工2005表1污水處理 站出水水質(zhì)全分析抽樣調(diào)查表項(xiàng)目含油懸浮物硫鐵腐生菌硫酸菌腐蝕率COD值揮發(fā)酚時(shí)間目( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) (個(gè)/ml) (個(gè)/ml) ( mm/a) ( mg/l) ( mg/l)2001. 100.81. 40.70.21001 0000.0265.102. 00.0602002. 101.02.10.90.410 000.0.017 691.40.0122003. 101.9100.050395.00.0152004. 010.61.40.058 82004. 060.5.10.3.10000.013 1146.00.0402005. 011.31.2.20.026 3155.00.0283結(jié)論參考文獻(xiàn)1 JX - 300X集散控制系統(tǒng)用戶手冊.浙江中控技術(shù)股份有限公司現(xiàn)場運(yùn)行表明,六、九污水處理站應(yīng)用的DCS是建立在大量實(shí)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的作者簡介不準(zhǔn)確性會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的性能下降、失靈。因此必須嚴(yán)格要求基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性特別注意儀表的定時(shí)丁萬成男生于1971年,1995年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)熱能工程專業(yè)新疆油田重油公司油田工藝研究所從事工藝技術(shù)研究和新技校驗(yàn)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工過程中要充分考慮完善術(shù)推廣工作。的抗干擾措施。JX300X DCS系統(tǒng)在重油污水處理廠的應(yīng)用對于確保處理后水質(zhì)穩(wěn)定和提高管理水平起收稿日期2005 -04 -25.到了極其重要的作用其可靠性已被現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)踐所收修改稿2005 -05 -10證明。編輯馮學(xué)軍(上接第437頁)大啟動電流小對電源(發(fā)電機(jī))沖擊小;建議在其它脫水站的檢修中可以考慮逐步加裝變頻( 2 )能夠有效地調(diào)節(jié)甘醇循環(huán)量調(diào)節(jié)品質(zhì)好平器,以提高泵的利用率降低能耗延長泵的使用壽命。穩(wěn)、精度高(無級調(diào)速)取消了調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失;變2003年大竹脫水站檢修時(shí)四臺甘醇循環(huán)泵的電機(jī)均頻器與站控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)PID控制回路使員加了變頻器運(yùn)行狀況良好。工能夠根據(jù)脫水裝置不同工況的要求方便準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)甘醇循環(huán)量達(dá)到脫水生產(chǎn)的最佳控制狀態(tài)無需進(jìn)行頻繁的現(xiàn)場操作;(3)有效降低能耗根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況,1臺DX徐立男1963年生。1984年畢業(yè)于西南石油學(xué)院儲運(yùn)專業(yè)。- 5電動柱塞泵功率為5.5 kW ,甘醇循環(huán)量按額定的高級工程師。從事采輸技術(shù)研究工作。0.6倍計(jì)算,泵實(shí)際耗電僅為原來的0.216倍,一 年收稿日期2004-09-12(按330天計(jì)算)可節(jié)約電3.415 x10* kWh ,所以加裝收修改稿2004-12-31變頻器是經(jīng)濟(jì)合理的。輯楊蘭3電泵適應(yīng)性改造建議天東29井、七橋站擴(kuò)建裝置甘醇泵電機(jī)加裝變頻中國煤化工器以后變頻器運(yùn)行良好,甘醇泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)安全可靠,節(jié)能效果顯著,調(diào)節(jié)范圍廣操作維護(hù)方便減少了維MHCNMH G修量降低了生產(chǎn)成本。因此在天然氣脫水生產(chǎn)中,可廣泛采用變頻器進(jìn)行有關(guān)的流量、壓力、循環(huán)量等的調(diào)節(jié)和控方數(shù)據(jù)