1 引言(yán)
    目前各種石油(you)管線輸送的加(jiā)藥系統中，多采(cai)用人工控制，工(gōng)藝複雜，僅憑儲(chu)藥罐上的玻璃(lí)管液位計目測(ce)判斷🥵用量，不能(neng)準确配制規定(ding)濃度的破乳劑(ji)溶液，不能根據(jù)液位的變化而(er)按比例自動、精(jing)确地調整破乳(rǔ)㊙️劑的注入量，造(zao)成水、電及人力(li)的浪費，增加了(le)能耗。針對上述(shu)問題，開發了一(yi)種基于FPl型PLC的自(zì)動加水、定量加(jiā)藥、定時攪拌以(yi)及自動倒罐的(de)控制裝置。實際(ji)運行證明，該裝(zhuang)置不僅減輕了(le)員工的勞動強(qiang)度，提高了安全(quán)🤩系數，實現了以(yǐ)人為本的原則(zé)，使油田工🚶‍♀️業自(zì)動化水平達到(dao)了新的起點，提(tí)🤟高了💁現場管理(lǐ)水平，使🔞生産和(hé)🐪管理更趨規範(fàn)化、科學化。

2 系統(tong)結構
2．1 加藥裝置(zhi)的基本結構
    加(jia)藥裝置包括儲(chu)藥罐、計量泵、攪(jiao)拌器、液位開關(guan)、控🧑🏾‍🤝‍🧑🏼制箱及附件(jian)等，在實際系統(tong)中可根據用戶(hu)要求調整配置(zhi)，以适應不同的(de)工藝要求。圖1給(gei)出加藥裝置的(de)結構示意圖🚶。控(kòng)制系統包括：攪(jiao)拌機兩台，加水(shui)電🏃‍♀️機一台，加藥(yào)電機一台，加藥(yào)罐兩個，儲藥罐(guàn)一個，電🌈磁閥若(ruo)幹個，高液位報(bao)警器，低液位報(bào)❄️警器及交流接(jie)觸器，熱繼👌電器(qi)，中間繼電器，控(kòng)制按鈕，信号燈(deng)，斷路器，開關等(deng)一系列的低壓(yā)控制器💜件。

2．2 系統(tong)控制功能描述(shù)
    自動加藥裝置(zhi)是一種能根據(ju)設定加藥液的(de)配比💰濃🥵度，實現(xiàn)自動配藥、自動(dòng)攪拌、自動定量(liàng)輸出的自🏒動控(kong)制系🏒統。該裝置(zhì)在設定狀态下(xià)無需人工值守(shou)，一鍵控制即可(kě)實現所需濃度(du)藥液的自動配(pèi)制與輸出，也可(ke)實現遠程控制(zhi)，真正🔱實現了配(pèi)藥、攪拌和投藥(yao)自動化。考慮到(dao)現場操作的需(xū)求，配備了手動(dòng)🔆控制功能，任👣何(he)情況下，手動控(kòng)制優先。
    (1)手動運(yun)行手動運行前(qian)，将運行方式轉(zhuǎn)至“手動”位置💘，接(jie)通10．2，調用“手📧動控(kòng)制”子程序。按照(zhao)控制面闆的對(duì)應按鈕，即可接(jie)通對應的PLC輸入(ru)點，執行相應的(de)動作。
    以1号罐加(jiā)水加藥攪拌為(wéi)例，接通加水電(dian)機，即接通I0．5，輸出(chu)繼♋電器Q0．1接通并(bing)自鎖，外部交流(liu)繼電器得電，加(jia)水電🎯機開🐉始加(jia)水。斷開加水電(dian)機，即接通I0．6，Q0．1斷開(kai)，加水電機停(當(dāng)加水⭐電機發生(shēng)故障時，接通12．7，其(qí)常閉觸點斷開(kai)，QO．1斷開，加水電機(ji)停止運行)。接通(tong)加藥電機，即接(jiē)🌈通10．7，輸出繼電器(qi)Q0．2接通并自鎖，外(wai)部交流👄繼電器(qi)得電，加藥電機(jī)開🈲始運行。斷開(kāi)加藥電機，即接(jie)通11．0，QO．2斷🔞開，電機停(ting)止運行(當加藥(yao)電機發生故障(zhàng)時，接通13．O，其常閉(bì)觸點斷開，Q0．2斷開(kai)，加藥電機停止(zhi)運行)。接通攪拌(ban)機，即接通I0.3，輸出(chū)繼電器QO．0接通并(bìng)自鎖，外部交流(liú)繼電器得電，攪(jiǎo)拌機開始運行(háng)。攪拌一定時間(jiān)後，斷開攪拌機(ji)，即接通I0.4，QO．O斷開，攪(jiao)拌機停止📧運行(háng)(當攪拌機發生(sheng)故障☁️時，接☂️通12．6，其(qí)常閉點斷開，Q0．0斷(duan)開，攪拌機停止(zhǐ)運行)。部分I／O端口(kou)分配🤟如表1所示(shì)。

