基于PLC的油田污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　摘要：針對(duì)當(dāng)代油田含油污水處理技術(shù)存在的低效率、高能耗及高運(yùn)行費(fèi)用的問題，以WebAccess網(wǎng)際組態(tài)軟件為上位機(jī)的人機(jī)交互界面，應(yīng)用PLC完成數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了污水處理過程的全自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　關(guān)鍵詞：污水處理;WebAccess;數(shù)據(jù)采集;遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　油田污水主要包括油田采出水、鉆井污水等其他類型的含油污水，當(dāng)油田需要注水時(shí)，油田采出水經(jīng)處理后回注地層，此時(shí)要對(duì)水中的懸浮物、油等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止其對(duì)地層產(chǎn)生傷害。我國污水處理事業(yè)是在80年代初逐步發(fā)展起來的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，但是，與國外同期的油田污水處理相比較，具有效率低、自動(dòng)化程度低、能耗高且運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。

　　針對(duì)此種情況，筆者以研華WebAccess網(wǎng)際組態(tài)軟件作為上位機(jī)的人機(jī)交互界面，使用三菱FX2N PLC完成數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　1 油田污水處理工藝流程和控制要求

　　油田污水處理系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。

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　　從油田的脫水站過來的水經(jīng)過一次緩沖罐和收油罐后，與所加藥劑在混合罐中進(jìn)行混合，混合后的水在沉降罐中進(jìn)行過濾，再經(jīng)過二次緩沖罐后進(jìn)入壓力濾罐進(jìn)行過濾，過濾后的水送入注水站或作為沖洗用水。計(jì)算機(jī)通過M點(diǎn)的水流速值和N點(diǎn)的水pH值來控制所加藥劑的量：在工作過程中，對(duì)沉降罐要定時(shí)進(jìn)行排污;壓力濾罐要定時(shí)進(jìn)行反沖洗。

　　2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 可編程控制器PLC

　　目前，在油田污水處理中采用PLC進(jìn)行系統(tǒng)控制，PLC具有易操作性，有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用，其中梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。綜合考慮目前工業(yè)過程控制、順序控制系統(tǒng)的主流趨勢和特性，采取了基于PLC為控制單元加工控機(jī)集中監(jiān)控的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

　　2.2 變頻器

　　變頻器是自動(dòng)加藥系統(tǒng)的執(zhí)行單元和控制單元。作為執(zhí)行單元時(shí)，變頻器接收來自調(diào)節(jié)單元PLC的控制信號(hào)，根據(jù)控制信號(hào)改變電源的頻率;作為控制單元時(shí)，變頻器本身兼有調(diào)節(jié)單元的功能，單獨(dú)完成控制調(diào)節(jié)作用。將變頻器串接在電機(jī)電源的輸入回路，通過改變電機(jī)電源的頻率來調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。在本系統(tǒng)中，每個(gè)變頻器有兩條線路，一路是控制投藥量的計(jì)量泵，另一路是控制用于溶藥的攪拌電機(jī)。PLC將控制信號(hào)轉(zhuǎn)化成4～20 mA的電流信號(hào)，通過改變變頻器的工作頻率控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制投藥量和攪拌機(jī)的快慢。

　　2.3 控制軟件

　　PLC的控制軟件主要用于實(shí)現(xiàn)加藥、排污、反沖洗等3個(gè)方面的控制。

　　1)加藥控制 有手動(dòng)加藥和自動(dòng)加藥兩種控制方式。在加藥工藝中，主要有A劑和B劑兩種藥劑，其中，A劑的加入量由液體的流速和pH值來決定，B劑的加入量僅由液體的流速來決定。自動(dòng)加藥的控制原理如圖2所示。

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