基于PLC的油田污水处理系统.pdf

第 3 3 卷第 l 期 2 0 1 4 ． 0 1 试验研究 基于P L C的油田污水处理系统 谢 兰清 王彩 霞 广西工业职业技术学院 摘要油田污水处】 里 控 制 系统的功能主要 包括 三个方面 对污水处理 的流程控制功能和对 设备运行的控制功能；对相关环节的监测功能；给出决策和对系统参数进行设置的功能。可编 程控制器 P L C具有应用灵活和可靠性高的特点，当P L C集散控制层发出相应的命令，与之 相关的设备会启停并按照设置的命令来运行 ，使油田污水能够按照工艺流程中规定的流程进行 处理。 系统的软件主要 包括 P L C的控制软件 以及上位机的组态软件 。 关键词油田；污水处理 ；可编程控制器 ；工艺流程 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 ． 0 2 0 油 田污水处理 自动控制系统 已有多年的研究历 史，但在我国很多地方仍然只是部分环节实现了自 动化。随着可编程控制器 P L C的出现 ，这一现 状得到了改善。可编程控制器具有应用灵活和可靠 性高的特点 ，只需对相应的程序进行修改即可实现 不同的控制功能，因此在油田污水处理中得到了广 泛的应用。 1 污水处理的工艺流程 油 田污水的成分主要包括一些硫化物和杂质颗 粒。当前污水净化的措施是在污水中添加一些能够 与杂质进行化学反应的物质，使这些杂质变成能够 沉降到水底的物质，也可以使用过滤等物理方法滤 除杂质。 嘴 ，并达到根根洗通 。 4 为保证清渣排屑彻底，清洗时完成图1 所 示操作，喷头由管的一端射流清洗至另一端，挂与 之相对应塞规，没有垢堵塞为合格。 图 1 清渣排屑操作流程 5 清洗时应使油管一头高一头低，以便排垢。 6 用喷枪大流量进行冲洗，不能有任何垢质 残 留管 内。 5 清洗效果及效率 1 高压水射流清洗效果好可见金属本色 ，效 率高，不会造成基体损伤。 2 在清垢的同H ,t a以提高水管基体抗疲劳强度。 3 清洗彻底，清洗后不需进行洁净处理，对 井场环境不会造成任何污染。 4 污水通过配套的污水定向回流和过滤装置 后可以再利用，真正做到绿色环保。 5 清洗 1 口水井管柱所需时间。清洗1 口水井 管柱所需时间见表 1 按 1 2 0 0 m／ 井 。 表 1 清洗 1口水井管柱 所需时间 注 根据 2 0 1 3 年在大厌米油五J施工的 5 0 L I 井计算 6 结论 1 现场施工证明 ，高压水射流清洗在水井管 柱现场应用中具有很好的清洗效果。 2 根据现场数据可以看出，水井管现场清洗 的速度较快 。 3 现场清洗可以避免以往在运送 回车间进行 清洗的运输过程中造成管体及管螺纹损伤，这样一 来可提高清洗效率并节省成本。 4 将绿色高压水射流水井管柱现场清洗技术 进行不断优化 ，在不久的将来完全可以推广到油井 和聚驱、三元驱井杆管的现场清洗，必将获得巨大 的经济效益和社会效益。 栏目主持杨军 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w．y q t d mg c ． c o rn 一3 3 第 3 3 卷第 l 期 2 0 1 4 ．0 1 试验研 究 在污水处理过程 中，首先将油田污水存放在调 储罐中， 通过提升泵的作用，污水进入到反应罐。反 应罐中含有大量的化学药剂，污水进入反应罐会与 这些化学药剂发生化学反应而生成能够沉降于水底 的物质。在一次沉降罐中，污水实现初步沉降，并 发生油水分离。第二步，污水进入到二次沉降罐 中，进一步实现杂质的沉降，同时降低污水中的含 油量。在升压缓冲罐中设有收油和排泥装置，具有 调节污水的功能 ，同时也可以进一步对污水进行净 化。滤罐可以对废水进行过滤处理 ，将其中的一些 悬浮杂质过滤掉 。外输反冲洗罐中可以储存一部分 经过过滤后达到排放要求 的清水 ，在必要的时候将 其输送到注水站中；同时，也可以将外输反冲洗罐 中的 水作为滤罐反冲洗的污水来源。 