1 引言
    目(mù)前各種石油管線輸(shū)送(sòng)的加藥系統(tǒng)中，多(duō)采用(yòng)人工(gōng)控制，工藝(yì)複(fú)雜，僅憑儲藥罐上(shàng)的(de)玻璃(lí)管(guǎn)液位計目(mù)測判(pàn)斷用(yòng)量，不能準(zhǔn)确配制(zhì)規定濃(nóng)度的(de)破乳(rǔ)劑溶(róng)液，不能根據液(yè)位的變化(huà)而按(àn)比例(lì)自(zì)動(dòng)、精确地調(diào)整破乳劑(jì)的注入量，造成水、電(diàn)及人力的(de)浪費，增加(jiā)了能耗。針對(duì)上述問(wèn)題，開(kāi)發了一種(zhǒng)基于fpl型plc的自動(dòng)加水、定(dìng)量加藥(yào)、定時(shí)攪拌(bàn)以及自動倒罐的控制裝(zhuāng)置(zhì)。實際運行證(zhèng)明，該裝置(zhì)不僅(jǐn)減輕了員(yuán)工的(de)勞動(dòng)強度(dù)，提高了安全系(xì)數，實現了以人為本(běn)的原則，使(shǐ)油田工(gōng)業(yè)自動(dòng)化水平(píng)達到了(le)新的(de)起點，提高(gāo)了現(xiàn)場(chǎng)管理水(shuǐ)平(píng)，使(shǐ)生産(chǎn)和管理更(gèng)趨(qū)規範化(huà)、科學化。

2 系(xì)統結構
2．1 加(jiā)藥(yào)裝置的(de)基本結構
    加藥(yào)裝置(zhì)包括儲藥(yào)罐、計量泵、攪拌(bàn)器、液位開(kāi)關、控(kòng)制箱及附件等(děng)，在實際系統中(zhōng)可根(gēn)據(jù)用(yòng)戶要(yào)求調整配(pèi)置，以(yǐ)适應不同(tóng)的工(gōng)藝要求(qiú)。圖1給出(chū)加藥(yào)裝置的結(jié)構示意圖(tú)。控制(zhì)系統包括(kuò)：攪(jiǎo)拌機兩台，加水電(diàn)機一台(tái)，加藥電(diàn)機一(yī)台，加(jiā)藥罐(guàn)兩個，儲藥罐一(yī)個，電磁閥若幹(gàn)個，高(gāo)液位(wèi)報警器，低(dī)液(yè)位(wèi)報警(jǐng)器及(jí)交(jiāo)流(liú)接觸(chù)器，熱(rè)繼(jì)電器，中(zhōng)間繼電器，控制(zhì)按鈕，信(xìn)号(hào)燈，斷(duàn)路器，開(kāi)關(guān)等一系列(liè)的低壓控制(zhì)器件。

