于北瑜 王 強(qiáng) 廣東海洋大學(xué)湛江南海西部石油合眾近海建設(shè)有限公司

坪北聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動監(jiān)控技術(shù)

于北瑜1王 強(qiáng)21廣東海洋大學(xué)2湛江南海西部石油合眾近海建設(shè)有限公司

針對坪北聯(lián)合站污水處理過程中不能對相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行及時有效地控制，生產(chǎn)設(shè)備根據(jù)工況情況進(jìn)行自我調(diào)整能力差等問題，在聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)中采用了網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程自動監(jiān)控技術(shù)。該系統(tǒng)硬件是以dsPIC30F4013控制器為核心設(shè)計(jì)，軟件結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計(jì)。通過該系統(tǒng)IPC工作站，可以根據(jù)人機(jī)交互界面可視化整個處理環(huán)節(jié)，隨時掌握聯(lián)合站污水處理的各個過程；針對污水處理運(yùn)行情況能適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)，計(jì)算機(jī)可及時對生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、儲存，也可隨時查詢歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，且該系統(tǒng)還具有報(bào)表的自動打印等功能。

聯(lián)合站；污水處理；遠(yuǎn)程監(jiān)控；數(shù)據(jù)庫

近幾年來，延安坪北聯(lián)合站在污水處理系統(tǒng)中采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，將聯(lián)合站污水的油水分離、沉淀、脫水、自動加藥、去鹽等進(jìn)行了可視化、自動化處理。污水處理系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動監(jiān)控技術(shù)具有較高的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，可以確保油田污水處理順利進(jìn)行，在節(jié)約人員管理成本和減小資源浪費(fèi)方面具有重大的意義[1-2]。

1 坪北聯(lián)合站污水處理現(xiàn)狀

延安坪北聯(lián)合站負(fù)責(zé)江漢油田油區(qū)生產(chǎn)、生活污水處理任務(wù)，聯(lián)合站污水處理工藝流程如圖1所示。從工藝流程圖中可以看出，在污水處理過程中，主要采取了物理、生物和化學(xué)處理方法，工藝流程中加入了破乳劑、復(fù)合堿、絮凝劑和離子調(diào)整劑。但在處理污水過程中，不能對相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行及時有效地控制，單純?nèi)斯げ僮魑鬯幚淼母鞴に嚟h(huán)節(jié)，生產(chǎn)設(shè)備根據(jù)工況情況進(jìn)行自我調(diào)整能力差，不能隨懸浮物、pH值等水質(zhì)指標(biāo)變化而采取相應(yīng)的調(diào)參措施，使得污水處理的效果不理想，處理后的污水達(dá)不到預(yù)期的目的，更談不上回注地層進(jìn)行驅(qū)替采油[3-5]。

圖1 延安坪北聯(lián)合站污水處理工藝流程

2 遠(yuǎn)程自動監(jiān)控技術(shù)

基于延安坪北聯(lián)合站污水處理現(xiàn)狀，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，以數(shù)據(jù)采集以及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)為原理，研發(fā)了一套適合江漢油田延安坪北聯(lián)合站污水處理及注水要求的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)IPC工作站，現(xiàn)場工作人員可以根據(jù)人機(jī)交互界面可視整個處理過程，隨時掌握聯(lián)合站污水處理的各個環(huán)節(jié)，可以針對污水處理運(yùn)行情況適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)，計(jì)算機(jī)可及時地對生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、儲存，也可隨時查詢歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，且該系統(tǒng)還具有報(bào)表自動打印等功能。

2.1 污水處理硬件結(jié)構(gòu)

延安坪北聯(lián)合站污水處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件是以dsPIC30F4013控制器為核心設(shè)計(jì)，同時還包括注水控制器的硬件結(jié)構(gòu)、監(jiān)控系統(tǒng)過程通道以及通信接口和電氣控制電路，硬件結(jié)構(gòu)十分完善。聯(lián)合站污水處理核心技術(shù)主要是dsPIC30F4013控制器，該控制器芯片非常長，芯片能使系統(tǒng)的性能在最優(yōu)的工作環(huán)境下運(yùn)行，優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)的安全性和通訊的可靠性上，而且處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確。dsPIC30F4013控制器主要包括：①AN0—AN12，模擬量采集端口共13路；②0C1—0C4，共4路的PWM輸出比較器；③I2C模塊、UART通用異步收發(fā)器模塊。

2.2 污水處理軟件結(jié)構(gòu)

聯(lián)合站污水處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建立一個可視化且操作簡便的監(jiān)測管理平臺十分重要。IPC具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，不僅能監(jiān)控污水處理的整個運(yùn)行過程，而且將運(yùn)行的生產(chǎn)數(shù)據(jù)大量存儲；IPC工作站功能強(qiáng)大，再結(jié)合經(jīng)過二次開發(fā)的Windows系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對聯(lián)合站污水處理計(jì)算機(jī)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(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整以及維護(hù)。

（1）軟件整體設(shè)計(jì)。軟件結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計(jì)，主要是以實(shí)時數(shù)據(jù)庫為核心，其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)動態(tài)顯示、運(yùn)行過程中異常情況報(bào)警處理、歷史數(shù)據(jù)的發(fā)布、污水處理數(shù)據(jù)信號反饋、查詢以及生產(chǎn)報(bào)表數(shù)據(jù)打印等功能，它是由幾個功能模塊以及中斷程序組合而成，這樣有利于程序的有效開發(fā)以及優(yōu)化升級。

（2）生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理軟件結(jié)構(gòu)。監(jiān)控技術(shù)主要體現(xiàn)在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，通過計(jì)算機(jī)界面能夠?qū)崟r地監(jiān)測控制污水處理的各個環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)界面可以提供可視化界面以及人機(jī)互動條件，對生產(chǎn)過程中的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲以及傳送數(shù)據(jù)處理結(jié)果。生產(chǎn)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 實(shí)時數(shù)據(jù)庫功能結(jié)構(gòu)

圖3 生產(chǎn)管理遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在延安坪北聯(lián)合站污水處理方面的應(yīng)用，具有較高的實(shí)用性、穩(wěn)定性和有效性。該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有信號采集及時準(zhǔn)確，

藥劑自動投加控制穩(wěn)定，處理過程實(shí)時監(jiān)測以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、傳送性能強(qiáng)的特點(diǎn)。系統(tǒng)可避免在電磁干擾下信號采集失真的問題，軟件中采用模糊Smith預(yù)估控制算法，在實(shí)現(xiàn)自動控制加藥的同時，可避免工藝過程中滯后環(huán)節(jié)對污水處理的影響。因此，該系統(tǒng)不僅能節(jié)約生產(chǎn)管理成本，而且能夠提高污水處理時效，達(dá)到預(yù)期的效果，處理后的污水回注驅(qū)油效果明顯，對地層的傷害小，值得其他油田聯(lián)合站借鑒。

[1]任長江．油田聯(lián)合站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．自動化技術(shù)與應(yīng)用，2008（07）：205-209.

[2]王宇航．油田污水處理技術(shù)與應(yīng)用效果[J]．油氣田地面工程，2013，32（7）：65.

[3]高運(yùn)宗，李光銀，單全生，等．塔里木油田污水處理技術(shù)研究[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2007，18（5）：30-33.

[4]蔣建方，胡恩安，趙強(qiáng)，等．水中懸浮固體顆粒對儲層傷害研究[J]．石油鉆采工藝，2001，23（1）：54-56.

[5]涂乙，吳萌，管麗，等．注水開發(fā)油田結(jié)垢影響因素的分析與研究[J]．油氣儲運(yùn)，2010，29（2）：97-99.

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.002