2 系统功能分析 油 田污水处理控制系统的功能主要包括三个方 面①对污水处理的流程控制功能和对设备运行的 控制功能。前者主要是实现污水的流动顺序按照要 求进行， 依据事先设定的顺序，通过控制系统对污 水的流向进行控制，使其按照一定的顺序经过各个 处理环节，使得处理过程完整。后者主要是实现对 处理环节中的各个设备的运行进行控制，包括对过 滤罐的控制，电机和压力泵的控制等，保证所有设 备能够自动运转。②对相关环节的监测功能。在污 水处理系统运作过程中，需要对各个环节进行实时 监测 ，以防某一环节出现故障而对整个系统造成影 响。③给出决策和对系统参数进行设置的功能。污 水处理控制系统能够将系统运行的全部信息记录下 来，在必要的场合，根据之前的运行信息对当前的 动作给予决策。另外 ，该系统还可便捷地对各类运 行参数进行设置 ，如过滤周期和加药量等。 3 系统结构 整个 污水处理控制 系统按 照一定 的层次进行 设计。 电气设备执行层中包含各种电气设备，如阀 门、水泵以及各类仪表等。这些设备主要受到P L C 集散控制层的控制 ，当P L C集散控制层发出相应 的 命令，与之相关的设备会启停并按照设置的命令来 运行，使油田污水能够按照工艺流程中规定的流程 进行处理。在电气设备的执行层中，还包含有很多 的传感器，它们将得到的各类信息通过传感器或设 备的动作传输给P L C 集散控制层。P L C 集散控制层 完成的主要功能是对相应的数据进行采集，包括当 前的环境信息数据、设备的运行状态数据等。当用 户给予某一控制要求后，P L C 集散控制层能够将该 控制要求转换成相应的控制信号，控制相应的设备 发生动作。最上层是工控机监控管理层 ，通过这层 用户可以查看整个控制系统的运行状态信息， 也可 以交互方式对系统运行状态进行控制。 P L C 控制系统包括可编程控制器以及与之相关 的各类模块。图1 给出了P L C控制系统示意图。作 为一种专门应用于工业环境下的电子装置，P L C的 逻辑操作功能十分强大。其在开关量控制中使用十 分方便 ，如果 系统 中配置有 相关 的模 拟量模 块 ， P L C 也可以通过数模转换后对模拟量进行控制。工 业计算机是上位机的主体部分 ，它能够对整个污水 处理控制系统进行管理和监控 ，但它不实现过程控 制的功能。其完成的控制和管理任务级别更高，这 就要求具有较强的信息存储能力和较陕的运算速度。 圆 匮 麟 扩展机架 接触器 电磁阀 指示灯 电源 豳囱黼鹏 图1 P L C 控制系统示意图 4 系统软件设计 控制系统的软件主要包括P L C 的控制软件设计 以及上位机的组态软件设计。就前者而言，它利用 的是 S T E P 7 V 5 ． 3软件进行 开发设 计 的，软件完成 的主要功能是设计开发地址以及地址的分配，同时 给出具体的用户程序。在具体编程时，采用的是模 块化结构进行编程，按照油田污水处理系统中需要 控制的设备的相应状态，将整个工艺流程划分为多 个独立的小流程，对这些小流程分别进行编程 ，在 各类子程序中编写好各 自的控制功能，并且给出各 自的通信数据。可以通过对组织模块的调用使用这 些功能。 该控 制 系统 中上位 机组 态软 件采 用 的是 Wi n C C 6 ．0 软件，它可以监控整个污水处理中所有 设备的运行情况，对运行参数进行实时监i 贝 0 。该软 件采用的数据库为Mic r o s o f t S Q L S e r v e r 2 0 0 0 ，该数 据库可以对生产数据进行归档处理。另外，它也兼 具浏览器的功能，在使用的时候十分方便。上位机 实现的功能有对流量、压力等进行显示，及时给 出报警信号；对污水处理的动态过程给予显示；合 理设置工艺流程中的各类参数；将运行参数存储在 计算机中。在监控系统提供的各类实时画面中，工 艺画面可以实现对整个工艺流程的显示。 栏 目主持杨军 一 3 4一 油气田地面工程 h t t p ／ ／ w w w ．y q t d mg c ．c o rn 匪 钮关关源 ， 择位 按选限电