油田污水深度處理站反沖洗自動(dòng)控制技術(shù)

1引言

含油污水處理是關(guān)系到水質(zhì)是否合格的關(guān)鍵步驟，而濾罐的反沖洗時(shí)間和效果則直接影響污水的過(guò)濾質(zhì)量，所以定時(shí)反沖洗，按要求控制反沖洗的流量曲線(xiàn)是控制水質(zhì)質(zhì)量的核心。大慶油田部分污水站（聚杏Ⅱ-Ⅰ站）反沖洗裝置處于手動(dòng)狀態(tài)，變頻器與電動(dòng)閥不能精確配合，變頻器無(wú)法投用，反沖洗流量無(wú)法控制，出現沖走濾料等問(wèn)題，影響反沖洗效果。整個(gè)反沖洗過(guò)程水泵始終處于滿(mǎn)負荷運轉，造成大量電能損失，而且每個(gè)罐都需單獨操作，操作工人勞動(dòng)強度很大。這些都對生產(chǎn)造成不利的影響。因此對現有手動(dòng)反沖洗裝置的自動(dòng)化改造，不僅可減輕操作工人的勞動(dòng)強度，更重要的是能提高系統反沖洗的質(zhì)量，使設備達到最佳的運行效果。

2工藝過(guò)程

污水深度處理正常過(guò)濾的過(guò)程是：由一段、二段脫出水經(jīng)緩沖罐、升壓泵進(jìn)入一次濾罐、二次濾罐后到注入站注入地下。濾罐內濾料經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，會(huì )沉積一些污油，需要定期進(jìn)行反沖洗，在實(shí)際生產(chǎn)中，手動(dòng)控制反沖洗操作步驟如下：

1）關(guān)閉待反沖洗罐過(guò)濾進(jìn)、出口閥門(mén)，開(kāi)啟反沖洗進(jìn)、出口閥門(mén)；

2）開(kāi)啟反沖洗水泵，按階梯形提高水泵電機頻率直到達到50Hz；

3）開(kāi)啟反沖洗濾罐攪拌器，攪拌10分鐘后關(guān)閉攪拌器。

4）上一臺反沖洗15分鐘后，關(guān)閉下一臺待反沖洗罐過(guò)濾進(jìn)、出口閥門(mén)，開(kāi)啟反沖洗進(jìn)、出口閥門(mén)；

5）重復以上步驟，直至全部過(guò)濾罐反沖洗完畢。

3系統組成

反沖洗自動(dòng)控制系統的輸入信號主要有上位機操作臺和觸摸屏的控制輸入及閥位開(kāi)關(guān)反饋信號。共有開(kāi)關(guān)量（DI）120個(gè)輸入點(diǎn)。PLC系統的控制負載主要包括調節閥控制、攪拌器啟/停、變頻器控制負載。共有開(kāi)關(guān)量（DO）270個(gè)輸出點(diǎn)，模擬量（AO）2個(gè)輸出點(diǎn)。

通過(guò)確定控制范圍、輸入、輸出點(diǎn)后，對系統進(jìn)行配置選型。采用工業(yè)控制計算機為上位機，可編程控制器（PLC）S7-300為核心控制器的主站，TP270—10觸摸屏作為現場(chǎng)顯示控制單元，S7-200作為基本控制級，模塊采用EM223（16/16）繼電器型和EM235（AI4/AQ1）模擬量模塊，通信模塊采用MPI通信處理器。

4系統軟件設計

系統軟件主要包括：工控組態(tài)軟件、PLCS7-200軟件、PLCS7-300軟件、觸摸屏軟件。

工控組態(tài)軟件采用力控組態(tài)軟件，應用Draw人機界面組態(tài)工具，由View圖形界面運行系統運行組態(tài)程序，通過(guò)SCOMClient/SCOMSever串行通信程序實(shí)現一對二臺PLCS7-300的通信。

PLCS7-200軟件應用梯形圖編程控制每個(gè)濾罐的過(guò)濾進(jìn)、出口閥門(mén)和反沖洗進(jìn)、出口閥門(mén)。

PLCS7-300軟件主要是將PLCS7-200連接起來(lái)，控制PLCS7-200完成定時(shí)反沖洗，采集各閥位反饋信號，編制變頻器控制程序。

觸摸屏軟件編制實(shí)時(shí)顯示、控制現場(chǎng)工藝流程圖。

5系統功能

結合工藝的實(shí)際狀況及系統的硬件配置，將該系統分為3個(gè)控制級，即遠程控制級（工控機）、現場(chǎng)控制級和基本控制級。

第一級為遠程控制級，由1臺工業(yè)控制計算機組成，設置在值班室，主要功能為顯示工藝流程，值班室人員實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)過(guò)濾流程和反沖洗流程的工作狀態(tài)，程序設定定時(shí)進(jìn)行反沖洗，記錄反沖洗流量和時(shí)間。

第二級為現場(chǎng)控制級，由SIEMENSS7-300PLC和TP270—10觸摸屏組成，將S7-300PLC作為主站將其余的S7-200PLC通過(guò)MPI網(wǎng)連接起來(lái)，協(xié)調系統的統一操作，控制各分站的運行，完成自動(dòng)定時(shí)反沖洗的控制算法。通過(guò)TP270—10觸摸屏形成人機界面，完成人機交互，現場(chǎng)顯示工藝流程和調節閥工作狀態(tài)。將變頻器的控制信號引入控制主站，由主站完成反沖流量的控制。充分利用控制主站的強大運算功能，通過(guò)控制變頻器的頻率，完成反沖過(guò)程流量的控制。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

第三級為基本控制級，由SIEMENSS7-200PLC、輸入、輸出模塊、調節閥、中間繼電器及按鈕等組成。具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種控制方式，在手動(dòng)狀態(tài)通過(guò)控制柜或操作柱按鈕實(shí)現對閥的操作；在自動(dòng)狀態(tài)通過(guò)輸出模塊完成對閥的控制。輸入模塊主要采集調節閥狀態(tài)反饋信號，傳輸到觸摸屏和工控機進(jìn)行顯示。

6結束語(yǔ)

本裝置采用多CPU分散控制通過(guò)工業(yè)控制網(wǎng)相連接，局部故障時(shí)不影響其他罐的運行。系統改造后是使整個(gè)反沖裝置成為一個(gè)統一的有機整體，反沖過(guò)程連貫，流量曲線(xiàn)控制準確，可以按要求完成定時(shí)反沖洗、單罐反沖洗、一次反沖洗、二次反沖洗等多種自動(dòng)反沖洗過(guò)程，從而大大地降低了操作工人的勞動(dòng)強度，提高了反沖洗質(zhì)量。

參考文獻

1、SIEMENSS7-200可編程序控制器產(chǎn)品目錄2002.5

2、SIEMENSS7-300可編程序控制器產(chǎn)品目錄2002.7

3、力控用戶(hù)手冊(來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng))