DCS煉油廠污水處理系統(tǒng)管理創(chuàng)新論文

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1概述

煉油廠產生的廢水主要包括含油廢水、含堿廢水、含硫廢水、含鹽廢水、含酚廢水和生活廢水等。其污染物種類多、密度高，是比較難處理的工業(yè)廢水。我國水資源嚴重缺乏，為了實現可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，煉油廠需不斷提高污水處理技術，保證符合工業(yè)污水的國家排放標準。

經過幾十年的發(fā)展，我國煉油廠污水處理自動化技術的水平和應用范圍已經得到了很大的提高，特別是近年來隨著檢測技術、軟件技術、網絡技術等一系列依托技術的快速發(fā)展以及先進控制理論的提出和推廣，dcs系統(tǒng)在煉油廠污水處理自動化生產中得到了廣泛的應用。過去用的污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性較差，使用時間長容易出故障，需要工藝人員手動才能完成。而DCS系統(tǒng)優(yōu)點在于分散控制，對污水處理的每個過程分別控制，由控制中心集中操作修改設定值，整個生產過程形成大的串級控制系統(tǒng)。因此，使用DCS系統(tǒng)不僅可以提高控制效率，節(jié)省人力，還可以克服過程中的干擾，提高系統(tǒng)的魯棒性，提高生產效率。

2污水處理的工藝流程

我煉油廠污水處理采用自流式水力流程，污水經調節(jié)配水、中和、浮選、均質、水解、生化處理后，合格水經原有污水管道排入長江，整個過程工藝復雜，自動化程度較高。整個污水處理流程主要由以下工序組成。

2．1污水處理部分

2.1.1 調節(jié)配水

調節(jié)配水環(huán)節(jié)是將預處理后的含油、含堿及大排洪溝污水經管線送入計量配水槽，然后通過電磁流量計計量，重力流入中和池。

2.1.2中和

中和池采用機械攪拌混合反應，依據PH值在線儀顯示值自動控制酸堿泵投加酸堿，調節(jié)中和池出水PH值在給定的范圍內。

2.1.3一、二級浮選

中和后的污水，先進入一級浮選(浮選機) ，去除污水中的浮油、乳化油及部分懸浮固體、膠體狀物質。然后浮選機出水經浮選池配水井進入二級浮選（浮選池）。浮選池采用部分回流加壓溶氣氣浮，浮選池的出水部分通過回流泵加壓打入溶氣罐作溶氣水。

2.1.4均質與水解

煉油污水經浮選處理后，流入均質池，通過潛水攪拌機的攪拌，在池內與氧化溝的剩余活性污泥充分混合，混合液流入水解池，進行厭氧生物處理。水解池出水進入氧化溝配水井，通過電磁流量計計量后，流入氧化溝。

2.1.5氧化與二沉

氧化溝轉碟的轉速通過變頻調速器進行調節(jié)，氧化溝出水設有調節(jié)堰板，借以調節(jié)池中液位，調整轉碟的浸沒深度。

污水經氧化溝處理后，流入二沉池進行重力分離。池內設有刮吸泥機，連續(xù)地將上層活性較好的污泥和底層活性較差的污泥，依靠靜水壓力分別吸、刮至回流污泥池、浮渣井。

2.1.6 后過濾及排放

二沉池出水流入待濾水池，合格水經泵提升沿原有直徑820*10管線排入長江，不合格水回流至調節(jié)池。部分水經核桃殼過濾器處理，其出水仍然回到待濾水池，核桃殼過濾器反沖洗水進調節(jié)池。

2.2污泥處理部分

污泥進入污泥濃縮池后，通過濃縮減小體積，濃縮后的污泥排入濃縮污泥池，上清液流入排水池。投料泵將濃縮污泥從濃縮污泥池提升至帶式壓濾機脫水，脫水后的泥餅由螺旋輸送機送至污泥堆放場，濾液則流入排水池。

排水池設有液位控制系統(tǒng)，排水池中的污水由排水泵自動送入調節(jié)池。

2.3生活給水部分

新鮮水經轉子流量計計量后，進入凈水器的混凝池，充分反應后，流入沉淀池，沉淀下來的污泥由底部排泥閥排入污水池，上清液則流入過濾池，最后流入清水池，經消毒后由恒壓供水裝置往綜合樓和各生產崗位提供生活用水以及鍋爐的補給水。

污水池設有液位控制系統(tǒng)，由污水泵自動將污水送往氧化溝配水井。

2.4鍋爐

來自給排水間的生活水經浮動床進行離子交換后，進入軟化水箱，通過泵2801?；?802＃，間斷補水至鍋爐進水管。從鍋爐出來的熱水通過管道送至各暖氣包或氧化二沉區(qū)、中和浮選區(qū)下水道頂管用。

3污水處理的控制系統(tǒng)

根據污水處理站工藝流程比較復雜的特點， 我們采用DCS系統(tǒng)自動控制污水處理流程。DCS系統(tǒng)是一種以通信網絡為紐帶的多級控制系統(tǒng)，由過程控制級和過程監(jiān)控級組成，綜合了計算機，通信、顯示和控制技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理，具有高可靠性、開放性、安全性和易操作性。

3.1DCS系統(tǒng)結構

控制系統(tǒng)由工程師站、操作員站、I/O 站以及過程控制網絡組成，通過以太網與管理計算機相聯(lián)，實現遠程查詢監(jiān)控。工程師站內裝有組態(tài)軟件平臺，修改過程參數和進行系統(tǒng)維護；操作員站中操作人員對生產過程進行監(jiān)控管理；I/O 站對整個工業(yè)過程實施監(jiān)控，由主控卡、數據轉發(fā)卡、I/O卡、供電單元等組成。為了確保系統(tǒng)的可靠性，主控卡件、數據轉發(fā)卡為冗余配置。

