水電站工業(yè)全自動(dòng)濾水器，反沖洗排污濾水器自動(dòng)控制改造       水電站工業(yè)全自動(dòng)濾水器，反沖洗排污濾水器自動(dòng)控制改造，石油是現(xiàn)代和社會(huì)發(fā)展的遙遙備物資，近些年，海上油氣田開發(fā)發(fā)展迅速，成為遙遙石油增儲(chǔ)上產(chǎn)的主戰(zhàn)場。

在海上石油生產(chǎn)平臺(tái)，海水系統(tǒng)作為共用設(shè)施，可以為海上生產(chǎn)平臺(tái)消防水和冷卻水等。

而反沖洗排污濾水器作為整個(gè)海水系統(tǒng)的過濾裝置，在海水系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。

由于該反沖洗排污濾水器服役時(shí)間已久，其原有的反洗功能已經(jīng)失效，不能正常運(yùn)行，只能依賴于手動(dòng)反洗。

且原有的反洗控制為現(xiàn)場繼電器控制，控制模式不穩(wěn)定，不便故障排查，與現(xiàn)有的自動(dòng)控制水平差距較大。

油田儀表部門針對此弊端進(jìn)行改造，利用現(xiàn)有的污水深度處理裝置的現(xiàn)場控制PLC實(shí)現(xiàn)對反沖洗排污濾水器反洗功能的自動(dòng)控制。

改造后運(yùn)行穩(wěn)定，在不增加現(xiàn)場控制器的情況下實(shí)現(xiàn)了資源共享，節(jié)省。

     某油田設(shè)置海水公用系統(tǒng)，為海上石油生產(chǎn)平臺(tái)提供水源。

反沖洗排污濾水器是海水系統(tǒng)中的重要組成部分，起到過濾海水中雜質(zhì)的作用。

反沖洗排污濾水器的工作原理較為簡單，在過濾一段時(shí)間之后進(jìn)行反洗，或者是當(dāng)工業(yè)全自動(dòng)濾水器進(jìn)出口差壓高時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行反洗，之后再循環(huán)進(jìn)入過濾狀態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)。

1改造背景     某油田反沖洗排污濾水器的反洗控制分為兩種，一種是手動(dòng)控制，即手動(dòng)啟動(dòng)反洗電機(jī)、打開反洗閥，強(qiáng)制進(jìn)行反洗；二種是自動(dòng)反洗，自動(dòng)反洗又受控于壓差和定時(shí)兩個(gè)信號，即是在以下兩種情況下，反沖洗排污濾水器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)反洗。

     (1)在反沖洗排污濾水器上裝有差壓開關(guān)，分別從反沖洗排污濾水器的進(jìn)出口引壓。

當(dāng)遙遙壓力和出口壓力之間的壓差高于差壓開關(guān)的設(shè)定值時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作，輸出信號到控制器，從而啟動(dòng)反洗，該控制模式由于在后期的應(yīng)用中存在一定的局限遙遙，很少采用。

     (2)定時(shí)反洗采用了周期循環(huán)反洗的模式，工業(yè)全自動(dòng)濾水器在過濾狀態(tài)運(yùn)行4h后，自動(dòng)進(jìn)入反洗狀態(tài)進(jìn)行反洗，并保持10min，10min后自動(dòng)進(jìn)行過濾。

     現(xiàn)階段由于投用時(shí)間過長，自動(dòng)反洗功能已不能實(shí)現(xiàn)，遙遙依靠操作人員進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)反洗，不但耗費(fèi)人力，且反洗時(shí)間不易把控，影響反洗遙遙。

同時(shí)由于現(xiàn)場原有控制器為繼電器控制回路，線路繁雜，且缺少圖紙，防保遙遙能和防護(hù)等遙遙均不能滿足要求。

     另一方面，海水管網(wǎng)直連平臺(tái)消防管網(wǎng)，當(dāng)反沖洗排污濾水器進(jìn)行反洗時(shí)，啟動(dòng)反洗馬達(dá)，同時(shí)打開反洗排放閥，反洗的海水會(huì)經(jīng)過排放閥排海，在一定程度上造成海水管網(wǎng)壓力下降，從而造成消防管網(wǎng)壓力下降。

消防管網(wǎng)上裝有兩個(gè)壓力低開關(guān)，設(shè)點(diǎn)分別是830kPa和760kPa，若消防管網(wǎng)壓力低于830kPa時(shí)，火氣系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)海水提升泵C泵；若繼續(xù)低于760kPa時(shí)，會(huì)繼續(xù)自動(dòng)啟動(dòng)柴油消防泵。

所以如何規(guī)避反洗時(shí)導(dǎo)致海水提升泵和柴油消防泵的自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)也是此次改造需要考慮的問題。

     綜合以上所述，反沖洗排污濾水器自動(dòng)反洗功能亟需改造，同時(shí)在改造時(shí)候又要考慮給消防管網(wǎng)所帶來的影響。

2改造實(shí)施     鑒于以上情況，要想從根本上改善反沖洗排污濾水器的遙遙狀態(tài)，利用當(dāng)下比較成熟的PLC控制是穩(wěn)妥的。

而結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，可以有兩個(gè)選擇。

     (1)先考慮的是利用中控系統(tǒng)的生產(chǎn)控制PLC—PCS系統(tǒng)，將采集的信號送到中控進(jìn)行邏輯控制，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的輸出到現(xiàn)場設(shè)備。

