基于WebAccess的油田污水處理系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)了污水處理過程的全自動運行和遠程監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：污水處理；WebAccess；數(shù)據(jù)采集；遠程監(jiān)控

目前我國許多油田處于二次采油期，即注水開采期。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、鉆井污水等其他類型的含油污水，當油田需要注水時，油田采出水經(jīng)處理后回注地層，此時要對水中的懸浮物、油等多項指標進行嚴格控制，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)展起來的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，但是，與國外同期的油田污水處理相比較，具有效率低、自動化程度低、能耗高且運行費用高等缺點。
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(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)系統(tǒng)自動運行和遠程監(jiān)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(tǒng)的工藝流程如圖1所示。

從油田的脫水站過來的水經(jīng)過一次緩沖罐和收油罐后，與所加藥劑在混合罐中進行混合，混合后的水在沉降罐中進行過濾，再經(jīng)過二次緩沖罐后進入壓力濾罐進行過濾，過濾后的水送入注水站或作為沖洗用水。計算機通過M點的水流速值和N點的水pH值來控制所加藥劑的量：在工作過程中，對沉降罐要定時進行排污；壓力濾罐要定時進行反沖洗。

2 控制系統(tǒng)設計
2．1 可編程控制器PLC
目前，在油田污水處理中采用PLC進行系統(tǒng)控制，PLC具有易操作性，有多種程序設計語言可供使用，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(tǒng)發(fā)生故障時，通過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)過程控制、順序控制系統(tǒng)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(jiān)控的控制系統(tǒng)的設計方案。
2．2 變頻器
變頻器是自動加藥系統(tǒng)的執(zhí)行單元和控制單元。作為執(zhí)行單元時，變頻器接收來自調(diào)節(jié)單元PLC的控制信號，根據(jù)控制信號改變電源的頻率；作為控制單元時，變頻器本身兼有調(diào)節(jié)單元的功能，單獨完成控制調(diào)節(jié)作用。將變頻器串接在電機電源的輸入回路，通過改變電機電源的頻率來調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。在本系統(tǒng)中，每個變頻器有兩條線路，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(zhuǎn)化成4～20 mA的電流信號，通過改變變頻器的工作頻率控制電機的轉(zhuǎn)速，從而控制投藥量和攪拌機的快慢。