3.3系統(tǒng)功能

3.3.1人機界面

DCS系統(tǒng)將整個控制系統(tǒng)簡化，由操作員在控制中心操作即可。因此需要友好、功能豐富的人機界面作為交互，這將極大的提高效率，并可以降低對操作人員的要求，從而節(jié)約人力成本。界面中具體功能如下：

1）顯示整個處理過程的工藝流程圖以及各具體過程的控制流程圖，并以此為中心顯示現場參數、生產狀態(tài)等，方便查詢。

2）可以根據調度要求以及現場情況方便對過程設定值進行調整或直接對現場設備進行操作。

3）顯示報警信息以及具體的報警位置、狀態(tài)等。

3.3.2數據記錄和分析

建立歷史數據的數據庫，記錄生產中一些重要的過程數據、報警信息以及操作員的操作記錄，作為以后進行生產工藝優(yōu)化和控制系統(tǒng)改造的重要依據，并有利于分析生產過程存在的漏洞，及時修正。

3.3.3通信功能

通信包括與各種現場設備、控制器之間的通信，以及管理系統(tǒng)與調度系統(tǒng)之間的通信。與現場設備之間一般使用4~20mA標準信號通信，與管理系統(tǒng)和調度系統(tǒng)的通信可以通過TCP/IP協(xié)議使用有線或無線的方式在局域網內實現。

3.3.4過程控制功能

這是DCS最重要的功能，整套的DCS解決方案需要構建整個生產過程的控制系統(tǒng)，實現對各種設備的監(jiān)控和操作。根據工藝要求，對各個生產環(huán)節(jié)分別進行監(jiān)控和控制。

3.4控制過程

3.4.1液位控制

如圖為液位控制的控制流程圖，使用差壓變送器測量容器中的液位，進入控制器中與設定值的偏差為e，使用PID算法根據偏差計算控制器輸出，控制出口閥門的開度，從而控制液位。

PID控制器是工業(yè)控制中最常用的控制器，由比例單元 P、積分單元 I 和微分單元 D 組成。通過Kp， Ki和Kd三個參數的設定。PID控制器主要適用于基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)。其計算公式如下：

（理想PID）

（工業(yè)PID）

其特點在于能較好的控制振蕩，并且原理簡單，易實現。缺點在于魯棒性不夠強，需要根據經驗對控制器進行整定，隨著設備的老化以及系統(tǒng)的改動，控制系統(tǒng)特性也隨之變化，PID控制器的工作性能將會受到影響。另外，PID控制器不適合于滯后較大的系統(tǒng)，如加藥量的控制。污水處理DCS系統(tǒng)內置有PID控制模塊，很容易實現而且性能較穩(wěn)定，主要應用于液位控制、流量控制和水壓控制。

3.4.2PH控制

如圖為PH控制流程圖，主要是通過加酸和加堿量來調節(jié)PH值，一方面需要考慮當前PH值的大小，另一方面要考慮進水和出水的流量，需要保證下一個過程的設計流量。因此，中和池的控制同時也包括流量控制、液位控制等，是一個強耦合的過程，即一個輸入量同時對多個輸出量造成影響，這會造成過程的難控性。使用普通的PID方法一般超調較大，控制效果不好，甚至出現系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。在這種情況下，使用解耦控制方法，將強耦合的過程在控制過程中進行解耦，從而可以對輸出變量分別控制，同樣使用PID控制器對各個控制回路進行控制。在實現解耦后，控制效果大大提高，過程控制穩(wěn)定、可靠。

3.5溫度控制

如圖為溫度控制流程圖，針對鍋爐加熱的情況，要保證鍋爐內的溫度在設定值，需要使用溫度變送器（熱電偶）測量爐內溫度和出口液體處的溫度，傳入控制器之后經過處理調節(jié)燃料氣的進口閥門。 由于燃料氣氣源壓力不穩(wěn)定，并且氣閥具有一定的非線性，因此如果使用普通的單回路PID控制時控制效果較差，會出現較多的震蕩。

串級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調節(jié)器，前一個調節(jié)器的輸出作為后一個調節(jié)器的設定，后一個調節(jié)器的輸出送往調節(jié)閥?？刂葡到y(tǒng)包括兩個控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測變送、副調節(jié)器、調節(jié)閥和副過程構成；主回路由主變量檢測變送、主調節(jié)器、副調節(jié)器、調節(jié)閥、副過程和主過程構成。

串級控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：1、改善了過程的動態(tài)特性，提高了系統(tǒng)控制性能；2、能迅速克服進入副回路的二次擾動；3、提高了系統(tǒng)的工作頻率；4、 對負荷變化的適應性較強；5、可以克服被控過程的非線性。主要用于滯后較大的液位控制、克服閥門的非線性等。從控制系統(tǒng)的角度來講，DCS系統(tǒng)就是一個大的串級控制系統(tǒng)。

4結語

DCS系統(tǒng)融合了計算機技術、網絡技術、自動控制技術、檢測技術等，在生產中充分的體現了其優(yōu)勢，提高了生產效率和生產安全性、規(guī)范性。在未來的發(fā)展中，隨著新技術的應用和控制理論的進步，DCS系統(tǒng)在工業(yè)生產中的地位將進一步提高，其性能也將進一步提高。