基于DCS的海洋平台水处理自动化系统

基于DCS的海洋平台水处理自动化系统

发表时间：2016-05-19T15:46:53.250Z 来源：《基层建设》2016年1期作者：刘晶晶赵永娟[导读] 天津海金德石油工程技术有限公司 STX（大连）海洋重工有限公司 DCS是一种新型的控制系统，它将计算机、控制、显示、通讯等高科技产品融为一身，实现了对分散控制的集中管理。天津海金德石油工程技术有限公司天津 300451；STX（大连）海洋重工有限公司辽宁 116318 摘要：DCS是一种新型的控制系统，它将计算机、控制、显示、通讯等高科技产品融为一身，实现了对分散控制的集中管理。该系统是DCS技术在海上石油生产中的重要应用，其长期运行，证明了系统的稳定性与可靠性，提高了海上石油生产效率，确保了海上工作人员

的安全。文章研究并实现了平台水处理DCS系统对工控参数报警限值的在线管理。系统的长期运行证明了该种方法的可行性和实用性。关键词：DCS；海洋平台；水处理；自动化系统

1导言

集散控制系统（DCS）是20世纪70年代中期出现的，它是计算机（Computer）技术、控制（Control）技术、通讯（Communication）技术和CRT显示技术（简称四C技术）相结合的产物。它以微处理机为核心，把微机算机、工业控制机、数据通讯系统、显示操作装置、过程通道、模拟仪表等有机的结合起来，采用组合装式组成系统，为实现工程大系统的综合自动化创造了条件，所以，以PLC为基础的集散控制系统已成为工业自动化系统的主流。2新型DCS系统的特征和突出优点在海洋平台石油生产中，由于海上作业条件艰苦、工作环境恶劣，且随着海上石油开采规模的不断扩大化，海上平台石油的生产与管理越来越迫切的要求能迅速、准确、全面的掌握生产设备的工作运行状况，因此集散控制在海上石油开采中得到了日趋广泛的应用。在集散控制系统的发展历程中，厂家对系统网络和现场控制站的设计开发尤为注重。系统网络由最初的封闭高速数据总线已发展成为应用现场总线技术和以太网技术的先进网络，现场控制站的功能亦得到了完善，其应用的成熟逐渐实现了标准化。新型DCS系统实现了由信息控制向综合信息管理的转变。随着系统规模的日渐扩大，产品集成和功能集成能力明显提高，实现了企业网络和控制网络的集成。由此可以看出，集成化和信息化是新型DCS系统的两个显著特征。新型DCS系统的突出优点是系统功能的开放新和分散化。DCS系统中应用了FCS技术，实现了控制单元现场化和控制功能的单元化、模块化，提高新能的同时，降低了成本。且新型DCS系统的开放新实现了同第三方产品的互操作性。3平台水处理DCS系统架构 3.1平台水处理工艺海水经提升泵提升至粗滤器，滤去98%以上粒径大于100μm悬浮固体，再按比例加入混凝剂和絮凝剂，进入压力斜管沉降罐涡流中和反应区，靠涡流作用充分混合反应，使微小颗粒絮凝聚结成为较大颗粒，而非溶性化合物经过化学反应生成沉淀，再进入斜管沉降区进行重力分离，达到水质净化的目的。经沉降后的海水进入细滤器，海水中的悬浮物被细滤器的双介质滤层拦截，滤后海水排至超重力脱氧装置实现部分脱氧，从而降低海水中氧的含量。脱氧处理后的海水经U型管进入一级气水分离器，分离出海水中携带的游离天然气并排放到放空火炬，再进入二级气水分离器分离出溶解在海水中的天然气，以保护注水罐免受天然气的冲击。经气水分离后的海水进注至注水罐，再经注水泵加压后通过海底注水管线分别输送到各井组平台，最终实现对注水井的注水。

3.2平台水处理DCS系统架构针对水处理工艺的复杂性，采用基于三级复合型拓扑结构（总线/总线逻辑环/总线）的DCS系统架构，其高层为信息管理层，实现平台水处理监控数据的管理功能；其最低一层为远程I/O链路，实现现场控制功能；中间一层为DH+网，实现水处理各工艺过程的实时监控功能。监控计算机通过DH+网与具有微处理器的PLC、数据采集器等部件进行实时通信，对工控现场分散的数据进行存取和改变操作。监控计算机既能及时掌握整个水处理过程的全部状态，又可以直接给出各控制回路的设定值，并通过PLC直接向控制回路发送控制信号，并利用CRT显示技术动态显示整个水处理过程的各种画面，监视整个平台海水处理过程。管理计算机采用关系型数据库来管理水处理工艺的数据信息。

4基于DCS的海洋平台水处理自动化系统 4.1现场仪表与执行机构层的应用分析现场仪表将包括压力、温度、流量、液位等在内的各种现场物理信号转换为数字信号或电信号，并采取一定的必要处理措施。而执行机构则是将控制的各种输出信号转变为如位移、阀位等物理变量。近年来，HART智能现场设备技术日渐成熟，海洋平台石油开采中，各种现场仪表和执行机构的应用愈加普遍起来。HART智能现场设备具有连续监视、自检仪表的功能，能够向DCS系统提供确定的设备自检状态信息、设备状态信息、设备功能性能信息及传感器校对等。基于这一良好基础，便可进行资产管理系统的建立，来对开发区域或整个平台的现场设备状况实施智能化管理，同时将HART智能现场设备纳入到新型DCS控制系统中，从而促进海洋平台石油开采管控一体化的实现。

4.2对水处理工艺的实时监控与动态模拟；通过实时采集和记录的系统数据信息，对水处理工艺中所有控制回路和检测点的各参数、状态、趋势等使用动态方式显示和模拟，实现对整个工控现场的实时动态模拟与全局监控。结束语

综上所述，文章对海洋平台水处理工艺实行DCS自动化集散控制，成功实现了被监测参数的数据采集、远程传输以及过程控制，真正实现了无人值班作业，在很大程度上降低了工作人员的劳动强度，改善了工控现场的管理状况，有效避免了药剂浪费与设备损耗，提高了水处理效率，降低了生产成本。参考文献：

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[2]王素珍，冯启民，吴启涛.平台水处理DCS系统报警限值在线管理实现[J].微计算机信息，2015，（19）：20-22.

[3]王素珍，卢燕.石油平台水处理DCS系统研究[J].微计算机信息，2012，（25）：78-80.

[4]黄健.基于DCS的污水处理厂自动监控系统研制[D].合肥工业大学，2012，（03）.