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1污水處理監控系統結構

1.1油田污水處理工藝流程

采油污水處理通常采用物化法，大量的污水通過主污水管道進入污水處理廠的總污水儲油罐，通過儀表檢測來水的總量以便后續處理，從總儲油罐送出的污水進入其他儲油罐，根據其成分進行多步驟的物理和化學處理，處理完的污水合格后再通過外輸管道送出，使污水再次得到利用。結合油田污水處理廠的實際情況，利用組態王工控軟件所繪制的污水監控系統現場工藝流程如圖1所示。圖中清楚地標出了污水處理廠的各處理設備的擺放、名稱、數量、管道的連接，各種參數如液位、流量、壓力、加入的藥劑量、處理后污水的pH值等顯示一目了然。

1.2監控系統結構設計

污水處理監控系統由監測中心、現場監控工作站、現場過程測控系統等構成。監測中心通過網絡與現場監控站連接，將整個廠區各現場監控站的重要參數和數據進行匯總、存檔及綜合分析，實現任務優化組合調配。現場監控工作站主要是給用戶提供一個可視化的污水處理操作管理平臺，提供了污水處理的工藝流程圖、罐區示意圖、泵狀態、參數總貌、實時曲線、歷史曲線、控制臺、控制監測、監測報警、自動報表、網絡數據服務、零點矯正等圖形和操作功能。現場測控系統主要由ADAM－5000工控模塊和安全柵組成，實現對現場的數據采集、模擬轉換、模擬輸出、上傳數據及接收現場監控站的生產指令等，完成對油田污水處理過程的自動測量與控制。該結構是整個監控系統的核心部分，其中工控模塊ADAM－5000系列擔當了重要角色，系統通過模塊對現場的數據進行采集、轉換、輸出，實現計算機自動控制。

1.3系統的功能與特點

1）系統可以直接通過現場監控站各功能窗口了解到各子系統的工作狀態，可根據污水性質的變化實時地調整相應的工藝參數，不僅方便了技術人員操作，同時也進一步提高了污水處理的質量。

2）在設計自動監控系統時，對一切可能出現的問題筆者在系統中設置了應對措施預案，自動處理相關問題，提高了系統的可靠性。

3）加強了抗干擾能力設計，部分采用了冗余設計，提高了系統的穩定性。

4）自動監控系統對于要控制的現場參數，無需工作人員現場考察，其現場的儀表狀態及加藥系統的工作狀態在控制室里一目了然。

5）監控系統具有多數據自動記錄、顯示功能，對歷史數據作了濃縮處理，可通過現場監控站各功能窗口直接查詢、顯示或打印任何時刻的監測結果。

6）通過現代化的網絡實現了系統數據共享，并可通過網絡把動態數據實時傳送到上級主管部門的監控系統，便于職能部門實時了解現場情況，做出正確決策。

2污水處理監控系統功能設計

污水處理監控系統軟件系統采用組態王工控軟件開發，根據需要繪制了工程流程圖、罐區示意、泵狀態、參數總貌、實時曲線、歷史曲線、控制臺、控制監測、零點矯正、報警、報表、參數設置等畫面。畫面是用戶用來與計算機進行人機交互、監視控制系統狀況、進行生產操作、輸入控制命令的人機界面，通過該畫面，能夠讓操作人員形象、直觀、正確地掌握整個系統的運行狀況，及時方便發出自己的操作命令。通過這些運行畫面為用戶提供了數據采集與處理、畫面設計、動畫顯示、報表輸出、報警處理、流程控制等功能，對整個污水處理工作狀況實現了全方位實時監控。泵工作狀態畫面各參數反映了各加藥泵的工作狀態，如各泵污水流量、工作頻率、控制量等。通過對加藥撬塊各泵變頻器工作頻率的自動控制，實現了藥劑加藥量的自動控制，大幅提高了污水處理質量。控制操作臺畫面既有重要參數顯示窗口，也有各種不同的功能按鈕菜單，實現了監控系統登錄、配置用戶、時間設置、參數修正、打印報表、手／自動切換控制、關閉／打開窗口、系統退出、關閉計算機等功能。

3污水處理控制方法研究

隨著設備和工藝的不斷完善，用于污水處理控制方法也在不斷更新。目前油田的污水處理方法基本上有三種：通過監測污水的pH值；通過檢測接收罐和緩沖罐的液位；通過檢測提升泵污水流量。經過實驗比較，筆者采用綜合控制策略。由于污水流量的變化對污水處理藥劑量的添加產生很大的影響，因而先對接收罐的液位和提升泵的污水流量進行聯鎖控制，盡量使污水流量保持穩定。去除水中雜質的藥劑和凈化污水藥劑的控制采用開環控制，以接收罐的液位高度和提升泵的污水流量為依據，采用專家控制算法控制加藥泵的變頻器頻率改變加藥量，其中的各參數由操作人員根據規程和經驗精心調試即可設定，控制過程中可根據實際情況作在線微調，經過實踐完全可以達到要求。由于污水pH值對污水水質影響較大，必須使其在允許范圍內，才能保證處理的污水達標，因而pH值控制采用閉環自動控制，精確控制加藥泵的藥劑量，以期達到較好的效果。

3.1pH值控制策略

該項目主要是針對油田開采污水處理，由于油田污水所含雜質成分較為復雜，且化學成分較多，因而污水處理過程較為復雜。整個處理系統屬于典型的非線性滯后系統，該系統的精確對象數學模型難以獲得。PID控制器是過程控制系統中最常用、最成熟、應用最廣泛的調節器，由于對象的非線性、滯后性，運用PID控制效果不理想。模糊控制器不依賴過程控制的精確數學模型，采用人工智能的方式，吸收人工控制的操作經驗，依據一些推理規則，將日常生活中的自然語言能夠直接轉化為計算機所能接受的算法語言決定控制決策；調整控制器中各參數，可大幅提高非線性滯后系統控制精度和可靠性。綜合比較以上三種控制策略，確定該污水處理自動控制系統pH值加藥部分采用模糊控制策略。

3.2模糊控制器的實現

根據現場污水處理過程中pH值的調試經驗和系統運行數據分析，得出的控制規則所列。選取控制量變化的原則：在開始階段誤差較大時，控制作用以快速減小誤差為主，操作幅度較大；當誤差適中時，控制作用以抑制超調為主；當誤差很小時，輸出與給定值接近，控制作用以維持系統的穩定性為主，操作較弱。

4結束語

油田污水處理自動監控系統，目前在勝利油田的濱南采油廠得到了很好的應用，系統自投入運行以來，運行狀況良好，性能穩定，使用便捷，各項污水治理指標穩定合格。污水監控系統加藥部分實現自動控制，節省了人力、物力、財力，達到經濟效益和社會效益雙豐收。

作者:陳衛紅薄迎春單位:中國石油大學