第24卷第2期天然氣與石油Vol.24 No.22006年4月Natural Gas And OilApr. 2006DCS在油田污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用丁萬成+，王卓飛,謝姝2陳雷2,江興家2(1.新疆油田重油開發(fā)公司,新疆克拉瑪依8340002.新疆油田勘探開發(fā)研究院新疆克拉瑪依834000)摘要介紹了DCS在油田污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)提高了污水處理系統(tǒng)的處理效果提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性確保了污水回用鍋爐的順利進(jìn)行。關(guān)鍵詞污水處理控制;:DCS文章編號1006 5539( 2006 )2 0052 -03文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B凝沉降)-→斜板沉降罐(沉降)-→過濾緩沖罐-+過濾0前言- +凈化水罐-→ 外輸計量間(計量)- +回注或外輸。油田污水是油田開采過程中產(chǎn)生的污水主要1.2 DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用污染物包括:懸浮物、COD、石油類、揮發(fā)酚等。新疆根據(jù)污水處理站工藝流程比較復(fù)雜的特點(diǎn)我油田重油開發(fā)公司污水處理站是全國最大的石油工們采用浙大中控的JX- 300X DCS系統(tǒng)。集散控制業(yè)污水處理站。該工程設(shè)計規(guī)模為4> 10*m2/d ,設(shè)系統(tǒng)(DCS)是以微處理機(jī)為核心,采用數(shù)據(jù)通信技計處理能力1 750m2/h。 某油田污水處理站污水處術(shù)和顯示技術(shù)的計算機(jī)控制系統(tǒng)。其基本思想是集理工藝采用高效水質(zhì)凈化與穩(wěn)定技術(shù)"[1]污水處中管理、分散控制風(fēng)險分散》DCS能夠完成直接理工藝采用自然沉降、混凝沉降、壓力過濾三段式流數(shù)字控制、順序控制、批量控制、數(shù)據(jù)采集與處理、多程工藝過程比較復(fù)雜，因而使用自動控制技術(shù)是保變量解耦控制以及最優(yōu)控制等功能在先進(jìn)的集散證處理工藝平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。某油田污水處理站控控制系統(tǒng)中還包含有生產(chǎn)的指揮、調(diào)度和管理的功制系統(tǒng)采用浙大中控JX - 300X集散控制系統(tǒng)2]能。( Distribution Control System DCS).DCS技術(shù)在生.JX - 300X的基本組成包括工程師站( ES)操產(chǎn)過程中發(fā)揮了重大作用。作站( OS )控制站( CS和通訊網(wǎng)絡(luò)SCnet II。在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通信接口單元(CIU)可實(shí)現(xiàn)JX-1集散控制系統(tǒng)(DCS)在某油田污水300X與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接通過多功能計算處理站的應(yīng)用站MFS)和相應(yīng)的應(yīng)用軟件AdvanTrol-PIMS可實(shí)現(xiàn)與企業(yè)管理計算機(jī)網(wǎng)的信息交換實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)1.1 某油田污水站工藝簡介絡(luò)( Intranet )環(huán)境下的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、實(shí)時流程查，根據(jù)某油田各原油處理站產(chǎn)出的稠油污水物看、實(shí)時趨勢瀏覽、報警記錄與查看，開關(guān)量變位記性進(jìn)行長期的分析跟蹤并與有關(guān)院所合作進(jìn)行適錄與查看、報表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢存貯與查看、生應(yīng)性試驗(yàn)污水處理工藝采用了自然沉降-混凝沉產(chǎn)過程報表生成與輸出等功能,從而實(shí)現(xiàn)整個企業(yè)降-壓力過濾三段式工藝流程。