    (2)自動運行 若首(shou)次運行(儲藥罐(guan)為空時)，先将轉(zhuǎn)換開關👣轉至“手(shǒu)㊙️動”位置，接通IO．2，手(shǒu)動打開進水電(dian)磁閥，待藥罐中(zhōng)📞的液位達到最(zui)低液位之上時(shí)，停止手動控制(zhì)，将轉換開關轉(zhuǎn)至“自動🤩”位置，接(jiē)通I0．1，調用🈲“自動控(kong)制”子程序，開始(shi)自動循環。按下(xià)操作👣面闆上的(de)“自動運行“，接通(tong)I3.2，整個程序開始(shi)工作。

3 控制系統(tǒng)設計
3．1 S7—200可編程控(kong)制器簡介
    S7—200系列(lie)産品是具有高(gao)性能的中央處(chù)理器，因其模塊(kuai)化的靈活設🔱計(ji)而具有廣泛的(de)适用範圍，同時(shí)具有極高的性(xing)♍價比。S7—200無論單機(ji)運行，還是與其(qí)他設備組成網(wang)絡，都具有優異(yì)的表現。
    S7—200主要特(te)征：①快速的中央(yāng)運算處理能力(lì)；②豐富的編程指(zhi)令集；③響應快速(sù)數字量和模拟(ni)量輸入／輸出通(tong)道；④強大的通訊(xun)能力，豐富的🌏擴(kuo)展模塊；⑤操作便(biàn)捷，易于掌握。
    根(gen)據設備的運行(hang)特點和用戶的(de)實際需要，基于(yú)S7—200型PLC控制，利用内(nei)部軟繼電器實(shi)現過程控制，使(shi)系統控制簡便(biàn)，提❗高了系統的(de)穩定性和可靠(kào)性，保證了産品(pǐn)質量💞，提高了生(shēng)産效率。
3．2 硬件電(diàn)路的設計
    在1号(hao)罐、2号罐内，分别(bié)設置高液位，低(dī)液位控制器，控(kòng)制器🔞的數據信(xin)号通過導線連(lián)接至配電櫃内(nei)的控制電路，實(shí)現PLC的控制。圖2給(gei)出系統接口電(dian)路圖。

