DCS在六、九区污水处理站的应用

438石油与天然气化工2005DCS在六、九区污水处理站的应用丁万成'谢姝?陈雷’江兴家'(1.新疆油田重油开发公司2.新疆油田勘探开发研究院)摘要新疆油田重油开发公司六、九区污水处理站污水处理工艺采用高效水质净化与稳定技术”生产工艺中- -系列测量、显示(液位、流量、温度、压力等)过程和几个主要的控制过程(加药反应过程、压滤过程、过滤过程、液位控制)全部由自身PLC控制系统自动监测和控制并通过通讯口将数据上传控制中心DCS系统所有的监测、控制功能都可由DCS控制系统在控制室完成。DCS技术在重油污水处理过程中成功的应用为污水处理站的平稳运行和管理提供了保证。关键词污水处理控制DCS油田污水主要污染物包括悬浮物、COD、石油类、多变量解耦控制以及最优控制等功能,在先进的集散挥发酚等。新疆油田重油开发公司六、九区污水处理控制系统中还包含有生产指挥、调度和管理等功能。站是全国最大的陆.上石油工业污水处理站。该工程设JX - 300X的基本组成包括工程师站( ES )操作计规模为4 x10* m'/d ,设计处理能力1 750 m'/h。站(OS)控制站(CS)和通讯网络SCnetII。在通讯网六、九区污水处理站污水处理工艺采用高效水质净络上挂接通信接口单元( CIU )可实现JX - 300X与.化与稳定技术”污水处理工艺采用自然沉降、混凝沉PLC等数字设备的连接通过多功能计算站( MFS )和降、压力过滤三段式流程工艺过程比较复杂,因而应相应的应用软件AdvanTrol - PIMS可实现与企业管理用自动控制技术是保证处理工艺平稳运行的关键。计算机网的信息交换实现企业网络( Intranet )环境六、九区污水处理站控制系统采用浙大中控JX - 300X下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报集散控制系统'。警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存1集散控制系统( DCS )在六、九区污水处理贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成与打印输出等功能,从而实现整个企业生产过程的管理、控制全站的应用集成综合自动化。JX - 300X具有大型集散系统的安1.1六、九区污水站工艺简介全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信根据六、九区各原油处理站产出的稠油污水物性,息存取功能除了具有模拟量信号输入输出、数字量信进行长期的分析跟踪和适应性试验污水处理采用自号输入输出、回路控制等常规DCS的功能还具有高然沉降-混凝沉降-压力过滤三段式工艺流程。速数字量处理、高速顺序事件记录(SOE)可编程逻辑此项工艺的主要流程如下:控制等特殊功能它不仅提供了功能块图(FBD)梯形原油处理站沉降污水- ,污水计量- >调储( 缓冲)图( LD )等直观的图形组态工具又为用户提供开发复罐- >反应提升泵- >反应罐(按顺序加入三种药剂混杂高级控制算法(如模糊控制)的类似C语言编程环凝沉降)- +斜板沉降罐(沉降)-过滤缓冲罐-过滤-→境SCX。系统规模变换灵活,可以实现从一个单元的净化水罐- >外输计量间( 计量)-→回注或外输。过程控制到全厂范围的自动化集成。1.2 DCS控制系统的应用JX-300X控制站以多个先进的微控制器为核心根据污水处理站工艺流程比较复杂的特点，采用提高了中国煤化工质系统能完成各种先浙大中控的JX - 300X集散控制系统( Distribution进的控YHCNMHG用高性能CPU的主机Control System DCS )。DCS是以微处理机为核心,采和WINDOWSNT的多任务操作系统以适合集散控制用数据通信技术和显示技术的计算机控制系统。其基系统良好的操作环境和管理任务的多样化过程控制本思想是集中管理、分散控制风险分散);能够完成网络采用双重化以太网技术,使过程控制级能高速安直接数字控制救顾序控制、批量控制、数据采集与处理、全地协调工作做到真正的分散和集中。第34卷第5期DCS在六、九区污水处理站的应用439污水处理站生产工艺中的主要控制过程有:加药滤机处理污水厂的最终固体排放物。其中主要是顺序反应过程、压滤过程、过滤过程、液位控制和一系列测控制模拟量控制用于信号采集,PLC 将运行状态与模量、显示(液位、流量、温度、压力等)过程,所有的监拟量信息传送到上位机。测、控制功能都可在控制室完成。污水厂的JX - 300X过滤器控制是利用PLC控制过滤器,处理污水厂DCS系统基本结构如图1所示。的最终液体排放物并将运行状态与模拟量信息传送到.上位机。流量、液位、温度、压力等测量值经变送器传递到[英特网]上位机存入历史数据库生成报表、趋势分析等。一些防火墙]状态数据送入实时数据库进行实时监控,对于管理计[远程计算机] ,远程计算机][ NETWORK算机和操作站来说实时数据库是透明的。操作站负责监控污水厂的生产过程。操作员通过[管理计算机][工程师站 ] {操作站]NETWORK丰富灵活的动态画面可以方便准确地完成生产过程的监视、操作任务,可应用实时监控软件进行分组显[下位机PLC]PLC变送器Jl变送器」加药反应控制压滤机控制|过滤器控制液位流量.....示、趋势图显示打印、动态流程、报警管理、报表及记录、数据存档、现场控制站远程诊断监控等。图1重油污水厂 的JX- -300X DCS系统基本结构图工程师站负责以应用组态软件为主的开发应用。JX - 300X系统软件基于中文Windows NT开发,用户加药反应过程是污水处理的关键，直接关系到最界面友好所有的命令都转化为形象直观的功能图标终的水质。