DCS在油田污水处理系统中的应用

第24卷第2期天然气与石油Vol.24 No.22006年4月Natural Gas And OilApr. 2006DCS在油田污水处理系统中的应用丁万成+，王卓飞,谢姝2陈雷2,江兴家2(1.新疆油田重油开发公司,新疆克拉玛依8340002.新疆油田勘探开发研究院新疆克拉玛依834000)摘要介绍了DCS在油田污水处理系统中的应用。通过应用DCS控制系统提高了污水处理系统的处理效果提高了系统运行可靠性确保了污水回用锅炉的顺利进行。关键词污水处理控制;:DCS文章编号1006 5539( 2006 )2 0052 -03文献标识码:B凝沉降)-→斜板沉降罐(沉降)-→过滤缓冲罐-+过滤0前言- +净化水罐-→ 外输计量间(计量)- +回注或外输。油田污水是油田开采过程中产生的污水主要1.2 DCS控制系统的应用污染物包括:悬浮物、COD、石油类、挥发酚等。新疆根据污水处理站工艺流程比较复杂的特点我油田重油开发公司污水处理站是全国最大的石油工们采用浙大中控的JX- 300X DCS系统。集散控制业污水处理站。该工程设计规模为4> 10*m2/d ,设系统(DCS)是以微处理机为核心,采用数据通信技计处理能力1 750m2/h。 某油田污水处理站污水处术和显示技术的计算机控制系统。其基本思想是集理工艺采用高效水质净化与稳定技术"[1]污水处中管理、分散控制风险分散》DCS能够完成直接理工艺采用自然沉降、混凝沉降、压力过滤三段式流数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多程工艺过程比较复杂，因而使用自动控制技术是保变量解耦控制以及最优控制等功能在先进的集散证处理工艺平稳运行的关键。某油田污水处理站控控制系统中还包含有生产的指挥、调度和管理的功制系统采用浙大中控JX - 300X集散控制系统2]能。( Distribution Control System DCS).DCS技术在生.JX - 300X的基本组成包括工程师站( ES)操产过程中发挥了重大作用。作站( OS )控制站( CS和通讯网络SCnet II。在通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现JX-1集散控制系统(DCS)在某油田污水300X与PLC等数字设备的连接通过多功能计算处理站的应用站MFS)和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换实现企业网1.1 某油田污水站工艺简介络( Intranet )环境下的实时数据采集、实时流程查，根据某油田各原油处理站产出的稠油污水物看、实时趋势浏览、报警记录与查看，开关量变位记性进行长期的分析跟踪并与有关院所合作进行适录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生应性试验污水处理工艺采用了自然沉降-混凝沉产过程报表生成与输出等功能,从而实现整个企业降-压力过滤三段式工艺流程。生产过程的管理、控制全集成综合自动化。JX -此项工艺的主要流程如下:3002 |中国煤化工全性、冗余功能、网络原油处理站沉降污水- +污水计量-→调储缓冲)扩展YHCNMH G信息存取功能除了具罐-→反应提升泵→反应罐(按顺序加入三种药剂混有模拟量信号输入输出、数字量信号输入输出、回路收稿日期2005.04-26作者简介:丁万成( 1971-)男,甘肃武威人工程师工学学士,1995 年毕业于石油大学(华东热能工程专业主要从事节能租新好新工艺推广工作。电话( 0990 )884170。第24卷第2期丁万成等DCS在油田污水处理系统中的应用53控制等常规DCS的功能，还具有高速数字量处理、前馈控制的扰动量并且把药剂流量Q...Q。作为高速顺序事件记录(SOE)可编程逻辑控制等特殊被控对象构成流量控制的负反馈(即内环)最后选功能;它不仅提供了功能块图(FBD)梯形图(LD)择pH值作为被控对象构成了pH值控制的负反馈等直观的图形组态工具,又为用户提供开发复杂高(即外环)其中内、外环的控制可通过上位机内部级控制算法(如模糊控制)的类C语言编程环境的软件进行pH控制和PPM控制加药自动控制系SCX。系统规模变换灵活,可以实现从- -个单元的统工作原理如图 2所示。过程控制到全厂范围的自动化集成。QinfQinJX-300X控制站以多个先进的微控制器为核AD← -流量闭+心提高了系统的实时性和控制品质系统能完成各种先进的控制算法:过程管理级采用高性能CPU个回囚卤呤+回+囚+的主机和WINDOWS NT的多任务操作系统,以适@D流量讯]+合集散控制系统良好的操作环境和管理任务的多样AD- pH计]←化过程控制网络采用双重化以太网技术使过程控制级能高速安全的协调工作,做到真正的分散和集图2加药自 动控制系统工作原理图中。污水处理站生产工艺中有以下几个主要的控制压滤机控制是利用PLC(可编程控制器)控制过程(加药反应过程、压滤过程、过滤过程、液位控压滤机处理污水厂的最终固体排放物。其中主要是制和一系列测量、显示(液位、流量、温度、压力等)顺序控制模拟量控制用于信号采集PLC将运行过程所有的监测、控制功能都可在控制室完成。重状态与模拟量信息传送到上位机。油污水厂的JX-300XDCS系统基本结构如图1所过滤器控制是利用PLC控制过滤器处理污水厂的最终液体排放物,并将运行状态与模拟量信息示:传送到上位机。[英特网流量、液位、温度、压力等测量值经变送器传递[防火墙到上位机存入历史数据库,生 成报表、趋势分析等。[远程计算机][远程计算机.....[网络工作站一些状态 数据送入实时数据库进行实时监控对于管理计算机和操作站来说实时数据库是透明的。管理计算机工程师站C操作站]网络工作站操作站负责监控污水厂的生产过程。