2．2 系(xì)統控(kòng)制功能描(miáo)述(shù)
    自動加藥裝(zhuāng)置是一種能根據設(shè)定加藥液的配(pèi)比(bǐ)濃(nóng)度，實現自(zì)動配藥(yào)、自動攪(jiǎo)拌、自動定量輸出的(de)自(zì)動控制(zhì)系統(tǒng)。該裝置在(zài)設定狀态下無(wú)需人(rén)工值(zhí)守，一(yī)鍵控(kòng)制即(jí)可實(shí)現所(suǒ)需濃度藥(yào)液的(de)自(zì)動(dòng)配制(zhì)與輸出，也可實(shí)現遠程控(kòng)制，真(zhēn)正實(shí)現了(le)配藥(yào)、攪拌和投(tóu)藥自動化(huà)。考(kǎo)慮到現(xiàn)場操作的需求，配備(bèi)了手動(dòng)控(kòng)制功能，任(rèn)何情況下(xià)，手動控制(zhì)優先。
    (1)手動運行手動運行前，将(jiāng)運行方式(shì)轉至“手動(dòng)”位(wèi)置，接通(tōng)10．2，調用(yòng)“手(shǒu)動控制”子程(chéng)序。按照控(kòng)制面闆的(de)對應按鈕，即可接通對應的(de)plc輸(shū)入點(diǎn)，執行(háng)相應的動作。
    以(yǐ)1号罐加水(shuǐ)加(jiā)藥攪拌(bàn)為例(lì)，接通加水(shuǐ)電機(jī)，即接(jiē)通i0．5，輸(shū)出繼(jì)電器q0．1接(jiē)通并自(zì)鎖，外(wài)部(bù)交(jiāo)流繼(jì)電器得(dé)電，加水(shuǐ)電機開(kāi)始加水(shuǐ)。斷開加水電機(jī)，即接通(tōng)i0．6，q0．1斷開，加(jiā)水電機停(tíng)(當加(jiā)水電機(jī)發生故(gù)障時，接(jiē)通(tōng)12．7，其常閉觸(chù)點(diǎn)斷開，qo．1斷(duàn)開，加水電機停止運(yùn)行(háng))。接通加(jiā)藥電機，即(jí)接通(tōng)10．7，輸出繼電器q0．2接(jiē)通并自鎖，外部(bù)交流(liú)繼電(diàn)器得(dé)電，加藥(yào)電(diàn)機開始運行。斷開加(jiā)藥電機(jī)，即接(jiē)通(tōng)11．0，qo．2斷開，電機停止(zhǐ)運行(當(dāng)加(jiā)藥電機發(fā)生故障時(shí)，接通13．o，其(qí)常閉觸(chù)點斷開，q0．2斷開，加(jiā)藥電機停(tíng)止運行)。接(jiē)通攪拌機(jī)，即接通i0.3，輸出繼電器qo．0接通并自(zì)鎖，外部交(jiāo)流(liú)繼電器得(dé)電，攪拌(bàn)機開始運(yùn)行。攪拌一(yī)定時(shí)間後(hòu)，斷(duàn)開攪拌(bàn)機，即(jí)接通i0.4，qo．o斷(duàn)開，攪拌(bàn)機停止運(yùn)行(當(dāng)攪拌(bàn)機(jī)發(fā)生故障時，接通(tōng)12．6，其常(cháng)閉點斷開，q0．0斷開(kāi)，攪拌機停止運(yùn)行)。部分i／o端口分配如表1所示。

    (2)自(zì)動運行 若(ruò)首次(cì)運行(儲藥罐為(wéi)空時(shí))，先(xiān)将轉換(huàn)開關轉至“手動”位置(zhì)，接通io．2，手動(dòng)打開進水電磁(cí)閥，待藥罐(guàn)中的(de)液位達到(dào)最低(dī)液位之上時，停(tíng)止手動控(kòng)制，将轉換(huàn)開關轉至(zhì)“自動”位置(zhì)，接通i0．1，調用(yòng)“自動控制(zhì)”子程(chéng)序，開(kāi)始自(zì)動循環(huán)。按下操(cāo)作面(miàn)闆上的“自(zì)動運行(háng)“，接通i3.2，整(zhěng)個程(chéng)序開始工作。

