三元污水處理站序批式流程控制優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘 要：本文通過對(duì)三元污水處理站序批式流程控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)建造與生產(chǎn)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題與改進(jìn)方法進(jìn)行分析總結(jié)，提出該站序批式流程控制優(yōu)化的幾項(xiàng)基本措施，以方便快捷地進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換，節(jié)約人力成本。

關(guān)鍵詞：三元復(fù)合驅(qū)；污水處理；序批式流程；自動(dòng)化控制

三元復(fù)合驅(qū)油技術(shù)是最近發(fā)展起來的一種新型有效的提高采收率的方法，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為原油持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的主要接替采油技術(shù)。試驗(yàn)證明三元復(fù)合驅(qū)可比普通水驅(qū)提高采收率20%以上，具有極大的應(yīng)用潛力與前景。隨著三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)的不斷推廣，三元采出污水的處理成為制約該項(xiàng)技術(shù)使用的一個(gè)重要瓶頸，實(shí)驗(yàn)表明，序批式流程下處理能力對(duì)比連續(xù)式流程有顯著提高。但序批式流程涉及工藝較多，流程復(fù)雜，優(yōu)化其生產(chǎn)流程的自動(dòng)化控制，既能方便快捷地進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換，又能較好地節(jié)約人力成本，可謂一舉兩得。

本文擬通過對(duì)一座小型三元污水站設(shè)計(jì)建造與生產(chǎn)運(yùn)行中過程中序批式流程控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題與改進(jìn)的方法進(jìn)行分析總結(jié)，以探討序批式流程生產(chǎn)自動(dòng)化控制的優(yōu)化方法。

1 三元污水站的基本序批工藝流程

該污水站序批流程主要由四座沉降罐及附屬電動(dòng)閥、過濾提升泵、羅茨風(fēng)機(jī)構(gòu)成。四座沉降罐依次進(jìn)水、沉降、出水，沉降時(shí)使用羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣，沉降出水由過濾提升泵升壓，輸送至過濾罐過濾。

2 序批式流程自控系統(tǒng)的問題與改進(jìn)措施

2.1 進(jìn)出液流量的平衡

該站來水直接采用聯(lián)合站集輸崗?fù)廨斘鬯?，來水流量站?nèi)不可控，沉降罐出液由兩臺(tái)過濾提升泵升壓，輸送至過濾罐過濾。初始設(shè)計(jì)時(shí)，兩臺(tái)過濾提升泵均工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，使用泵出口閥門人工控制流量。

為使罐液位及沉降時(shí)間保持在設(shè)計(jì)水平，進(jìn)出液流量需進(jìn)行平衡，使進(jìn)液量與出液量相等，保障四座沉降罐內(nèi)總液量維持不變。但由于來水不受控，聯(lián)合站端需根據(jù)自身實(shí)際情況調(diào)節(jié)流量，因此需及時(shí)根據(jù)來水瞬時(shí)流量調(diào)整過濾提升泵排量，人工手動(dòng)控制的情況下，該項(xiàng)工作十分繁重，基本無法實(shí)現(xiàn)序批式流程的投運(yùn)。

后期改造中，為兩臺(tái)過濾提升泵增加了一拖二變頻裝置，使用變頻裝置調(diào)節(jié)排量，大大減輕了工人工作量。但整體運(yùn)行仍處于半自動(dòng)狀態(tài)，下一步應(yīng)將全過程納入自動(dòng)化調(diào)節(jié)程序中來。

具體實(shí)現(xiàn)方法為：將來水流量計(jì)、過濾提升泵變頻及過濾提升泵出口流量計(jì)進(jìn)行聯(lián)鎖，由電腦自動(dòng)根據(jù)來水流量變化控制變頻裝置調(diào)節(jié)過濾提升泵排量，使沉降罐進(jìn)出液排量精確匹配，達(dá)到平衡的目的。

2.2 電動(dòng)閥動(dòng)作順序與判定

該站每座沉降罐擁有序批式進(jìn)口、序批式出口、曝氣進(jìn)口三臺(tái)電動(dòng)閥，在滿足液位條件后，相關(guān)電動(dòng)閥同時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，完成罐與罐之間的轉(zhuǎn)換。