操作员「下位机PLC C PLC]变送器[变送器通过丰富灵活的动态画面,可以方便准确地完成生加药反应控制[压滤机控制]过滤机控制[液位]流量...产过程的监视、操作任务,可应用实时监控软件进行图1重油污水厂的JX-300XDCS系统基本结构图分组显示、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。加药反应过程是污水处理的关键,直接关系到工程师站负责以应用组态软件为主的开发应最终的水质。以往加药量控制都是靠人工进行,所用。JX- 300X系统软件基于中文Windows NT开加的药剂难以做到水量匹配，很难保证水质持续稳发用户界面友好所有的命令都化为形象直观的功定达标。污水处理系统来水量总是随生产情况动态能图标使用方便简洁。基本组态软件SCKey用户变化的药剂本身的浓度也是有变化的在药剂筛选界面友好,只需填表就可完成大部分的组态工作。对路、工艺设计合理的前提下水质能否达标的关键软件提供专用控制站高级编程语言SCX功能强大环节是加药控制的好坏。加药控制系统是一一个多 变的专中国煤化工各种理想的控制策略。量过程药剂的种类不同,加入的时间和顺序也不YHCNMHG据汇总报表输出以及同加药量随溶液流量、pH值的变化而改变。常规同远程计算机的通信。的PID控制适用于单入单出系统,不能满足多变量数据通信系统:JX - 300X系统控制网络SCnet过程的需要。在实际的生产过程中,因为来水的波II连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。动较大,且真可薄不可控所以我们选择来水量作为某油田污水处理站的DCS通讯网络采用星形拓扑54天然气与石油2005年结构曼彻斯特编码方式遵循开放的TCP/IP协议的水质达到了工程设计要求。JX - 300X DCS系统和IEEE802.3标准。SCnet II采用1:1冗余的工业在重油污水处理厂的应用是成功的表1是污水处以太网,TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障理站出水水质全分析抽样调查表。诊断其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。由于DCS自动控制技术的成功应用保证了水质的稳定性降低了员工的劳动强度提高了企业的2污水处理效果:管理水平。目前某油田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田污水处理站投产以来经受了来液量波动大来注水标准,截止2005年3月31日已累计处理污水水水质不稳定等不利因素的考验污水处理系统运约4000X10+m3,油田回注和锅炉回用2000X行基本平稳药剂投加量与设定值基本吻合处理后10*m3.表1污水处理站出水水质全分析抽样调查表时间含油悬浮物氧铁腐生菌硫酸菌腐蚀率COD挥发酚/mg L 1 /mg L-1 /mg L-1 /mg L-1 /mg L-1 /个.mL-1/个.mL-1 /mm a 1 /mg L/mg L-2001-100.81.7l .40.70.21001 000X103 0.026 5102.00. 0602002- 101.02.10.90.410010 000X 10. '50.017691.40.0122003- 101.9101 000X103 0.050 395.0.0.0152004-010.61.4100x102 0.058 80.0602004-060.50.4 .1.10.310 1 000X103 0.013 1146.00.0402005-011.31.21 000x103 0.026 3155.00. 028作用其可靠性已被现场实践所证明。3结论现场运行表明DCS是建立在大量实测数据基参考文献:础.上的控制系统基础数据的不准确性会导致整个[1]张学鲁朱泽民.高效水质净化与稳定技术[ A]中国石油股份公司勘探与生产分公司.2001年石油开采新系统的性能下降、失灵。因此要严格要求基础数据技术交流论文集[C]北京:石油工业出版社,2001.的准确性特别注意仪表的定时校验。在控制系统397- 407.设计和施工过程中要充分考虑完善的抗干扰措施。[2]浙江大学中控技术股份有限公司. SUPCON JX - 300XJX - 300X DCS系统在重油污水处理厂的应用,对集散控制系统用户手删[ Z]杭州浙江大学中控技术于确保水质稳定和提高管理水平起到了极其重要的股份有限公司2001.抽提蒸馏分离芳烃新工艺打破国外垄断燕山石化制苯装置采用的NFM抽提蒸馏分离芳烃新工艺生产苯、甲苯年新增效益达1600多万元。这套技术的成功开发打破了国外技术垄断,可节约近千万元的技术引进费用。该技术荣获2004年度中石化科技进步一等奖。抽提蒸馏分离芳烃新工艺开发应用项目由燕山石化与石科院、中国石化工程公司等单位联合开发。其过程包括系统试验、过程模拟研究、工艺包开发、工程化研究等环节。该技术适用于从裂解加氢汽油中分离苯和甲苯具有产品质量好、收率高和操作灵活等特点。2001 年该技术在燕化20x 10*t/a芳烃抽提装置改扩建中首次工业应用,并-次开车成功。两年多的运行结果显示:该工艺生产稳定、产品质量优良到2004年12月累计生产合格产品37x 10*t。装置标定考核结果表中国煤化工直的工况下苯、甲苯质量均达到或超过国家优级品标准收率分别为99. 75%及99CNMHG指标也达到了合同保证值,而且单位产品能耗和溶剂消耗较改造前均大幅度降低CNM耗降低约 45%溶剂消耗较原来减少35t/a装置运行稳定性大大改善苯产品质量也明显提高。目前国内多套乙烯下游装置都将进行扩能改造此项新技术在投资和操作费用等方面具有很大的优势,具有较高的推广价值。上海擎督信息科技公司金秋石化科技传播工作室钱伯章