陆青 蒋志航 九江职业技术学院
新疆克拉玛依油田在污水处理过程中引进计算机自动控制系统,将油田污水进行自动化油水分离、沉淀、脱水、自动加药、去盐化处理等。油田污水的处理工艺复杂,应用自动控制系统可以建立一个可视化的监测管理平台,实时监控工艺处理流程,现场工作人员也可以就运行过程中异常情况,及时调整运行参数,不仅可避免排放对生态环境的污染,更重要的是将油田污水充分利用起来,提炼出达到油田水驱用水标准。该套系统较高的稳定性和经济性可以确保油田污水的处理顺利进行[1]。
油田污水来自于对原油处理的各个环节,污染性强,排放到地表会对周围农作物造成污染,不经处理的污水回注会腐蚀输送管线,而且会对地层和地下水造成严重的污染和破坏[2]。
据统计数据显示,克拉玛依油田污水中带有少量原油和固体杂质颗粒,以及有毒的硫化物等。通常采取向污水中添加化学药剂处,以及将化学方法(破乳、絮凝、中和)与物理方法(沉降、过滤)相结合来综合处理油田污水。
克拉玛依油田联合站污水自动控制系统主要由工作站(IPC)和两个现场过程控制系统组成。工作站IPC功能是给整个工艺流程提供一个可视化的操作管理平台,通过自动调整工艺参数和网络数据服务功能,实现对整个过程的监控,而且可以将监控测试结果以自动报表的形式打印出来等。现场过程控制系统主要功能是将现场仪器接收到的数据进行采集和输出操作,同时兼顾上传数据和下达管理级IPC的监控生产命令,实现对联合站污水处理的直接控制。污水处理计算机自动控制系统结构如图1所示。
图1 污水处理计算机自动控制系统
联合站污水处理系统运行过程中,工艺参数变化缓慢,说明计算机自动控制系统的稳定性直接影响污水处理效果。计算机自动控制系统的硬件主要由6大部分组成,分别是系统核心89C51单片机、数据扩展接口、通讯单元、A/D与D/A、以及数字I/O与模拟I/O等[3]。模拟信号采集通道主要是由一次表、信号隔离单元、处理单元、A/D以及89C51单片机微处理器构成,能够将电流或者电压信号进行调理、转换、输入微处理器再做处理。模拟控制输出通道将采集到的信号通过微处理器处理后,经D/A转换、信号调理单元以及隔离单元处理,最后再经过不同变频器处理后可以指导调节加药泵和提升泵的液排量。模拟信号采集与输出通道结构见图2。
图2 模拟信号采集与输出通道结构
联合站污水处理自动控制系统是一个极其复杂的系统,其中现场过程控制系统可以独立运行,能对联合站污水处理过程进行监控,但是在数据处理和存储方面存在不足,因此,为用户建立一个可视化且操作简便的监测管理平台十分重要。引进的IPC具有强大的数据处理和存储能力,不仅可以监控污水处理的整个运行过程,而且对运行过程中的生产数据可以存储;引进强大的IPC工作站,再结合二次开发的Windows系统,可以实现对整个克拉玛依油田联合站污水处理计算机自动控制,提供一个可视化的监控管理平台,对处理过程进行监控、调整以及维护[4]。
管理软件设计主要由生产过程监测、数据管理及报表、人机交互和数据网络发布组成。在污水处理网站网页,将HTML语言与ASP语言结合编写程序来实现生产报表网络发布。在人机交互界面上,现场工作人员可以对污水处理系统进行相应操作,包括关闭排污阀、手动打开阀门、生产数据查询、历史记录查询和加药参数设置等。计算机自动控制系统根据相应指令完成该项操作。上位机软件以实时数据库为核心来实现各自模块的功能。
通过应用计算机自动控制系统,克拉玛依油田联合站污水处理效率得到提高,处理结果验证了计算机自动控制系统具有较高的实用性、稳定性和有效性。在联合站油田污水处理过程中,自动控制系统充分发挥了其信号采集及时准确、药剂自动投加、控制稳定、实时处理过程监测以及网络数据采集转换传送性能强等特点,避免了在电磁干扰下信号采集失真的问题;计算机软件采取模糊Smith预估控制算法,在实现自动控制加药的同时,避免了工艺过程中滞后环节对污水处理工艺的影响;采取专家控制方法,可以确保储罐液位与入口污水流量的稳定,平稳高效地推进污水处理作业工作。
[1]徐爱均.智能化测量控制仪表原理与设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1992.
[2]陈雪梅,李鑫,李一平,等.油田联合站自动化监控技术的应用[J].石油钻采工艺,2009(S2):445-448.
[3]田丽平.抽油机井间抽自动控制技术[J].油气田地面工程,2013,32(10):103-104.
[4]沈琛.油田污水处理工艺技术新进展[M].北京:中国石化出版社,2008.