3 控制系統設(shè)計
3．1 s7—200可編程(chéng)控制(zhì)器簡介
    s7—200系列産(chǎn)品(pǐn)是具(jù)有(yǒu)高性(xìng)能的(de)中央(yāng)處理(lǐ)器，因(yīn)其模(mó)塊化的靈(líng)活設計而具有(yǒu)廣泛(fàn)的适(shì)用(yòng)範圍，同(tóng)時具(jù)有極(jí)高的(de)性價(jià)比。s7—200無(wú)論單機運(yùn)行，還是與(yǔ)其他(tā)設備(bèi)組成(chéng)網絡(luò)，都具有優(yōu)異的(de)表現。
    s7—200主要特征：①快速的(de)中央運(yùn)算處(chù)理(lǐ)能力；②豐(fēng)富的(de)編程(chéng)指令(lìng)集；③響應(yīng)快速數(shù)字量和模拟(nǐ)量(liàng)輸入／輸(shū)出通道(dào)；④強大的通(tōng)訊能(néng)力，豐(fēng)富的擴展(zhǎn)模塊；⑤操(cāo)作便捷(jié)，易于掌握。
    根據設備的運行特(tè)點和(hé)用戶的實際需(xū)要，基于s7—200型(xíng)plc控(kòng)制，利(lì)用(yòng)内部(bù)軟繼電器(qì)實現過程(chéng)控制，使系(xì)統控制簡便，提(tí)高了系統的穩(wěn)定性(xìng)和可靠性(xìng)，保證(zhèng)了産(chǎn)品質(zhì)量，提高(gāo)了(le)生産效率(lǜ)。
3．2 硬件電路(lù)的設(shè)計(jì)
    在(zài)1号罐、2号罐(guàn)内，分别設(shè)置高液位，低液(yè)位控制器(qì)，控制(zhì)器的(de)數據信号(hào)通過(guò)導線連接(jiē)至配電櫃(guì)内的(de)控制電路，實現(xiàn)plc的控制。圖2給出系統接口電路圖。

3．2．1 攪拌機(jī)系統(tǒng)
    攪拌軸包(bāo)括傳(chuán)動軸(zhóu)本(běn)身和随(suí)軸轉動的漿葉(yè)，它是流(liú)體(tǐ)攪拌(bàn)裝置中的一個(gè)子系(xì)統，攪(jiǎo)拌軸(zhóu)是執(zhí)行攪拌(bàn)混(hùn)合操(cāo)作的(de)主要(yào)部件(jiàn)。由(yóu)于(yú)流體(tǐ)激振力(lì)作用，輸(shū)入轉(zhuǎn)速波動和(hé)攪拌軸偏(piān)心的影響(xiǎng)，在攪(jiǎo)拌軸(zhóu)上存在(zài)三種型式的(de)振動：軸向(xiàng)振(zhèn)動、扭轉振動(dòng)、彎曲(qǔ)振動。軸向(xiàng)振動是攪(jiǎo)拌軸(zhóu)的伸長和縮短(duǎn)，軸向(xiàng)振(zhèn)動(dòng)的自(zì)然頻率一般很(hěn)高(大于3 ooo hz)，因而在(zài)攪拌(bàn)器的設計(jì)中，攪拌軸的軸(zhóu)向振(zhèn)動一(yī)般不(bú)考慮。扭轉振動(dòng)引起攪拌軸轉速的波(bō)動(dòng)，實際操作(zuò)中(zhōng)很(hěn)難觀(guān)測到，它的(de)自然頻率也較高。彎(wān)曲振動是(shì)軸的橫向(xiàng)擺(bǎi)動(dòng)，它是(shì)最有害(hài)的(de)一種振動(dòng)形式，它的(de)自然頻率(lǜ)較低(dī)，破壞性極強，與(yǔ)流體激(jī)振頻率和軸(zhóu)的轉速較(jiào)接近(jìn)，易引(yǐn)起共振。因而研究攪(jiǎo)拌軸的彎(wān)曲振動，準确确(què)定攪(jiǎo)拌軸的臨(lín)界轉(zhuǎn)速，對(duì)于設計攪(jiǎo)拌(bàn)軸(zhóu)和(hé)預測軸(zhóu)的破(pò)壞有重要(yào)意義。該(gāi)裝(zhuāng)置設(shè)計的攪拌轉速為120 r／min，槳葉(yè)安(ān)裝在(zài)離(lí)軸(zhóu)端100 mm處，攪拌(bàn)軸通過(guò)聯軸器(qì)與減(jiǎn)速機的輸(shū)出軸連接(jiē)在一(yī)起。螺(luó)旋漿葉一(yī)般(bān)為3葉，也(yě)可為(wéi)2葉或4葉。其葉(yè)片(piàn)直徑與攪(jiǎo)拌槽内徑之比為0．2~0．5，通(tōng)常取為0．33，螺(luó)距與(yǔ)葉片直徑的比(bǐ)值為1：2。圖3給(gěi)出攪(jiǎo)拌機(jī)結構示意(yì)圖。