3．2．1 攪拌機系(xi)統
    攪拌軸包括(kuo)傳動軸本身和(he)随軸轉動的漿(jiang)葉，它是流🏒體攪(jiǎo)拌裝🛀🏻置中的一(yī)個子系統，攪拌(bàn)軸是執行攪🈚拌(bàn)混合操⭕作的主(zhu)要部件。由于流(liú)體激振力作用(yong)，輸入轉速波動(dong)和攪拌軸偏心(xin)的♈影響，在💯攪拌(ban)軸上存在三種(zhǒng)型🌈式的振動：軸(zhóu)向振動、扭轉振(zhen)動✍️、彎曲振動。軸(zhou)向振動是攪拌(ban)軸的伸❄️長和縮(suo)短，軸向振動的(de)自然頻率一般(ban)很高(大于3 ooo Hz)，因而(er)在🥵攪拌器的設(shè)計中，攪拌軸的(de)軸向振動🔞一般(ban)不考慮。扭轉振(zhèn)動引起攪拌軸(zhóu)轉速的波動，實(shi)際操作中很難(nán)觀測到，它的自(zi)然頻率也較高(gao)。彎曲振動🚩是軸(zhou)的橫向擺動，它(ta)是👉最有害的一(yī)種振動形式，它(tā)的自然頻率較(jiào)低，破壞性極強(qiang)，與流體激振頻(pín)率和軸⁉️的轉速(sù)較接近，易引起(qǐ)共🈚振。因而研究(jiu)攪拌軸的彎曲(qǔ)振動，準确确定(ding)攪拌軸的臨界(jie)轉速，對于設計(jì)攪拌軸和預測(ce)軸的破壞有重(zhòng)要意義。該裝置(zhì)設計的攪拌轉(zhuǎn)速為120 r／min，槳葉安裝(zhuāng)🌂在離軸端100 mm處，攪(jiao)拌軸通過聯軸(zhou)器🤟與減速機的(de)輸出軸㊙️連接在(zài)一起。螺旋漿葉(yè)一般為3葉，也可(ke)為2葉或4葉。其葉(ye)片直徑與攪拌(bàn)槽内徑之比為(wei)0．2~0．5，通常取為0．33，螺距(ju)與葉片直徑的(de)比值為1：2。圖3給出(chū)攪拌機結構示(shì)意圖。

3．2．2 計量加藥(yao)裝置
    計量加藥(yào)裝置直接與氣(qì)力輸送系統相(xiang)連，氣力輸送🐆系(xì)統☔正🧑🏽‍🤝‍🧑🏻常工作必(bi)須有恒定的壓(yā)力條件，如果系(xi)統壓力損失過(guo)大，會給風機增(zeng)加負擔，甚至引(yǐn)起藥粉的堵塞(sāi)而影響工作。為(wéi)了盡量降低系(xì)統的壓力損失(shi)，裝置⭐設計中的(de)計量加藥💛裝置(zhi)，采用變螺距螺(luó)旋輸送器作為(wei)壓送式氣力輸(shū)送裝置的供料(liào)器，該裝置越靠(kao)近氣‼️力輸送管(guǎn)道處其螺距越(yuè)小，使🌐輸送的藥(yào)粉越👄壓越緊以(yi)斷絕氣體漏出(chū)🥰的渠道，圖4給出(chu)㊙️螺旋加料裝置(zhì)結構。在帶襯套(tào)的鑄鐵殼體3内(nèi)有一段變螺距(ju)螺旋軸4，其右端(duan)通過彈性聯軸(zhou)節與電機5相連(lián)，當螺旋在殼體(ti)内快⚽速旋轉時(shi)，物料從上方的(de)🧡加料鬥2經過閘(zhá)門l經螺旋而被(bei)壓入下方的輸(shū)料管6，該輸料管(guǎn)又與壓送式氣(qi)力輸送裝置的(de)輸料管道相連(lian)，物料🤞由此被送(sòng)入了氣力輸送(sòng)系😄統。由于螺旋(xuán)的螺距從左至(zhì)右逐漸減少，使(shi)進入螺旋的物(wù)料被越壓越緊(jǐn)，可防止氣力輸(shū)送管道内的壓(ya)縮空氣通過螺(luo)旋漏出。當物料(liao)進入💜氣力輸送(sòng)系統管道後，遇(yù)💋到壓縮空氣并(bing)将其吹散，使物(wu)料加速，形成🐪壓(ya)縮空氣與物料(liào)的混合物均勻(yun)地進入氣力輸(shu)送系統的輸料(liao)管中，在高速氣(qì)流的帶動下輸(shū)送物料。

