水电站工业全自动滤水器，反冲洗排污滤水器自动控制改造 

       水电站工业全自动滤水器，反冲洗排污滤水器自动控制改造，石油是现代企业和社会发展的必备物资，近些年，海上油气田开发发展迅速，成为中国石油增储上产的主战场。在海上石油生产平台，海水系统作为共用设施之一，可以为海上生产平台消防水和冷却水等。而反冲洗排污滤水器作为整个海水系统的过滤装置，在海水系统中起着举足轻重的作用。由于该反冲洗排污滤水器服役时间已久，其原有的反洗功能已经失效，不能正常运行，只能依赖于手动反洗。且原有的反洗控制为现场继电器控制，控制模式不稳定，不便故障排查，与现有的自动控制水平差距较大。油田仪表部门针对此弊端进行改造，利用现有的污水深度处理装置的现场控制PLC实现对反冲洗排污滤水器反洗功能的自动控制。改造后运行稳定，在不增加现场控制器的情况下实现了资源共享，节省成本。
      某油田设置海水公用系统，为海上石油生产平台提供水源。反冲洗排污滤水器是海水系统中的重要组成部分，起到过滤海水中杂质的作用。反冲洗排污滤水器的工作原理较为简单，在过滤一段时间之后进行反洗，或者是当工业全自动滤水器进出口差压高时，自动进行反洗，之后再循环进入过滤状态，如此循环往复。
1改造背景
      某油田反冲洗排污滤水器的反洗控制分为两种，一种是手动控制，即手动启动反洗电机、打开反洗阀，强制进行反洗；二种是自动反洗，自动反洗又受控于压差和定时两个信号，即是在以下两种情况下，反冲洗排污滤水器会自动启动反洗。
      (1)在反冲洗排污滤水器上装有差压开关，分别从反冲洗排污滤水器的进出口引压。当进口压力和出口压力之间的压差高于差压开关的设定值时，压力开关动作，输出信号到控制器，从而启动反洗，该控制模式由于在后期的应用中存在一定的局限性，很少采用。
      (2)定时反洗采用了周期循环反洗的模式，工业全自动滤水器在过滤状态运行4h后，自动进入反洗状态进行反洗，并保持10min，10min后自动进行过滤。
      现阶段由于投用时间过长，自动反洗功能已不能实现，完全依靠操作人员进行手动启动反洗，不但耗费人力，且反洗时间不易把控，影响反洗效果。同时由于现场原有控制器为继电器控制回路，线路繁杂，且缺少图纸，防保性能和防护等级均不能满足要求。
      另一方面，海水管网直连平台消防管网，当反冲洗排污滤水器进行反洗时，启动反洗马达，同时打开反洗排放阀，反洗的海水会经过排放阀排海，在一定程度上造成海水管网压力下降，从而造成消防管网压力下降。消防管网上装有两个压力低开关，设点分别是830kPa和760kPa，若消防管网压力低于830kPa时，火气系统会自动启动海水提升泵C泵；若继续低于760kPa时，会继续自动启动柴油消防泵。所以如何规避反洗时导致海水提升泵和柴油消防泵的自动启动风险也是此次改造需要考虑的问题之一。
      综合以上所述，反冲洗排污滤水器自动反洗功能亟需改造，同时在改造时候又要考虑给消防管网所带来的影响。
2改造实施
      鉴于以上情况，要想从根本上改善反冲洗排污滤水器的使用状态，利用当下比较成熟的PLC控制是稳妥的。而结合现场实际情况，可以有两个选择。
      (1)先考虑的是利用中控系统的生产控制PLC—PCS系统，将采集的信号送到中控进行逻辑控制，同时进行相应的输出到现场设备。但受制于反冲洗排污滤水器的位置，此项工作需要铺设电缆到中控，且要穿越底层甲板的反底，施工难度大，距离较远，不符合经济性的要求；优点是反冲洗排污滤水器的工作状况可以直观的反映在中控室操作站上，便于中控操作人员监测运行状态。
      (2)利用污水深度处理装置的现场控制PLC，该现场控制PLC距离反冲洗排污滤水器较近，便于铺设电缆，易于实施；缺点是运行状态需要通过串口通信到中控系统，从而才能在操作站监控画面上进行组态，需要对通信进行配置。
      综合分析以上利弊后，决定采取二种方案进行改造，改造步骤如下：
      ①PLC控制程序编写，污水深度处理装置的控制PLC为西门子的S7-200。在程序编写时，需要实现以下功能：反洗分别具有手动和自动功能：
      (a)考虑到实际应用，自动启动只实现定时反洗功能即可，要求每过滤3h后就进行3min的反洗，反洗过后循环进行过滤，如图1所示。
      (b)为有效避免反洗时造成消防管网压力过低，需将消防管网的压力实时检测值引入PLC，当管网压力值低于830kPa时，强制停止反洗功能，待压力值高于850kPa后方能进入正常的过滤和反洗的工作周期。
      (c)程序当中需对压力变送器的量程进行转换，比较时直接比较工程量，需要指出的是，在此次程序编写中，工程量转换利用原有程序当中的转换子程序，极大减小了工作量，如图2所示。
      (d)手动反洗优先级高，不管何时启动手动反洗时，工业全自动滤水器都强制进入反洗模式，并反洗3min。
程序编辑后经多次测试，完全符合初的逻辑要求。
      ②现场硬件设施安装。
      ③PLC输出模式改进。原有的污水深度处理装置控制PLC端子排上可用的DO点皆为110V交流有源输出点，而反冲洗排污滤水器需要一个DO无源触点和一个24V的有源触点，因此需要对该输出点加以改进。
具体操作步骤如下：
      (a)从控制柜里面引出一路220V的电源，并加装空气开关；
      (b)空气开关下游安装一个24V稳压电源，用于提供24V直流电；
      (c)另外安装一个110V的继电器，继电器线圈接110V的有源输出点；一组常开触点(NO)直接输出到配电柜，用于启动反洗电机；另外一组常开触点(NO)连接24V稳压电源输出，用于将24V直流电输出到反洗排放阀，打开反洗排放阀。PLC输出接线示意图如图3所示。
      (3)下装程序并进行调试，经测试无误后投用。
      (4)在中控操作站上对通过通信采集来数据进行组态，包括管网压力的历史趋势，以及反洗状态启动时的报警提示。
      经过以上改造后，工业全自动滤水器的自动反洗功能一直运转良好。对比以前，具有以下四个优点。
      (1)控制方式采取当下主流的PLC控制，代替原来的继电器回路控制，故障率低。
      (2)PLC控制程序直观，线路简单，便于后期故障的排查。
      (3)引入压力变送器信号，有效的规避了反洗时造成消防管网压力过低的风险，保障油田安全。
      (4)将反冲洗排污滤水器的运行状态信号引至中控，便于操作人员及时了解设备运行情况，更好的把控整个平台的平稳生产。
      综合以上，经过此次改造，可以更深层次的认识到控制方式对于平稳生产的重要性。对于许多老油田，在投产建造的早期，受制于技术等各个方面的原因，很多控制方式不合理。尤其是随着技术不断进步，现在我们再反思之前的控制模式时，有许多可以改进的地方，而对其进行改造是彻底解决此类问题的有效办法，也是确保设备本质安全的可靠手段。这也是此次改造可以带给我们的更深层次的意义。