生產(chǎn)過程的管理、控制全集成綜合自動化。JX -此項(xiàng)工藝的主要流程如下:3002 |中國煤化工全性、冗余功能、網(wǎng)絡(luò)原油處理站沉降污水- +污水計量-→調(diào)儲緩沖)擴(kuò)展YHCNMH G信息存取功能除了具罐-→反應(yīng)提升泵→反應(yīng)罐(按順序加入三種藥劑混有模擬量信號輸入輸出、數(shù)字量信號輸入輸出、回路收稿日期2005.04-26作者簡介:丁萬成( 1971-)男,甘肅武威人工程師工學(xué)學(xué)士,1995 年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東熱能工程專業(yè)主要從事節(jié)能租新好新工藝推廣工作。電話( 0990 )884170。第24卷第2期丁萬成等DCS在油田污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用53控制等常規(guī)DCS的功能，還具有高速數(shù)字量處理、前饋控制的擾動量并且把藥劑流量Q...Q。作為高速順序事件記錄(SOE)可編程邏輯控制等特殊被控對象構(gòu)成流量控制的負(fù)反饋(即內(nèi)環(huán))最后選功能;它不僅提供了功能塊圖(FBD)梯形圖(LD)擇pH值作為被控對象構(gòu)成了pH值控制的負(fù)反饋等直觀的圖形組態(tài)工具,又為用戶提供開發(fā)復(fù)雜高(即外環(huán))其中內(nèi)、外環(huán)的控制可通過上位機(jī)內(nèi)部級控制算法(如模糊控制)的類C語言編程環(huán)境的軟件進(jìn)行pH控制和PPM控制加藥自動控制系SCX。系統(tǒng)規(guī)模變換靈活,可以實(shí)現(xiàn)從- -個單元的統(tǒng)工作原理如圖 2所示。過程控制到全廠范圍的自動化集成。QinfQinJX-300X控制站以多個先進(jìn)的微控制器為核AD← -流量閉+心提高了系統(tǒng)的實(shí)時性和控制品質(zhì)系統(tǒng)能完成各種先進(jìn)的控制算法:過程管理級采用高性能CPU個回囚鹵呤+回+囚+的主機(jī)和WINDOWS NT的多任務(wù)操作系統(tǒng),以適@D流量訊]+合集散控制系統(tǒng)良好的操作環(huán)境和管理任務(wù)的多樣AD- pH計]←化過程控制網(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全的協(xié)調(diào)工作,做到真正的分散和集圖2加藥自 動控制系統(tǒng)工作原理圖中。污水處理站生產(chǎn)工藝中有以下幾個主要的控制壓濾機(jī)控制是利用PLC(可編程控制器)控制過程(加藥反應(yīng)過程、壓濾過程、過濾過程、液位控壓濾機(jī)處理污水廠的最終固體排放物。其中主要是制和一系列測量、顯示(液位、流量、溫度、壓力等)順序控制模擬量控制用于信號采集PLC將運(yùn)行過程所有的監(jiān)測、控制功能都可在控制室完成。重狀態(tài)與模擬量信息傳送到上位機(jī)。油污水廠的JX-300XDCS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所過濾器控制是利用PLC控制過濾器處理污水廠的最終液體排放物,并將運(yùn)行狀態(tài)與模擬量信息示:傳送到上位機(jī)。[英特網(wǎng)流量、液位、溫度、壓力等測量值經(jīng)變送器傳遞[防火墻到上位機(jī)存入歷史數(shù)據(jù)庫,生 成報表、趨勢分析等。[遠(yuǎn)程計算機(jī)][遠(yuǎn)程計算機(jī).....[網(wǎng)絡(luò)工作站一些狀態(tài) 數(shù)據(jù)送入實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控對于管理計算機(jī)和操作站來說實(shí)時數(shù)據(jù)庫是透明的。管理計算機(jī)工程師站C操作站]網(wǎng)絡(luò)工作站操作站負(fù)責(zé)監(jiān)控污水廠的生產(chǎn)過程。