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(wàn)成+，王卓飛,謝姝2陳雷2,江興家2(1.新疆油田重油開(kāi)發(fā)公司,新疆克拉瑪依8340002.新疆油田勘探開(kāi)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(guò)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(hào)1006 5539( 2006 )2 0052 -03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B凝沉降)-→斜板沉降罐(沉降)-→過(guò)濾緩沖罐-+過(guò)濾0前言- +凈化水罐-→ 外輸計(jì)量間(計(jì)量)- +回注或外輸。油田污水是油田開(kāi)采過(guò)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(lèi)、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(kāi)發(fā)公司污水處理站是全國(guó)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(jì)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(jì)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(jì)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(xiǎn)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(guò)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(guò)程比較復(fù)雜，因而使用自動(dòng)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(guò)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(guò)多功能計(jì)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(jì)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(jiǎn)介絡(luò)( Intranet )環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)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(shí)趨勢(shì)瀏覽、報(bào)警記錄與查看，開(kāi)關(guān)量變位記性進(jìn)行長(zhǎng)期的分析跟蹤并與有關(guān)院所合作進(jìn)行適錄與查看、報(bào)表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢(shì)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(guò)程報(bào)表生成與輸出等功能,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)企業(yè)降-壓力過(guò)濾三段式工藝流程。生產(chǎn)過(guò)程的管理、控制全集成綜合自動(dòng)化。JX -此項(xiàng)工藝的主要流程如下:3002 |中國(guó)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(jì)量-→調(diào)儲(chǔ)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(hào)輸入輸出、數(shù)字量信號(hào)輸入輸出、回路收稿日期2005.04-26作者簡(jiǎn)介:丁萬(wàn)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(zhuān)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(wàn)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(dòng)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(duì)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(duì)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(hù)提供開(kāi)發(fā)復(fù)雜高(即外環(huán))其中內(nèi)、外環(huán)的控制可通過(guò)上位機(jī)內(nèi)部級(jí)控制算法(如模糊控制)的類(lèi)C語(yǔ)言編程環(huán)境的軟件進(jìn)行pH控制和PPM控制加藥自動(dòng)控制系SCX。系統(tǒng)規(guī)模變換靈活,可以實(shí)現(xiàn)從- -個(gè)單元的統(tǒng)工作原理如圖 2所示。過(guò)程控制到全廠范圍的自動(dòng)化集成。QinfQinJX-300X控制站以多個(gè)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(shí)性和控制品質(zhì)系統(tǒng)能完成各種先進(jìn)的控制算法:過(guò)程管理級(jí)采用高性能CPU個(gè)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(jì)]←化過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)采用雙重化以太網(wǎng)技術(shù)使過(guò)程控制級(jí)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(dòng)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(gè)主要的控制壓濾機(jī)控制是利用PLC(可編程控制器)控制過(guò)程(加藥反應(yīng)過(guò)程、壓濾過(guò)程、過(guò)濾過(guò)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(cè)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(hào)采集PLC將運(yùn)行過(guò)程所有的監(jiān)測(cè)、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(guò)濾器控制是利用PLC控制過(guò)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(cè)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(kù),生 成報(bào)表、趨勢(shì)分析等。[遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)][遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī).....[網(wǎng)絡(luò)工作站一些狀態(tài) 數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)于管理計(jì)算機(jī)和操作站來(lái)說(shuō)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是透明的。管理計(jì)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(guò)程。操作員「下位機(jī)PLC C PLC]變送器[變送器通過(guò)豐富靈活的動(dòng)態(tài)畫(huà)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(guò)濾機(jī)控制[液位]流量...產(chǎn)過(guò)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(shì)圖顯示打印、動(dòng)態(tài)流程、報(bào)警管理、報(bào)表及記錄、數(shù)據(jù)存檔、現(xiàn)場(chǎng)控制站遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控等。加藥反應(yīng)過(guò)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(kāi)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(kāi)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(hù)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(lái)水量總是隨生產(chǎn)情況動(dòng)態(tài)能圖標(biāo)使用方便簡(jiǎn)潔。基本組態(tài)軟件SCKey用戶(hù)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(duì)路、工藝設(shè)計(jì)合理的前提下水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵軟件提供專(zhuān)用控制站高級(jí)編程語(yǔ)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(gè)多 變的專(zhuān)中國(guó)煤化工各種理想的控制策略。量過(guò)程藥劑的種類(lèi)不同,加入的時(shí)間和順序也不YHCNMHG據(jù)匯總報(bào)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(jì)算機(jī)的通信。的PID控制適用于單入單出系統(tǒng),不能滿(mǎn)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(guò)程的需要。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中,因?yàn)閬?lái)水的波II連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元。動(dòng)較大,且真可薄不可控所以我們選擇來(lái)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(kāi)放的TCP/IP協(xié)議的水質(zhì)達(dá)到了工程設(shè)計(jì)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(shí)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(cuò)能力強(qiáng)、通信效率高。由于DCS自動(dòng)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(dòng)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(guó)家二級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)和油田污水處理站投產(chǎn)以來(lái)經(jīng)受了來(lái)液量波動(dòng)大來(lái)注水標(biāo)準(zhǔn),截止2005年3月31日已累計(jì)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(shí)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(gè).mL-1/個(gè).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(chǎng)實(shí)踐所證明。3結(jié)論現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明DCS是建立在大量實(shí)測(cè)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(huì)導(dǎo)致整個(gè)[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(guó)石油股份公司勘探與生產(chǎn)分公司.2001年石油開(kāi)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(shí)校驗(yàn)。在控制系統(tǒng)397- 407.設(shè)計(jì)和施工過(guò)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(duì)集散控制系統(tǒng)用戶(hù)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(guó)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(wàn)元。這套技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)打破了國(guó)外技術(shù)壟斷,可節(jié)約近千萬(wàn)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(jiǎng)。抽提蒸餾分離芳烴新工藝開(kāi)發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目由燕山石化與石科院、中國(guó)石化工程公司等單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)。其過(guò)程包括系統(tǒng)試驗(yàn)、過(guò)程模擬研究、工藝包開(kāi)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(kāi)車(chē)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?jī)?yōu)良到2004年12月累計(jì)生產(chǎn)合格產(chǎn)品37x 10*t。裝置標(biāo)定考核結(jié)果表中國(guó)煤化工直的工況下苯、甲苯質(zhì)量均達(dá)到或超過(guò)國(guó)家優(yōu)級(jí)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(lái)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(guó)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(shì),具有較高的推廣價(jià)值。上海擎督信息科技公司金秋石化科技傳播工作室錢(qián)伯章