高德友，楊樹敏，李預賓

（中海油服鉆井事業(yè)部，天津 300452）

1 背景

海洋石油某海上平臺超聲波濾器系統(tǒng)在過濾期間經常出現(xiàn)濾網(wǎng)顆粒物累積，造成入口出口壓差過大，從而在自動運行時頻繁進行反洗，且反洗排污量大，易造成閉排液位高，對流程影響較大。

近年來，由于反洗過頻，超聲波設備多次發(fā)生故障，其中最嚴重一次超聲波接觸器燒毀，對平臺安全生產造成極為不利的影響，因此，平臺對超聲波系統(tǒng)控制流程改造的需求變得格外迫切。

2 濾器現(xiàn)狀介紹

為過濾注水，該海上平臺上有兩套超聲波濾器，兩套過濾器結構和組成一模一樣，平時為一用一備，單臺過濾器基本結構如圖1。

兩臺過濾器命名為濾器A和濾器B。兩臺濾器分別安裝有311A和311B兩臺電機；VA3126A和KVA3126B兩個入口閥；KVA3127A和KVA3127B兩個出口閥；KVA3128A和KVA3128B兩個排污閥；一臺超聲波發(fā)生器（超聲波1和超聲波2共用）。兩臺電機不能同時啟動，超聲波1和超聲波2不能同時啟動。

在手動模式下，操作人員可以對控制面板上的KVA3126A、KVA3126B、KVA3127A、KVA3127B、KVA3128A、KVA3128B閥門開關、超聲波啟/停轉換開關、電機啟/停按鈕分別進行操作，相應的設備動作并且指示燈有相應的指示。

在自動模式下，系統(tǒng)有三種控制方式：時間控制、壓差控制和過頻反洗控制，且壓差控制具有優(yōu)先權。

在自動狀態(tài)下系統(tǒng)默認濾器A為常用，濾器B為備用。

將電控柜面板的手動/自動轉換開關轉至“自動”位置進入過濾狀態(tài)時，KVA3126A、KVA3127A處于開狀態(tài)，KVA3128A、KVA3126B、KVA3127B、KVA3128B處于關狀態(tài)。濾器A過濾2小時或50kPa的壓差到達后開始進行水力反清洗5分鐘，此時，KVA3126A、KVA3127A保持打開狀態(tài)，同時，KVA3128A打開，電機A啟動，濾器A處于在線水力反洗階段；反洗結束后濾器A進入過濾狀態(tài)，此時，KVA3126A、KVA3127A處于開狀態(tài)，KVA3128A、KVA3126B、KVA3127B、KVA3128B處于關狀態(tài)。

如果兩次反洗時間間隔小于所設定的反洗間隔時間，則視為頻繁反沖洗，只有在頻繁反沖洗時超聲波才投入。濾器A的超聲波投入時，KVA3126A、KVA3127A、KVA3128A關閉，電機A停止工作，超聲波A啟動。同時，B切換上線開始過濾，此時，KVA3126B、KVA3127B處于開狀態(tài)，KVA3128B處于關狀態(tài)；A超聲波工作30分鐘后停止，同時，進入水力反洗5分鐘，此時，KVA3127A、KVA3128A、KVA3126B、KVA3127B處于開狀態(tài)，KVA3126A、KVA3128B處于關狀態(tài)，電機A工作。水力反洗結束后濾器A轉換下線，轉為備用，此時，KVA3126A、KVA3127A、KVA3128A、KVA3128B處于關閉狀態(tài)，KVA3126B、KVA3127B處于打開狀態(tài)。電機A停止。濾器B與A雷同。

在自動狀態(tài)下，可對正處于過濾階段的濾器進行在線強制水力反沖洗。只需按下強制反沖洗啟動按鈕即可，需要停止時，按下強制反沖洗停止按鈕。如果用戶按下強制反沖洗啟動按鈕后10分鐘沒有按下強制反沖洗停止按鈕，系統(tǒng)將自動停止強制反沖洗。

圖1 超聲波濾器系統(tǒng)結構圖

3 情況分析與改造思路

3.1 情況分析

由于濾罐內雜質的快速積累，出入口之間經常出現(xiàn)壓差高的情況，造成系統(tǒng)在自動運行的情況下經常進入過頻反洗狀態(tài)，而時間啟動模式基本不會觸發(fā)（也就是說，在2小時內，濾罐肯定會出現(xiàn)高壓差的情況）。超聲波振蕩頻繁啟動，流程切換頻繁且突然，中控系統(tǒng)Modbus極不穩(wěn)定，導致操作人員無法及時了解系統(tǒng)過濾及反洗的工況，因此，壓差啟動反洗的流程已非常不符合平臺的實際生產需要。