但受制于反沖洗排污濾水器的位置，此項(xiàng)工作需要鋪設(shè)電纜到中控，且要穿越底層甲板的反底，施工難度大，距離較遠(yuǎn)，不符合經(jīng)濟(jì)遙遙的要求；優(yōu)點(diǎn)是反沖洗排污濾水器的工作狀況可以直觀的反映在中控室操作站上，便于中控操作人員監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)。

     (2)利用污水深度處理裝置的現(xiàn)場控制PLC，該現(xiàn)場控制PLC距離反沖洗排污濾水器較近，便于鋪設(shè)電纜，易于實(shí)施；缺點(diǎn)是運(yùn)行狀態(tài)需要通過串口通信到中控系統(tǒng)，從而才能在操作站監(jiān)控畫面上進(jìn)行組態(tài)，需要對通信進(jìn)行配置。

     綜合分析以上利弊后，決定采取二種方案進(jìn)行改造，改造步驟如下     ①PLC控制程序編寫，污水深度處理裝置的控制PLC為西門子的S7200。

在程序編寫時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)以下功能反洗分別具有手動(dòng)和自動(dòng)功能     (a)考慮到實(shí)際應(yīng)用，自動(dòng)啟動(dòng)只實(shí)現(xiàn)定時(shí)反洗功能即可，要求每過濾3h后就進(jìn)行3min的反洗，反洗過后循環(huán)進(jìn)行過濾，如圖1所示。

     (b)為避遙遙反洗時(shí)造成消防管網(wǎng)壓力過低，需將消防管網(wǎng)的壓力實(shí)時(shí)檢測值引入PLC，當(dāng)管網(wǎng)壓力值低于830kPa時(shí)，強(qiáng)制停止反洗功能，待壓力值高于850kPa后方能進(jìn)入正常的過濾和反洗的工作周期。

     (c)程序當(dāng)中需對壓力變送器的量程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，比較時(shí)直接比較工程量，需要指出的是，在此次程序編寫中，工程量轉(zhuǎn)換利用原有程序當(dāng)中的轉(zhuǎn)換子程序，遙遙大減小了工作量，如圖2所示。

     (d)手動(dòng)反洗優(yōu)先遙遙高，不管何時(shí)啟動(dòng)手動(dòng)反洗時(shí)，工業(yè)全自動(dòng)濾水器都強(qiáng)制進(jìn)入反洗模式，并反洗3min。

程序編輯后經(jīng)多次測試，遙遙符合初的邏輯要求。

     ②現(xiàn)場硬件設(shè)施安裝。

     ③PLC輸出模式改進(jìn)。

原有的污水深度處理裝置控制PLC端子排上可用的DO點(diǎn)皆為110V交流有源輸出點(diǎn)，而反沖洗排污濾水器需要一個(gè)DO無源觸點(diǎn)和一個(gè)24V的有源觸點(diǎn)，因此需要對該輸出點(diǎn)加以改進(jìn)。

具體操作步驟如下     (a)從控制柜里面引出一路220V的電源，并加裝空氣開關(guān)；     (b)空氣開關(guān)下游安裝一個(gè)24V穩(wěn)壓電源，用于提供24V直流電；     (c)另外安裝一個(gè)110V的繼電器，繼電器線圈接110V的有源輸出點(diǎn)；一組常開觸點(diǎn)(NO)直接輸出到配電柜，用于啟動(dòng)反洗電機(jī)；另外一組常開觸點(diǎn)(NO)連接24V穩(wěn)壓電源輸出，用于將24V直流電輸出到反洗排放閥，打開反洗排放閥。

PLC輸出接線示意圖如圖3所示。

     (3)下裝程序并進(jìn)行調(diào)試，經(jīng)測試無誤后投用。

     (4)在中控操作站上對通過通信采集來數(shù)據(jù)進(jìn)行組態(tài)，包括管網(wǎng)壓力的歷史趨勢，以及反洗狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)的報(bào)警提示。

     經(jīng)過以上改造后，工業(yè)全自動(dòng)濾水器的自動(dòng)反洗功能一直運(yùn)轉(zhuǎn)良。

對比以前，具有以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

     (1)控制方式采取當(dāng)下主流的PLC控制，代替原來的繼電器回路控制，故障率低。

     (2)PLC控制程序直觀，線路簡單，便于后期故障的排查。

     (3)引入壓力變送器信號，的規(guī)避了反洗時(shí)造成消防管網(wǎng)壓力過低的風(fēng)險(xiǎn)，保障油田安全。

     (4)將反沖洗排污濾水器的運(yùn)行狀態(tài)信號引至中控，便于操作人員及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，更的把控整個(gè)平臺(tái)的平穩(wěn)生產(chǎn)。

     綜合以上，經(jīng)過此次改造，可以更深層次的認(rèn)識到控制方式對于平穩(wěn)生產(chǎn)的重要遙遙。

對于許多老油田，在投產(chǎn)建造的早期，受制于技術(shù)等各個(gè)方面的原因，很多控制方式不合理。

尤其是隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，遙遙我們再反思之前的控制模式時(shí)，有許多可以改進(jìn)的地方，而對其進(jìn)行改造是遙遙解決此類問題的辦法，也是遙遙設(shè)備本質(zhì)安全的遙遙手段。

這也是此次改造可以帶給我們的更深層次的意義。

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