3．2．2 計(jì)量加藥裝置
    計(jì)量加藥裝(zhuāng)置(zhì)直接與(yǔ)氣力(lì)輸送系統相連(lián)，氣力(lì)輸送(sòng)系統(tǒng)正常(cháng)工(gōng)作必須(xū)有恒(héng)定的(de)壓力(lì)條件(jiàn)，如果系統(tǒng)壓力(lì)損失過(guò)大，會給(gěi)風機增加負擔，甚(shèn)至(zhì)引起(qǐ)藥粉(fěn)的堵(dǔ)塞而影響工作。為了(le)盡量降(jiàng)低系(xì)統(tǒng)的壓力損(sǔn)失，裝置設(shè)計中的計(jì)量加(jiā)藥裝置，采(cǎi)用變(biàn)螺距(jù)螺旋(xuán)輸送器作(zuò)為壓送式(shì)氣(qì)力(lì)輸送(sòng)裝置的供料器(qì)，該裝置(zhì)越靠近(jìn)氣力輸送(sòng)管道(dào)處其(qí)螺距越小(xiǎo)，使輸送的(de)藥粉越壓(yā)越緊(jǐn)以斷絕氣體漏出的(de)渠道，圖4給出螺(luó)旋加料裝置結(jié)構。在(zài)帶襯套的(de)鑄鐵殼體(tǐ)3内有(yǒu)一段(duàn)變螺距螺(luó)旋軸4，其右端通(tōng)過彈(dàn)性聯軸節與電機5相(xiàng)連，當(dāng)螺旋在殼體内(nèi)快速旋(xuán)轉(zhuǎn)時，物(wù)料從上(shàng)方(fāng)的加(jiā)料鬥2經過(guò)閘門l經螺旋而被壓入下方的(de)輸料(liào)管6，該輸料管又(yòu)與(yǔ)壓送式(shì)氣力(lì)輸送(sòng)裝置的輸料管道相(xiàng)連，物(wù)料由(yóu)此被送入了氣力輸(shū)送系統(tǒng)。由(yóu)于螺旋的(de)螺距從左(zuǒ)至右逐漸減少，使進(jìn)入螺旋的物料被越(yuè)壓越緊，可防止氣(qì)力輸送(sòng)管道(dào)内的壓縮空氣通過螺旋(xuán)漏出(chū)。當(dāng)物料進(jìn)入氣力輸送系(xì)統(tǒng)管道(dào)後(hòu)，遇到(dào)壓縮空氣(qì)并将其吹散，使(shǐ)物料(liào)加速，形(xíng)成(chéng)壓縮(suō)空氣與物(wù)料的混合物均勻地進入氣力輸送(sòng)系統的輸(shū)料管(guǎn)中，在高速氣流(liú)的帶(dài)動下輸送(sòng)物料。