3.2 優(yōu)化思路

（1）對超聲波濾器排污流程進行維修，拆除原有手動球閥，安裝3寸150LB手動截止閥2個，施工單位提供閥門與相應法蘭管線接頭并焊接安裝。

（2）系統(tǒng)反洗啟動條件改為單純的時間啟動方式，每兩小時進行一次反洗，反洗的流程與過頻反洗一致，即當A罐啟動反洗時，A罐入口閥、出口閥、排污閥關閉，電機保持關閉狀態(tài)，超聲波啟動，同時，B罐切換至過濾狀態(tài)，即B罐入口閥、出口閥打開，排污閥、電機、超聲波保持關閉狀態(tài)；A罐進行了30分鐘的超聲波振蕩之后，出口閥、排污閥打開，電機開啟，超聲波關閉，入口閥保持關閉狀態(tài)，同時，B罐保持過濾狀態(tài)，清水反洗5分鐘后A罐下線，由B罐繼續(xù)進行過濾工作。B罐流程與前者一致。

圖2 超聲波濾器系統(tǒng)工作流程

（3）在反洗啟動后，B罐會在超聲波振蕩結束前一分鐘自動向中控觸發(fā)脈沖報警，觸發(fā)信號為超聲波濾器B反洗信號，該信號于超聲波振蕩結束前60秒閉合，2秒鐘后斷開觸發(fā)中控報警，超聲波振蕩結束前30秒再次閉合，2秒鐘后信號跳開觸發(fā)中控報警。中控收到報警后便可以提醒操作人員到現(xiàn)場進行配合監(jiān)護工作。A罐和B罐會在反洗結束后向中控再次觸發(fā)一次報警，以提示反洗結束。

4 改造實施

針對改造思路，對系統(tǒng)控制程序進行修改，以實現(xiàn)控制需要。

（1）當A罐過濾計時累計到120分鐘（當C1大于等于變量VW1024內設定120）時，狀態(tài)位M0.3啟動，A罐觸發(fā)反洗流程。

圖3 A罐反洗流程觸發(fā)程序

（2）修改原程序中M0.3的觸發(fā)流程，原程序中M0.3觸發(fā)M8.0，由后者輸出A罐時間反洗的執(zhí)行信號，修改后新建變量M13.0，由M13.0觸發(fā)A罐過頻反洗的執(zhí)行信號M1.4，并執(zhí)行A罐過頻反洗流程。

圖4 A罐觸發(fā)流程的變動

（3）修改反洗啟動狀態(tài)位M0.3復位條件，由反洗結束（當C2大于等于變量VW1022內設定5時）時復位，修改為超聲波反洗結束（當C4大于等于變量VW1026內設定30時）時復位。其他主要控制流程基本不變。

（4）B罐程序修改和A罐類似，A罐的M0.3對應B罐的M4.6，A罐的M8.0對應B罐的M8.5，A罐的M13.0對應B罐的M13.1，A罐的C1對應B罐的C6，A罐的C2對應B罐的C7，A罐的C4對應B罐的C9，其他主要控制流程基本不變。程序如圖5 Row2所示。

圖5 B罐反洗流程觸發(fā)程序

圖6 B罐觸發(fā)流程的變動

（5）B罐超聲波結束前1分鐘預警的控制流程，輸出通道為Q4.6（輸出到中控的B反洗信號）。反洗前60秒反洗輸出信號置1，反洗前58秒反洗輸出信號跳開置0，觸發(fā)中控系統(tǒng)報警；反洗前30秒反洗輸出信號置1，報警暫時取消，反洗開始前28秒反洗輸出信號再次跳開置0，再次觸發(fā)中控系統(tǒng)報警；反洗開始后反洗輸出信號置1，報警信號取消，系統(tǒng)正式進入反洗狀態(tài)。對應程序如圖7所示。

（6）對Q4.5和Q4.6所在的輸出語句進行修改，原程序重復觸發(fā)這兩個線圈，為PLC編程的大忌，現(xiàn)對程序進行了歸并和調整，并增加（5）所述流程。

對應程序如圖8 Row3所示。

圖7 A罐反洗狀態(tài)輸出信號

圖8 B罐反洗狀態(tài)輸出及報警信號

（7）修改原PLC程序中Modbus程序的Error信息存放變量，原先的變量引用的MB11和MB12與流程控制程序中的控制變量M11.0至M11.7、M12.0、M12.1相重疊，為PLC程序的流程帶來一定隱患，現(xiàn)修改為MB14和MB15。

表1 流程手動測試記錄

5 結果調試

程序下裝后，手動調試流程正常。具體調試過程如表1所示。

調試期間，每個設備至少啟停兩次，設備動作均正常。

經過一系列聯(lián)調，自動流程可實現(xiàn)既定要求。具體調試過程如表2所示。

表2 流程自動測試記錄

調試期間，整體流程至少運轉三個周期（即從步驟1～7為一個周期），設備動作正常，可以正常實現(xiàn)過濾、反洗的運行以及A、B罐的切換。

6 結語

緊密結合現(xiàn)場實際需求，按照改造思路對系統(tǒng)實施改造完畢后，對超聲波濾器進行功能調試、驗證，確認超聲波自動運行功能滿足現(xiàn)場工藝流程使用要求，達到了預期的效果。