基于PLC的油田污水处理系统的设计

　　摘要：针对当代油田含油污水处理技术存在的低效率、高能耗及高运行费用的问题，以WebAccess网际组态软件为上位机的人机交互界面，应用PLC完成数据采集和系统的控制，实现了污水处理过程的全自动运行和远程监控。

　　关键词：污水处理;WebAccess;数据采集;远程监控

　　油田污水主要包括油田采出水、钻井污水等其他类型的含油污水，当油田需要注水时，油田采出水经处理后回注地层，此时要对水中的悬浮物、油等多项指标进行严格控制，防止其对地层产生伤害。我国污水处理事业是在80年代初逐步发展起来的，经过几十年的发展已经初具规模，但是，与国外同期的油田污水处理相比较，具有效率低、自动化程度低、能耗高且运行费用高等缺点。

　　针对此种情况，笔者以研华WebAccess网际组态软件作为上位机的人机交互界面，使用三菱FX2N PLC完成数据采集和系统的控制，实现系统自动运行和远程监控。

　　1 油田污水处理工艺流程和控制要求

　　油田污水处理系统的工艺流程如图1所示。

　　

 

　　从油田的脱水站过来的水经过一次缓冲罐和收油罐后，与所加药剂在混合罐中进行混合，混合后的水在沉降罐中进行过滤，再经过二次缓冲罐后进入压力滤罐进行过滤，过滤后的水送入注水站或作为冲洗用水。计算机通过M点的水流速值和N点的水pH值来控制所加药剂的量：在工作过程中，对沉降罐要定时进行排污;压力滤罐要定时进行反冲洗。

　　2 控制系统设计

　　2.1 可编程控制器PLC

　　目前，在油田污水处理中采用PLC进行系统控制，PLC具有易操作性，有多种程序设计语言可供使用，其中梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。综合考虑目前工业过程控制、顺序控制系统的主流趋势和特性，采取了基于PLC为控制单元加工控机集中监控的控制系统的设计方案。

　　2.2 变频器

　　变频器是自动加药系统的执行单元和控制单元。作为执行单元时，变频器接收来自调节单元PLC的控制信号，根据控制信号改变电源的频率;作为控制单元时，变频器本身兼有调节单元的功能，单独完成控制调节作用。将变频器串接在电机电源的输入回路，通过改变电机电源的频率来调整电机转速。在本系统中，每个变频器有两条线路，一路是控制投药量的计量泵，另一路是控制用于溶药的搅拌电机。PLC将控制信号转化成4～20 mA的电流信号，通过改变变频器的工作频率控制电机的转速，从而控制投药量和搅拌机的快慢。

　　2.3 控制软件

　　PLC的控制软件主要用于实现加药、排污、反冲洗等3个方面的控制。

　　1)加药控制 有手动加药和自动加药两种控制方式。在加药工艺中，主要有A剂和B剂两种药剂，其中，A剂的加入量由液体的流速和pH值来决定，B剂的加入量仅由液体的流速来决定。自动加药的控制原理如图2所示。