以往加药量控制都是靠人工进行,所加的使用方便简洁。基本组态软件SCKey用户界面友好,药剂难以做到与水量匹配很难保证水质持续稳定达只需填表就可完成大部分的组态工作。软件提供专用标。污水处理系统来水量总是随生产情况动态变化控制站高级编程语言SCX、功能强大的专用控制模块,的药剂本身的浓度也是有变化的在药剂筛选对路、可方便实现各种理想的控制策略。工艺设计合理的前提“下,水质能否达标的关键环节是管理计算机主要负责数据汇总报表输出以及同加药控制的好坏。加药控制系统是-一个多变量过程，远程计算机的通信。药剂的种类不同加入的时间和顺序也不同加药量随数据通信系统:JX - 300X系统控制网络SCnet II溶液流量、pH值的变化而改变。常规的PID控制适用连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。六、于单入单出系统不能满足多变量过程的需要。在实九污水处理站的DCS通讯网络采用星形拓扑结构曼际的生产过程中,因为来水的波动较大,且其可测不可彻斯特编码方式,遵循开放的TCP/IP协议和控所以我们选择来水量作为前馈控制的扰动量并且IEEE802.3标准。SCnet II采用1: 1冗余的工业以太把药剂流量Q...Q。,作为被控对象构成流量控制的网,TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断其负反馈即内环)最后选择pH值作为被控对象构成特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。.了pH值控制的负反馈(即外环)。 其中内、外环的控2污水处理效果制可通过上位机内部的软件进行pH控制和ppm控制加药自动控制系统工作原理如图2所示。污水处理站投产以来经受了来液量波动大来水水质不稳定等不利因素的考验,污水处理系统运行基本平稳药剂投加量与设定值基本吻合处理后的水质QinfQin达到了工程设计要求。JX300XDCS系统在重油污水流量计]处理厂的应用是成功的表1是污水处理站出水水质H回四-卤→回-四疼+圆全分析抽样调查表。路由中国煤化工成功应用保证了污水AO流量讯~J处理后MYHC N MH G工的劳动强度提高了ADC pHit ]企业的管理水平。目前六、九区污水处理站已平稳运行3年处理后污水达到国家二级污水排放标准和油图2加药自动控制系统工作原理图田注水标准，截止2005年3月31日已累计处理污水压滤机控制是利用PLC(可编程控制器)控制压4 000 x 10* m3油田回注和锅炉回用2000x10* m'。440石油与天然气化工2005表1污水处理 站出水水质全分析抽样调查表项目含油悬浮物硫铁腐生菌硫酸菌腐蚀率COD值挥发酚时间目( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) ( mg/l) (个/ml) (个/ml) ( mm/a) ( mg/l) ( mg/l)2001. 100.81. 40.70.21001 0000.0265.102. 00.0602002. 101.02.10.90.410 000.0.017 691.40.0122003. 101.9100.050395.00.0152004. 010.61.40.058 82004. 060.5.10.3.10000.013 1146.00.0402005. 011.31.2.20.026 3155.00.0283结论参考文献1 JX - 300X集散控制系统用户手册.浙江中控技术股份有限公司现场运行表明,六、九污水处理站应用的DCS是建立在大量实测数据基础上的控制系统基础数据的作者简介不准确性会导致整个系统的性能下降、失灵。因此必须严格要求基础数据的准确性特别注意仪表的定时丁万成男生于1971年,1995年毕业于石油大学(华东)热能工程专业新疆油田重油公司油田工艺研究所从事工艺技术研究和新技校验。在控制系统设计和施工过程中要充分考虑完善术推广工作。的抗干扰措施。JX300X DCS系统在重油污水处理厂的应用对于确保处理后水质稳定和提高管理水平起收稿日期2005 -04 -25.到了极其重要的作用其可靠性已被现场应用实践所收修改稿2005 -05 -10证明。编辑冯学军(上接第437页)大启动电流小对电源(发电机)冲击小;建议在其它脱水站的检修中可以考虑逐步加装变频( 2 )能够有效地调节甘醇循环量调节品质好平器,以提高泵的利用率降低能耗延长泵的使用寿命。稳、精度高(无级调速)取消了调节阀的节流损失;变2003年大竹脱水站检修时四台甘醇循环泵的电机均频器与站控计算机系统组成一个PID控制回路使员加了变频器运行状况良好。工能够根据脱水装置不同工况的要求方便准确地调节甘醇循环量达到脱水生产的最佳控制状态无需进行频繁的现场操作;(3)有效降低能耗根据现场实际情况,1台DX徐立男1963年生。1984年毕业于西南石油学院储运专业。- 5电动柱塞泵功率为5.5 kW ,甘醇循环量按额定的高级工程师。从事采输技术研究工作。0.6倍计算,泵实际耗电仅为原来的0.216倍,一 年收稿日期2004-09-12(按330天计算)可节约电3.415 x10* kWh ,所以加装收修改稿2004-12-31变频器是经济合理的。辑杨兰3电泵适应性改造建议天东29井、七桥站扩建装置甘醇泵电机加装变频中国煤化工器以后变频器运行良好,甘醇泵运转平稳安全可靠,节能效果显著,调节范围广操作维护方便减少了维MHCNMH G修量降低了生产成本。因此在天然气脱水生产中,可广泛采用变频器进行有关的流量、压力、循环量等的调节和控方数据