彭碧剛

中石化四機(jī)石油機(jī)械有限公司 湖北荊州 434024

本浮洗設(shè)備，含油污水成份、液位、原油含量、懸浮物含量、來水量和浮選過程中氣壓波動等因素都會引起浮選過程原油回收率和懸浮物去除率的變化。因此，設(shè)備控制要求達(dá)到：原油及懸浮物去除效果、三個處理罐腔液位和充氣量。其設(shè)備來水量不是恒定不變的，而浮選過程進(jìn)氣量，需要根據(jù)給用戶生產(chǎn)情況確定。因此，目前我們通過對水質(zhì)以及浮選槽的液位等進(jìn)行檢測，綜合分析判斷浮選工藝各參數(shù)的變化，實(shí)時地調(diào)節(jié)液位，保證浮選槽液位的穩(wěn)定。合理地調(diào)節(jié)各段浮選精確指標(biāo)，以保證浮選效率和水質(zhì)質(zhì)量。本設(shè)備的自主研發(fā)的控制系統(tǒng)，通過對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定控制與模糊控制，降低了浮選生產(chǎn)的能耗，克服了手動控制的缺點(diǎn)，也減少了一線人員的操作的勞動強(qiáng)度，同時提高水質(zhì)質(zhì)量，增加了原油及懸浮物去除收率，為油田帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 本設(shè)備信號測量系統(tǒng)

1.1 液位的測量

本設(shè)備的設(shè)計過程，在常用的密閉容器內(nèi)液位檢測儀表中電容式液位計、吹氣式液位計、超聲波液位計和磁致伸縮液位計、雷達(dá)液位計等；經(jīng)過現(xiàn)場各種應(yīng)用造型的實(shí)踐中，總結(jié)出磁致伸縮液位計較好地解決了高精度、高可靠性地測量液位、界面的難題，磁致伸縮液位計可實(shí)現(xiàn)測量液面的極高精度。

儀表采用先進(jìn)的微處理器和嵌入式系統(tǒng)，能耐溫度高達(dá)450℃和壓力達(dá)22MPa；探頭形式多樣，不受液體的介電常數(shù)、溫度、壓力等因素影響的特點(diǎn)，可適應(yīng)本設(shè)備工況及應(yīng)用方案；液位計輸出兩線制電流信號，同時集成 HART通信技術(shù)，使產(chǎn)品在測試、維護(hù)方案多樣、簡單；本設(shè)備共裝三個磁致伸縮液位計液位計，分別測量三個腔的液位；為提高可靠性，同時配頂裝非接觸式的雷達(dá)液位計用于高、供液位的報警信號使用。

1.2 浮選氣量及氣壓檢測

浮選氣量及氣壓檢測系統(tǒng)由渦街流量計及羅斯蒙特氣體壓力傳感器組成，分別檢測進(jìn)、出口的流量及壓力；儀表具有：儀表測量精度高，性能穩(wěn)定，幾乎不影響介質(zhì)壓力，不影響管道介質(zhì)流動；結(jié)構(gòu)簡單，采用316不銹鋼，不怕含油污水及腐蝕性，不存在堵塞問題，簡便易行；傳感器輸出4-20mA的通用信號，帶HART通訊，現(xiàn)場參數(shù)方便[2]。

2 浮選機(jī)自動控制系統(tǒng)

