基于WebAccess的油田污水處理系統的設計

摘要：針對當代油田含油污水處理技術(shù)存在的低效率、高能耗及高運行費用的問(wèn)題，以WebAccess網(wǎng)際組態(tài)軟件為上位機的人機交互界面，應用PLC完成數據采集和系統的控制，實(shí)現了污水處理過(guò)程的全自動(dòng)運行和遠程監控。
關(guān)鍵詞：污水處理；WebAccess；數據采集；遠程監控

目前我國許多油田處于二次采油期，即注水開(kāi)采期。油田污水處理的目的是將處理后的水回注地層以補充、平衡地層壓力，防止注入水和返回水腐蝕注水管和油管。油田污水主要包括油田采出水、鉆井污水等其他類(lèi)型的含油污水，當油田需要注水時(shí)，油田采出水經(jīng)處理后回注地層，此時(shí)要對水中的懸浮物、油等多項指標進(jìn)行嚴格控制，防止其對地層產(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(lái)的，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已經(jīng)初具規模，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、能耗高且運行費用高等缺點(diǎn)。
針對此種情況，筆者以研華WebAccess網(wǎng)際組態(tài)軟件作為上位機的人機交互界面，使用三菱FX2N PLC完成數據采集和系統的控制，實(shí)現系統自動(dòng)運行和遠程監控。

1 油田污水處理工藝流程和控制要求
油田污水處理系統的工藝流程如圖1所示。

從油田的脫水站過(guò)來(lái)的水經(jīng)過(guò)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(guò)濾，再經(jīng)過(guò)二次緩沖罐后進(jìn)入壓力濾罐進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的水送入注水站或作為沖洗用水。計算機通過(guò)M點(diǎn)的水流速值和N點(diǎn)的水pH值來(lái)控制所加藥劑的量：在工作過(guò)程中，對沉降罐要定時(shí)進(jìn)行排污；壓力濾罐要定時(shí)進(jìn)行反沖洗。

2 控制系統設計
2．1 可編程控制器PLC
目前，在油田污水處理中采用PLC進(jìn)行系統控制，PLC具有易操作性，有多種程序設計語(yǔ)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維修人員維修技能的要求降低。當系統發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)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(guò)程控制、順序控制系統的主流趨勢和特性，采取了基于PLC為控制單元加工控機集中監控的控制系統的設計方案。
2．2 變頻器
變頻器是自動(dòng)加藥系統的執行單元和控制單元。作為執行單元時(shí)，變頻器接收來(lái)自調節單元PLC的控制信號，根據控制信號改變電源的頻率；作為控制單元時(shí)，變頻器本身兼有調節單元的功能，單獨完成控制調節作用。將變頻器串接在電機電源的輸入回路，通過(guò)改變電機電源的頻率來(lái)調整電機轉速。在本系統中，每個(gè)變頻器有兩條線(xiàn)路，一路是控制投藥量的計量泵，另一路是控制用于溶藥的攪拌電機。PLC將控制信號轉化成4～20 mA的電流信號，通過(guò)改變變頻器的工作頻率控制電機的轉速，從而控制投藥量和攪拌機的快慢。