操作員「下位機(jī)PLC C PLC]變送器[變送器通過豐富靈活的動態(tài)畫面,可以方便準(zhǔn)確地完成生加藥反應(yīng)控制[壓濾機(jī)控制]過濾機(jī)控制[液位]流量...產(chǎn)過程的監(jiān)視、操作任務(wù),可應(yīng)用實(shí)時監(jiān)控軟件進(jìn)行圖1重油污水廠的JX-300XDCS系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖分組顯示、趨勢圖顯示打印、動態(tài)流程、報警管理、報表及記錄、數(shù)據(jù)存檔、現(xiàn)場控制站遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控等。加藥反應(yīng)過程是污水處理的關(guān)鍵,直接關(guān)系到工程師站負(fù)責(zé)以應(yīng)用組態(tài)軟件為主的開發(fā)應(yīng)最終的水質(zhì)。以往加藥量控制都是靠人工進(jìn)行,所用。JX- 300X系統(tǒng)軟件基于中文Windows NT開加的藥劑難以做到水量匹配，很難保證水質(zhì)持續(xù)穩(wěn)發(fā)用戶界面友好所有的命令都化為形象直觀的功定達(dá)標(biāo)。污水處理系統(tǒng)來水量總是隨生產(chǎn)情況動態(tài)能圖標(biāo)使用方便簡潔。基本組態(tài)軟件SCKey用戶變化的藥劑本身的濃度也是有變化的在藥劑篩選界面友好,只需填表就可完成大部分的組態(tài)工作。對路、工藝設(shè)計合理的前提下水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵軟件提供專用控制站高級編程語言SCX功能強(qiáng)大環(huán)節(jié)是加藥控制的好壞。加藥控制系統(tǒng)是一一個多 變的專中國煤化工各種理想的控制策略。量過程藥劑的種類不同,加入的時間和順序也不YHCNMHG據(jù)匯總報表輸出以及同加藥量隨溶液流量、pH值的變化而改變。常規(guī)同遠(yuǎn)程計算機(jī)的通信。的PID控制適用于單入單出系統(tǒng),不能滿足多變量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng):JX - 300X系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)SCnet過程的需要。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,因?yàn)閬硭牟↖I連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元。動較大,且真可薄不可控所以我們選擇來水量作為某油田污水處理站的DCS通訊網(wǎng)絡(luò)采用星形拓?fù)?4天然氣與石油2005年結(jié)構(gòu)曼徹斯特編碼方式遵循開放的TCP/IP協(xié)議的水質(zhì)達(dá)到了工程設(shè)計要求。JX - 300X DCS系統(tǒng)和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。SCnet II采用1:1冗余的工業(yè)在重油污水處理廠的應(yīng)用是成功的表1是污水處以太網(wǎng),TCP/IP的傳輸協(xié)議輔以實(shí)時的網(wǎng)絡(luò)故障理站出水水質(zhì)全分析抽樣調(diào)查表。診斷其特點(diǎn)是可靠性高、糾錯能力強(qiáng)、通信效率高。由于DCS自動控制技術(shù)的成功應(yīng)用保證了水質(zhì)的穩(wěn)定性降低了員工的勞動強(qiáng)度提高了企業(yè)的2污水處理效果:管理水平。目前某油田污水處理站已平穩(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)和油田污水處理站投產(chǎn)以來經(jīng)受了來液量波動大來注水標(biāo)準(zhǔn),截止2005年3月31日已累計處理污水水水質(zhì)不穩(wěn)定等不利因素的考驗(yàn)污水處理系統(tǒng)運(yùn)約4000X10+m3,油田回注和鍋爐回用2000X行基本平穩(wěn)藥劑投加量與設(shè)定值基本吻合處理后10*m3.