2.1 浮選機(jī)自動控制系統(tǒng)構(gòu)成情況

本設(shè)備控制方式具有分為就地控制和遠(yuǎn)程控制；就地控制柜安裝在相應(yīng)的設(shè)備撬旁，非常方便于現(xiàn)場操作。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，防爆觸摸屏上會及時采集、顯示液位、介質(zhì)各點(diǎn)的壓力測量值和氣動控制閥的開度百分比值等參數(shù)。同時，就地控制柜具有歷史數(shù)據(jù)查詢的界面，通過防爆顯示屏觀察歷史曲線、觀察歷史各參數(shù)的變化曲線圖，就地控制時 PID三個的參數(shù)設(shè)定以歷史數(shù)值為的依據(jù)。就地控制柜內(nèi)部調(diào)用控制系統(tǒng)集成PID功能塊，通過屏的界面圖就可進(jìn)行PID參數(shù)，控制周期的調(diào)整以及液位、氣壓量值的設(shè)定。位于中控室的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，按標(biāo)準(zhǔn)DCS配置，用于整個含油污水處理工藝區(qū)的遠(yuǎn)程監(jiān)控；在中控制室的集中控制系統(tǒng)可以清楚的顯示每個設(shè)備運(yùn)行過程的液位、壓力的具體數(shù)值，以及氣動控制閥的開度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備過程運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)視。

2.2 自控系統(tǒng)控制方式

確定控制策略以PID為核心，以此為平臺上采用合適的先進(jìn)控制方案，解決常規(guī)PID控制方法直接應(yīng)用于該控制系統(tǒng)時不可避免的問題。結(jié)合浮選工藝過程的特點(diǎn)，我們采用模糊PID對被控對象進(jìn)行控制；同時，對于浮選液位的控制引入預(yù)測控制方法，對于氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制引入智能優(yōu)化方法。

2.2.1 模糊PID控制

由于浮選工藝過程的復(fù)雜和參數(shù)的大滯后、強(qiáng)非線性、強(qiáng)耦合及不確定性，不方便在線連續(xù)控制，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，無法定量地判斷浮選設(shè)備的各種工作狀態(tài)和含油污水水質(zhì)，只能固定式或趨勢性地處理，這種處理是無法實(shí)現(xiàn)本設(shè)備工藝過程的精確控制。為此，確定控制方式以經(jīng)典的PID為核心，同時將影響設(shè)備工藝過程的各種工況數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合起來，制定模糊控制規(guī)則，進(jìn)行模糊推理，得出模糊推理結(jié)果，與設(shè)備的各組成部份相關(guān)特性相結(jié)合，組成模糊PID的閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程的精準(zhǔn)控制?？刂频哪康氖欠€(wěn)定浮選工藝過程，穩(wěn)定浮選工藝指標(biāo)，達(dá)到設(shè)備設(shè)計的輸出參數(shù)指標(biāo)[3]。

2.2.2 預(yù)測控制

整個浮選系統(tǒng)以具有較嚴(yán)重的滯后，所以第一級的輕微波動很可能會被逐級放大以至于后面幾級失去控制，尤其對于浮選機(jī)液位的控制過程中出現(xiàn)一些不確定性的行為現(xiàn)象（混沌現(xiàn)象）。常規(guī)控制方式依靠的是偏差，這種情況下輸出到控制閥上就會頻繁波動。在浮選系統(tǒng)中同樣存在此問題，我們采用預(yù)測控制的方法處理后，相關(guān)閥件能達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)，通過采集數(shù)據(jù)，以及內(nèi)置上優(yōu)化算法，來預(yù)測出設(shè)備運(yùn)行的最合適輸出，從而避免各種閥件機(jī)構(gòu)的頻繁動作，保護(hù)調(diào)節(jié)閥件的機(jī)構(gòu)，延長控制件的壽命。

3 結(jié)語

本套浮選裝置中的自動控制系統(tǒng)已經(jīng)得到推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備來水量及充氣氣壓及氣量的自動控制?？偨Y(jié)設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)狀況，本設(shè)備在保證水質(zhì)的前提下，使水處理的輸出值得到大大的提升。同時，由于本設(shè)備特有控制方式，維護(hù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)人員縮減1/3，并且很大程度的減少了浮選工人的勞動強(qiáng)度。浮選機(jī)浮選過程中的單參數(shù)閉環(huán)控制是實(shí)現(xiàn)浮選過程自動控制的第一步。目前，本企業(yè)在升級開發(fā)設(shè)備的多參數(shù)自整定系統(tǒng)，并在本企業(yè)的新產(chǎn)品上到應(yīng)用。