3．3 程序設計(jì)
    系統程序大部(bù)分使(shǐ)用(yòng)梯形圖編制，而(ér)在模拟量計(jì)算(suàn)及輸出(chū)方面(miàn)使用了功(gōng)能塊和語句表(biǎo)。梯形圖直觀易懂，且較多的采(cǎi)用rs觸發器和時(shí)間繼(jì)電器，在程(chéng)序編(biān)寫(xiě)中(zhōng)，對每個被(bèi)控(plc輸(shū)出)隻需分析(xī)找(zhǎo)到所有置(zhì)位、複位條件，即可順序編寫。這(zhè)樣可(kě)使程(chéng)序簡明(míng)，減(jiǎn)少編(biān)程出(chū)錯機會。
    啟動自(zì)動運行後，首先(xiān)會自(zì)動判(pàn)斷df23的開關(guān)狀(zhuàng)态(tài)(即1号罐管線打(dǎ)藥閥df23是開還是關?若df23關，說明2号(hào)罐往管線(xiàn)打藥(yào)，l号罐可以(yǐ)進水(shuǐ)、加藥及攪拌；若(ruò)df23開，說明(míng)l号罐往(wǎng)管線(xiàn)打藥，2号罐可以進(jìn)水、加藥(yào)及攪拌(bàn))。若(ruò)df23關(guān)，此(cǐ)時1号(hào)加(jiā)藥罐中(zhōng)的液位(wèi)不是最(zuì)低液(yè)位，即操作(zuò)面闆的加藥罐最低(dī)液位(wèi)顯示(shì)燈未亮，而且加藥罐中(zhōng)的液位(wèi)也不是最高液位(wèi)，則進水電磁(cí)閥打(dǎ)開，加(jiā)水電(diàn)機啟動，開(kāi)始向加藥罐(guàn)中進水，當加(jiā)藥罐中的(de)液位(wèi)到達(dá)最高(gāo)位時(shí)，傳(chuán)感器發出信号，加(jiā)水電機停車，進(jìn)水電(diàn)磁閥(fá)關閉(bì)，加水(shuǐ)過(guò)程完成。之後(hòu)加藥電機(jī)和攪(jiǎo)拌機(jī)同時啟動(dòng)。定時(shí)器(qì)kf3和kf4啟動(dòng)，延時(shí)一(yī)定的時(shí)間後，加藥電機(jī)先停車，再攪拌(bàn)一定的時(shí)間後攪拌(bàn)機停車，加(jiā)藥攪(jiǎo)拌過(guò)程完(wán)成。1号罐的加水(shuǐ)，加藥，攪拌過程完成(chéng)，等(děng)待(dài)。
    2号罐(guàn)打藥過程(chéng)中，最(zuì)低液位報(bào)警時(shí)，發出信号(hào)要求(qiú)，2号罐(guàn)打藥(yào)閥df24關(guān)閉，1号罐打藥閥df23打開，l号(hào)罐(guàn)往管(guǎn)線打(dǎ)藥，實現2号(hào)罐自動加水、定(dìng)量加藥、定時攪拌。完(wán)成倒罐過(guò)程。圖5給(gěi)出加藥裝置(zhì)的程序流(liú)程(chéng)，圖6給(gěi)出(chū)控制(zhì)系統(tǒng)梯形圖。

4 結(jié)語

    油田注(zhù)水全(quán)自動裝置系統(tǒng)設計中(zhōng)，各環節工作(zuò)信息傳送(sòng)至plc控制系(xì)統，使加藥系統(tǒng)全自(zì)動運行(háng)，藥液濃(nóng)度恒(héng)定(dìng)，投加準(zhǔn)确，實(shí)現了(le)加藥罐的全部自動(dòng)化，大大提高了(le)工作(zuò)效率，減輕了工(gōng)人(rén)的(de)勞動(dòng)強度，減少了藥(yào)劑對人體的危(wēi)害。同時該(gāi)裝置(zhì)還具有結構緊湊、配(pèi)置豐富、安(ān)裝簡單(dān)、可靠性(xìng)高等(děng)優勢，是(shì)目(mù)前自(zì)動化程度(dù)較高的藥劑投(tóu)加系統。通過論(lùn)述(shù)旨(zhǐ)在(zài)找到一(yī)種實用價(jià)值更高，應(yīng)用前景更(gèng)廣闊的(de)産品，從(cóng)而達(dá)到(dào)環境效(xiào)益與(yǔ)經濟(jì)效益(yì)的統一。

标(biāo)龍計量泵/浙江(jiāng)計量泵/山東計量泵(bèng)/四(sì)川計量泵(bèng)/成(chéng)都計量泵(bèng)/重慶(qìng)計量(liàng)泵

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