表1污水處理站出水水質(zhì)全分析抽樣調(diào)查表時間含油懸浮物氧鐵腐生菌硫酸菌腐蝕率COD揮發(fā)酚/mg L 1 /mg L-1 /mg L-1 /mg L-1 /mg L-1 /個.mL-1/個.mL-1 /mm a 1 /mg L/mg L-2001-100.81.7l .40.70.21001 000X103 0.026 5102.00. 0602002- 101.02.10.90.410010 000X 10. '50.017691.40.0122003- 101.9101 000X103 0.050 395.0.0.0152004-010.61.4100x102 0.058 80.0602004-060.50.4 .1.10.310 1 000X103 0.013 1146.00.0402005-011.31.21 000x103 0.026 3155.00. 028作用其可靠性已被現(xiàn)場實(shí)踐所證明。3結(jié)論現(xiàn)場運(yùn)行表明DCS是建立在大量實(shí)測數(shù)據(jù)基參考文獻(xiàn):礎(chǔ).上的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性會導(dǎo)致整個[1]張學(xué)魯朱澤民.高效水質(zhì)凈化與穩(wěn)定技術(shù)[ A]中國石油股份公司勘探與生產(chǎn)分公司.2001年石油開采新系統(tǒng)的性能下降、失靈。因此要嚴(yán)格要求基礎(chǔ)數(shù)據(jù)技術(shù)交流論文集[C]北京:石油工業(yè)出版社,2001.的準(zhǔn)確性特別注意儀表的定時校驗(yàn)。在控制系統(tǒng)397- 407.設(shè)計和施工過程中要充分考慮完善的抗干擾措施。[2]浙江大學(xué)中控技術(shù)股份有限公司. SUPCON JX - 300XJX - 300X DCS系統(tǒng)在重油污水處理廠的應(yīng)用,對集散控制系統(tǒng)用戶手刪[ Z]杭州浙江大學(xué)中控技術(shù)于確保水質(zhì)穩(wěn)定和提高管理水平起到了極其重要的股份有限公司2001.抽提蒸餾分離芳烴新工藝打破國外壟斷燕山石化制苯裝置采用的NFM抽提蒸餾分離芳烴新工藝生產(chǎn)苯、甲苯年新增效益達(dá)1600多萬元。這套技術(shù)的成功開發(fā)打破了國外技術(shù)壟斷,可節(jié)約近千萬元的技術(shù)引進(jìn)費(fèi)用。該技術(shù)榮獲2004年度中石化科技進(jìn)步一等獎。抽提蒸餾分離芳烴新工藝開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目由燕山石化與石科院、中國石化工程公司等單位聯(lián)合開發(fā)。其過程包括系統(tǒng)試驗(yàn)、過程模擬研究、工藝包開發(fā)、工程化研究等環(huán)節(jié)。該技術(shù)適用于從裂解加氫汽油中分離苯和甲苯具有產(chǎn)品質(zhì)量好、收率高和操作靈活等特點(diǎn)。2001 年該技術(shù)在燕化20x 10*t/a芳烴抽提裝置改擴(kuò)建中首次工業(yè)應(yīng)用,并-次開車成功。兩年多的運(yùn)行結(jié)果顯示:該工藝生產(chǎn)穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良到2004年12月累計生產(chǎn)合格產(chǎn)品37x 10*t。裝置標(biāo)定考核結(jié)果表中國煤化工直的工況下苯、甲苯質(zhì)量均達(dá)到或超過國家優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)收率分別為99. 75%及99CNMHG指標(biāo)也達(dá)到了合同保證值,而且單位產(chǎn)品能耗和溶劑消耗較改造前均大幅度降低CNM耗降低約 45%溶劑消耗較原來減少35t/a裝置運(yùn)行穩(wěn)定性大大改善苯產(chǎn)品質(zhì)量也明顯提高。目前國內(nèi)多套乙烯下游裝置都將進(jìn)行擴(kuò)能改造此項(xiàng)新技術(shù)在投資和操作費(fèi)用等方面具有很大的優(yōu)勢,具有較高的推廣價值。上海擎督信息科技公司金秋石化科技傳播工作室錢伯章