陸青 蔣志航 九江職業(yè)技術學院

新疆克拉瑪依油田在污水處理過程中引進計算機自動控制系統(tǒng)，將油田污水進行自動化油水分離、沉淀、脫水、自動加藥、去鹽化處理等。油田污水的處理工藝復雜，應用自動控制系統(tǒng)可以建立一個可視化的監(jiān)測管理平臺，實時監(jiān)控工藝處理流程，現(xiàn)場工作人員也可以就運行過程中異常情況，及時調整運行參數(shù)，不僅可避免排放對生態(tài)環(huán)境的污染，更重要的是將油田污水充分利用起來，提煉出達到油田水驅用水標準。該套系統(tǒng)較高的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性可以確保油田污水的處理順利進行[1]。

1 聯(lián)合站污水處理工藝流程

油田污水來自于對原油處理的各個環(huán)節(jié)，污染性強，排放到地表會對周圍農(nóng)作物造成污染，不經(jīng)處理的污水回注會腐蝕輸送管線，而且會對地層和地下水造成嚴重的污染和破壞[2]。

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，克拉瑪依油田污水中帶有少量原油和固體雜質顆粒，以及有毒的硫化物等。通常采取向污水中添加化學藥劑處，以及將化學方法（破乳、絮凝、中和）與物理方法（沉降、過濾）相結合來綜合處理油田污水。

2 系統(tǒng)硬件設計

克拉瑪依油田聯(lián)合站污水自動控制系統(tǒng)主要由工作站（IPC）和兩個現(xiàn)場過程控制系統(tǒng)組成。工作站IPC功能是給整個工藝流程提供一個可視化的操作管理平臺，通過自動調整工藝參數(shù)和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務功能，實現(xiàn)對整個過程的監(jiān)控，而且可以將監(jiān)控測試結果以自動報表的形式打印出來等?，F(xiàn)場過程控制系統(tǒng)主要功能是將現(xiàn)場儀器接收到的數(shù)據(jù)進行采集和輸出操作，同時兼顧上傳數(shù)據(jù)和下達管理級IPC的監(jiān)控生產(chǎn)命令，實現(xiàn)對聯(lián)合站污水處理的直接控制。污水處理計算機自動控制系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 污水處理計算機自動控制系統(tǒng)

聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)運行過程中，工藝參數(shù)變化緩慢，說明計算機自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接影響污水處理效果。計算機自動控制系統(tǒng)的硬件主要由6大部分組成，分別是系統(tǒng)核心89C51單片機、數(shù)據(jù)擴展接口、通訊單元、A/D與D/A、以及數(shù)字I/O與模擬I/O等[3]。模擬信號采集通道主要是由一次表、信號隔離單元、處理單元、A/D以及89C51單片機微處理器構成，能夠將電流或者電壓信號進行調理、轉換、輸入微處理器再做處理。模擬控制輸出通道將采集到的信號通過微處理器處理后，經(jīng)D/A轉換、信號調理單元以及隔離單元處理，最后再經(jīng)過不同變頻器處理后可以指導調節(jié)加藥泵和提升泵的液排量。模擬信號采集與輸出通道結構見圖2。

圖2 模擬信號采集與輸出通道結構

3 系統(tǒng)軟件設計

聯(lián)合站污水處理自動控制系統(tǒng)是一個極其復雜的系統(tǒng)，其中現(xiàn)場過程控制系統(tǒng)可以獨立運行，能對聯(lián)合站污水處理過程進行監(jiān)控，但是在數(shù)據(jù)處理和存儲方面存在不足，因此，為用戶建立一個可視化且操作簡便的監(jiān)測管理平臺十分重要。引進的IPC具有強大的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，不僅可以監(jiān)控污水處理的整個運行過程，而且對運行過程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以存儲；引進強大的IPC工作站，再結合二次開發(fā)的Windows系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對整個克拉瑪依油田聯(lián)合站污水處理計算機自動控制，提供一個可視化的監(jiān)控管理平臺，對處理過程進行監(jiān)控、調整以及維護[4]。

管理軟件設計主要由生產(chǎn)過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)管理及報表、人機交互和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)布組成。在污水處理網(wǎng)站網(wǎng)頁，將HTML語言與ASP語言結合編寫程序來實現(xiàn)生產(chǎn)報表網(wǎng)絡發(fā)布。在人機交互界面上，現(xiàn)場工作人員可以對污水處理系統(tǒng)進行相應操作，包括關閉排污閥、手動打開閥門、生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢、歷史記錄查詢和加藥參數(shù)設置等。計算機自動控制系統(tǒng)根據(jù)相應指令完成該項操作。上位機軟件以實時數(shù)據(jù)庫為核心來實現(xiàn)各自模塊的功能。

4 結論

通過應用計算機自動控制系統(tǒng)，克拉瑪依油田聯(lián)合站污水處理效率得到提高，處理結果驗證了計算機自動控制系統(tǒng)具有較高的實用性、穩(wěn)定性和有效性。在聯(lián)合站油田污水處理過程中，自動控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了其信號采集及時準確、藥劑自動投加、控制穩(wěn)定、實時處理過程監(jiān)測以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集轉換傳送性能強等特點，避免了在電磁干擾下信號采集失真的問題；計算機軟件采取模糊Smith預估控制算法，在實現(xiàn)自動控制加藥的同時，避免了工藝過程中滯后環(huán)節(jié)對污水處理工藝的影響；采取專家控制方法，可以確保儲罐液位與入口污水流量的穩(wěn)定，平穩(wěn)高效地推進污水處理作業(yè)工作。

[1]徐愛均．智能化測量控制儀表原理與設計[M]．北京：北京航空航天大學出版社，1992.

[2]陳雪梅，李鑫，李一平，等．油田聯(lián)合站自動化監(jiān)控技術的應用[J]．石油鉆采工藝，2009（S2）：445-448.

[3]田麗平．抽油機井間抽自動控制技術[J]．油氣田地面工程，2013，32（10）：103-104.

[4]沈?。吞镂鬯幚砉に嚰夹g新進展[M]．北京：中國石化出版社，2008.