此種運(yùn)行方式能夠滿足正常運(yùn)行需要，但如發(fā)生任一閥門關(guān)堵轉(zhuǎn)或未開啟到位，將有可能導(dǎo)致憋泵或抽空，對(duì)設(shè)備使用造成隱患。因此，需根據(jù)實(shí)際使用情況更改判定規(guī)則與動(dòng)作順序。這樣，在實(shí)際運(yùn)行過程中，一旦出現(xiàn)各電動(dòng)閥因故障開關(guān)不到位或未收到開關(guān)信號(hào)的情況，流程將停滯在當(dāng)前步驟并報(bào)警，不會(huì)進(jìn)行下一步動(dòng)作，避免了設(shè)備憋泵或抽空。

2.3 羅茨風(fēng)機(jī)選用與判定

該站使用三臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)在沉降時(shí)對(duì)罐內(nèi)污水進(jìn)行曝氣，加速油珠上浮速度。其中，1#羅茨風(fēng)機(jī)僅能供1#、3#沉降罐曝氣，3#羅茨風(fēng)機(jī)僅能供2#、4#沉降罐曝氣，2#羅茨風(fēng)機(jī)作為備用設(shè)備，可供四座沉降罐進(jìn)行曝氣。

因?yàn)榇朔N工藝特殊性，在序批式流程自控程序運(yùn)行過程中，需加入羅茨風(fēng)機(jī)的選用判定，除區(qū)分為不同沉降罐提供曝氣源的羅茨風(fēng)機(jī)外，還需區(qū)分運(yùn)行及備用羅茨風(fēng)機(jī)。

為此，在控制程序端賦予每臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)兩種屬性：運(yùn)行/備用，由工人根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)進(jìn)行勾選，在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)選取將啟動(dòng)的羅茨風(fēng)機(jī)時(shí)，將備用設(shè)備排除在外，這樣就避免了維修或保養(yǎng)中的設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)產(chǎn)生危險(xiǎn)。

2.4 應(yīng)急處理

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不可避免會(huì)遭遇緊急情況，如停電、單罐維修或清淤、線路穿孔緊急停產(chǎn)等，為保障程序能夠應(yīng)對(duì)這些突發(fā)狀況，需增加一部分應(yīng)急處置程序。

一是狀態(tài)記憶，失電后恢復(fù)供電時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)續(xù)接至失電前的程序狀態(tài)，不至產(chǎn)生自動(dòng)化程序斷鏈。二是為每座沉降罐增加運(yùn)行/備用狀態(tài)判定，狀態(tài)由工人根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)勾選，四座罐全部處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行正常序批式程序，有一座罐處于備用狀態(tài)時(shí)，繞過備用罐，進(jìn)行三罐倒換的序批式流程。三是每次系統(tǒng)停產(chǎn)后重新投產(chǎn)進(jìn)行初始化運(yùn)作時(shí)，能夠自動(dòng)根據(jù)各罐實(shí)際情況判斷進(jìn)、出液及曝氣罐，無需人工將罐液位調(diào)整至適宜液位再投產(chǎn)。

3 結(jié)論

通過對(duì)該三元污水處理站序批式流程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，筆者認(rèn)為，三元污水處理站序批式流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)在節(jié)約成本的前提下，最低限度地滿足生產(chǎn)的實(shí)際需求，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①對(duì)于操作頻繁、控制精密的生產(chǎn)操作過程，應(yīng)將其納入自動(dòng)化控制范圍；②自動(dòng)化控制應(yīng)體現(xiàn)連貫、智能的特點(diǎn)，在整個(gè)生產(chǎn)流程中應(yīng)環(huán)環(huán)相扣，在主流程中不宜加入手動(dòng)控制環(huán)節(jié)；③自動(dòng)化應(yīng)具備控制和反饋兩個(gè)方面的功能，除自動(dòng)完成生產(chǎn)操作外，還應(yīng)將生產(chǎn)動(dòng)態(tài)及故障信息及時(shí)反饋給操作人員，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王月華.含油污水處理自動(dòng)化系統(tǒng)[J].油氣田地面工程，2012（2）：52-53.

作者簡介：

周濤（1988- ），男，黑龍江大慶人，2012年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京），現(xiàn)從事油氣田地面工程工作。