3．3 程序設(shè)計
    系統程序大(da)部分使用梯形(xing)圖編制，而在模(mó)拟量計算及輸(shū)出方面使用了(le)功能塊和語句(jù)表。梯形圖直觀(guan)易懂，且較多的(de)采用RS觸發器和(he)時間繼電器，在(zài)程序編寫中，對(duì)每個被控(PLC輸出(chū))隻需分析找到(dào)所有置位、複位(wèi)條件，即可順序(xu)編寫。這樣可使(shi)程序簡明，減少(shao)編程出錯機會(hui)。
    啟動自動運行(háng)後，首先會自動(dòng)判斷DF23的開關狀(zhuang)态(即🐕1号罐管線(xiàn)打藥閥DF23是開還(hái)是關?若DF23關，說明(míng)2号罐往管線打(da)藥，l号罐可以進(jìn)🌈水、加藥及攪拌(bàn)；若DF23開，說明l号罐(guan)往管線打藥，2号(hao)罐可以🐅進水、加(jia)藥及攪🈲拌)。若DF23關(guān)，此時1号加藥罐(guàn)中的液位💔不是(shi)最低✔️液位，即操(cao)作面闆的加藥(yao)罐最低液位顯(xian)示燈❓未亮，而且(qiě)加藥罐中的液(yè)💯位也不是最高(gao)液位，則進水電(diàn)磁閥打開，加水(shui)🐪電機啟動，開始(shi)✌️向加藥罐中進(jin)水，當加藥👨‍❤️‍👨罐中(zhōng)的液位到達最(zui)高位時，傳感器(qi)發出信号，加水(shui)電機停車，進水(shuǐ)電磁閥關閉，加(jiā)水過程完成。之(zhī)後加藥電機和(hé)攪拌機同時啟(qǐ)動。定時器KF3和KF4啟(qi)動，延時一定的(de)時間後，加藥電(diàn)機先停💛車，再攪(jiao)拌一定⭐的時間(jiān)後攪拌機停車(chē)，加藥攪拌過程(cheng)完成。1号罐的加(jiā)水，加藥，攪拌過(guò)程完✊成，等待。
    2号(hào)罐打藥過程中(zhong)，最低液位報警(jing)時，發出信号要(yào)求💘，2号🔴罐打📐藥閥(fá)DF24關閉，1号罐打藥(yào)閥DF23打開，l号罐往(wǎng)管線打藥，實現(xian)2号罐自動加水(shui)、定量加藥、定時(shí)攪拌。完成倒罐(guan)過程。圖5給出♍加(jia)藥裝置的程❤️序(xu)流程🐇，圖6給出控(kong)制系統梯形👉圖(tu)。

4 結語

    油田注水(shuǐ)全自動裝置系(xì)統設計中，各環(huán)節工作信息傳(chuan)送至🤟PLC控制系統(tǒng)，使加藥系統全(quan)自動運行，藥液(ye)濃度恒定，投加(jia)♊準确，實現了加(jia)藥罐的全部自(zi)動化，大大提高(gao)了工💁作效率，減(jian)輕了工人的勞(lao)動強度，減少了(le)藥劑對人體的(de)危害。同時該裝(zhuāng)置還具有結構(gou)緊湊、配置豐富(fù)、安裝簡單、可靠(kào)性高等優勢，是(shì)目前🏃🏻自動化程(chéng)度較高的藥劑(jì)投加系統。通過(guo)論述旨在👣找到(dào)一種實用價值(zhí)更高，應用前景(jing)🔞更廣闊的産品(pin)🏃🏻，從❌而達到環境(jing)效益與經濟效(xiao)益的統一。

标龍計量泵/浙(zhè)江計量泵/山東(dong)計量泵/四川計(ji)量泵/成都計量(liàng)泵/重慶計量泵(bèng)

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