油田污水深度處理站反沖洗濾水器自動(dòng)控制技術(shù)
      摘要：大慶油田部分污水站反沖洗濾水器裝置處于手動(dòng)狀態(tài)，存在不能精確定時(shí)反沖洗、反沖流量控制不精確、濾料還沒沖起就攪拌等一系列的問題，對(duì)生產(chǎn)造成不利的影響。本文將PLC技術(shù)應(yīng)用于反沖洗控制，通過硬件系統(tǒng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)變頻控制自動(dòng)反沖洗，提高系統(tǒng)反沖洗反沖洗濾水器的質(zhì)量，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
主題詞：自控污水站反沖洗
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，而濾罐的反沖洗濾水器時(shí)間和效果則直接影響污水的過濾質(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，變頻器無法投用，反沖洗流量無法控制，出現(xiàn)沖走濾料等問題，影響反沖洗效果。整個(gè)反沖洗過程水泵始終處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成大量電能損失，而且每個(gè)罐都需單獨(dú)操作，操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大。這些都對(duì)生產(chǎn)造成不利的影響。因此對(duì)現(xiàn)有手動(dòng)反沖洗濾水器裝置的自動(dòng)化改造，不僅可減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是能提高系統(tǒng)反沖洗的質(zhì)量，使設(shè)備達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。
2、工藝過程
      污水深度處理正常過濾的過程是：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(nèi)濾料經(jīng)過一段時(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)閉待反沖洗罐過濾進(jìn)、出口閥門，開啟反沖洗進(jìn)、出口閥門；
      2）開啟反沖洗水泵，按階梯形提高水泵電機(jī)頻率直到達(dá)到50Hz；
      3）開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(tái)反沖洗15分鐘后，關(guān)閉下一臺(tái)待反沖洗罐過濾進(jìn)、出口閥門，開啟反沖洗進(jìn)、出口閥門；
      5）重復(fù)以上步驟，直至全部過濾罐反沖洗完畢。
3、系統(tǒng)組成
      反沖洗濾水器自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)主要有上位機(jī)操作臺(tái)和觸摸屏的控制輸入及閥位開關(guān)反饋信號(hào)。共有開關(guān)量（DI）120個(gè)輸入點(diǎn)。PLC系統(tǒng)的控制負(fù)載主要包括調(diào)節(jié)閥控制、攪拌器啟/停、變頻器控制負(fù)載。共有開關(guān)量（DO）270個(gè)輸出點(diǎn)，模擬量（AO）2個(gè)輸出點(diǎn)。
      通過確定控制范圍、輸入、輸出點(diǎn)后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置選型。采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為上位機(jī)，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(xiàn)場(chǎng)顯示控制單元，S7-200作為基本控制級(jí)，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(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
      系統(tǒng)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(yīng)用Draw人機(jī)界面組態(tài)工具，由View圖形界面運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行組態(tài)程序，通過SCOMClient/SCOMSever串行通信程序?qū)崿F(xiàn)一對(duì)二臺(tái)PLCS7-300的通信。
      PLCS7-200軟件應(yīng)用梯形圖編程控制每個(gè)濾罐的過濾進(jìn)、出口閥門和反沖洗進(jìn)、出口閥門。
      PLCS7-300軟件主要是將PLCS7-200連接起來，控制PLCS7-200完成定時(shí)使用反沖洗濾水器的進(jìn)行反沖洗，采集各閥位反饋信號(hào)，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(xiàn)場(chǎng)工藝流程圖。
5、系統(tǒng)功能
      結(jié)合工藝的實(shí)際狀況及系統(tǒng)的硬件配置，將該系統(tǒng)分為3個(gè)控制級(jí)，即遠(yuǎn)程控制級(jí)（工控機(jī)）、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)和基本控制級(jí)。
      第一級(jí)為遠(yuǎn)程控制級(jí)，由1臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成，設(shè)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(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)過濾流程和反沖洗濾水器流程的工作狀態(tài)，程序設(shè)定定時(shí)進(jìn)行反沖洗，記錄反沖洗流量和時(shí)間。
      第二級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)，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MPI網(wǎng)連接起來，協(xié)調(diào)系統(tǒng)的統(tǒng)一操作，控制各分站的運(yùn)行，完成自動(dòng)定時(shí)反沖洗的控制算法。通過TP270;10觸摸屏形成人機(jī)界面，完成人機(jī)交互，現(xiàn)場(chǎng)顯示工藝流程和調(diào)節(jié)閥工作狀態(tài)。將變頻器的控制信號(hào)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(qiáng)大運(yùn)算功能，通過控制變頻器的頻率，完成反沖過程流量的控制。
      第三級(jí)為基本控制級(jí)，由SIEMENSS7-200PLC、輸入、輸出模塊、調(diào)節(jié)閥、中間繼電器及按鈕等組成。具有手動(dòng)/自動(dòng)反沖洗濾水器兩種控制方式，在手動(dòng)狀態(tài)通過控制柜或操作柱按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)閥的操作；在自動(dòng)狀態(tài)通過輸出模塊完成對(duì)閥的控制。輸入模塊主要采集調(diào)節(jié)閥狀態(tài)反饋信號(hào)，傳輸?shù)接|摸屏和工控機(jī)進(jìn)行顯示。
6、結(jié)束語
      本裝置采用多CPU分散控制通過工業(yè)控制網(wǎng)相連接，局部故障時(shí)不影響其他罐的運(yùn)行。系統(tǒng)改造后是使整個(gè)反沖裝置成為一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體，反沖洗濾水器反沖過程連貫，流量曲線控制準(zhǔn)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)反沖洗過程，從而大大地降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了反沖洗質(zhì)量。
      以上的種種情況說明了，無論是現(xiàn)實(shí)生活中，還是化工工業(yè)中存在污水污染都無法避免，然而這種情況，注定了我連云港振輝機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的反沖洗濾水器裝置產(chǎn)品必將大大廣泛使用于污染的污染中，而振輝生產(chǎn)的這種產(chǎn)品不僅控制了污水的污染，提高環(huán)境的保護(hù)，增加了雙民利益。