自动反冲洗过滤技术在海洋石油平台水处理中的应用

自动反冲洗过滤技术在海洋石油平台水处理中的应用李刚， 李辉（中海石油（中国）有限公司 锦州 25-1 南油气田开发项目组，天津 300452）Application of Automatic Backwash Filter Technology in Water Treatment of Offshore Oil PlatformLI Gang, LI Hui（CNOOC JZ25-1S Oil and Gas Field Development PMT, Tianjin 3004522, China）Abstract： As a relatively mature technology, the automatic backwash filter technology has played an important role for improving the filtering effect of the filter, which can extend the working life of the filter and reduce the frequency of filter replacement. Therefore the automatic backwash filter technology has been widely applied in the field of media filter. In this paper, the operation principle of the automatic backwash filter was discussed. The application of the automatic backwash filter technology in the water treatment of offshore oil platform was analyzed by the examples. The present work can provide a reference for the water treatment for the offshore oil platform.Key words： offshore oil platform; automatic; backwash; filter1 引 言随着水资源匮乏和水污染日益严重，人们对生活环 境与质量要求越来越高，废水的处理与回收日益成为工业生产与居民生活的重要组成部分。

自动反冲洗过滤技术能很好地解决废水处理与重复利用问题，实现良好的 经济效益和社会效益［1］因此，自动反冲洗过滤技术在水 处理系统中得到广泛应用［2］海洋石油平台的水处理系统包括海水系统、海水淡化 系统、生产水系统及注水系统等，目前这些系统中均普遍 采用了自动反冲洗过滤技术本文结合实例，探讨了自动 反冲洗过滤技术在海洋石油平台的水处理系统中的应用2 自动反冲洗过滤技术的工作原理2.1 自动反冲洗过滤器的工作原理 自动反冲洗过滤采用程序模块化设计，可单个使用，或按单元进行多种组合使用可根据压差、时间或两者组合对过滤器进行全面控制［3］其原理见图 1从图 1 可以 看出，自动反冲洗过滤工作过程如下过滤网时大量的杂质被截留在滤网内侧，洁净的水通过滤网由出口排出过滤器；（2）反洗排污：当过滤器需要排污清洗时，关闭水流 导向阀，打开排污阀，水流由入口进入后经过水流导向阀 前的滤网过滤后，一部分由过滤器的出口流出，一部分由 滤网的外侧经过滤网进入导向阀后的滤网内侧，冲洗滤 网内的杂质由排污口排除，对滤网进行了彻底的清洗，且 整个清洗过程不需要系统停止运行3）过滤器控制：电动开启机构分定时控制和压差控 制两种方式，采用定时控制时，设有微电脑定时时控开关， 可按设定时间要求实现自动清洗排污；采用压差控制时， 安装有差压控制器，当进出水口的压差达到设定值时，可 实现自动清洗排污，不需要进行人工操作。

此时排污口安 装电动排污阀，水流导向阀和电动排污阀实现联动2.2 过滤头的工作原理 过滤头是自动反冲洗过滤器中最主要的部件，液体的过滤主要是在过滤头内完成［3，4］其结构如图 2从图 2 可以看出，过滤头中的滤芯上有一组或多组过滤头排污口排污口（1）正常过滤：当过滤器需要进行正常过滤工作时，将水流导向阀处于开启状态，水流由入口进入过滤器，通101机械工程师 2013 年第 1 期出口活塞 叠片弹簧 喷嘴管 滤芯 进口图 2 过滤头结构图壳体 壳体过滤筒 过滤筒 入口端 入口端水流转向阀门（a）水流导向阀开启状态 （b）水流导向阀关闭状态图 1 自动反冲洗过滤器原理图摘 要：自动反冲洗过滤技术作为一种相对成熟的技术，对于提高过滤器的过滤效果，延长滤芯的使用寿命，减少更换 滤芯的频率方面起到了重要的作用，进而在介质过滤领域得到了大量的应用文中介绍了自动反冲洗过滤的工作原理， 通过实例探讨了自动反冲洗过滤技术在海洋石油平台水处理中的应用，为海洋石油平台水处理提供参考 关键词：海洋石油平台；自动；反冲洗；过滤中图分类号：TE953 文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2013）01－0101－03解决方案 SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造双面带不同方向沟槽的塑料叠片，其相邻面上的沟槽棱边便形成许多交叉点，这些交叉点形成了大量的空腔和 由外向里的通路。

过滤时，过滤液给活塞一定的压力，在 弹簧和进水的压力作用下就形成了一个外松内紧的过滤 单元当固体颗粒大于沟槽时，颗粒直接被截留在叠片外 侧；当固体颗粒小于沟槽时，颗粒进入叠片间的通道，在 通道中由于上沟槽的存在，导致水出现紊流，致使大部分 颗粒被拦截在通道的上壁沟槽内，只有很少一部分颗粒 随滤液从通道下部流出，从而提高了过滤效率由于下沟 槽内几乎没有颗粒附着，所以叠片内外的压力损失很小 反冲洗时，反冲洗水压拉升弹簧使叠片被松开，位于喷嘴 管上的喷嘴沿切线喷射，使叠片旋转，将截留在叠片上的 杂质冲洗甩出［1］3 实例分析 自动反冲洗过滤技术主要应用在海洋石油平台的海水系统、海水淡化系统、生产水系统及注水系统等，具体 分析如下3.1 海水系统-海水反冲洗滤器介质备用滤器，虽然是浓缩的废水，但是相对于最前面的过滤海水的洁净程度同样是高了数十倍，因此完全可以 实现对多介质滤器的反洗目的，最后反洗后的水流入平 台的排放系统3.3 生产水系统-核桃壳滤器海上石油平台生产水系统多采用核桃壳过滤器，这 种过滤器的过滤介质是经特殊处理的核桃壳，其特点是：表面面积大，吸附能力强，因而过滤能力强。

在使用过程中，设备采用深床过滤，可大大提高截污能力同时过滤 器在应用中，可串联或并联，适用于海上石油平台产出水 及稠油油田热采锅炉再生利用水处理以一组四台套的 核桃壳滤器并联水处理系统为例，其处理流程如图 5从 图 5 可以看出，该水处理采用四台套的核桃壳滤器，并通 过串联和并联实现水的过滤其中，A 和 B 套的核桃壳滤 器串联，C 和 D 套的核桃壳滤器串联；A 和 B 的组合与 C 和 D 的组合并联全自动海水反冲冼过滤器为转臂式自清洗过 滤器结构，转臂式自清洗 过滤器是一种集约化的 过滤器，它主要由主机外 壳、电动机、减速机、差压 控制器、光电控制器，可 编程控制器、电控箱、电磁 阀或气动阀、海水过滤芯、3.4 注水系统-注水精细滤器海上平台的回注水来主要源于生产污水的处理以及 地下水井的补充，由于海上平台对回注水的水质要求相当高，这就要求作为最后一道处理流程设备-注水精细滤器的处理效果和品质必须满足回注的要求，其中含油指 标低于 10mg/L，水质颗粒度要求小于 2.5μm注水精细滤器水处理流程如图 6支撑部件、反洗臂等组成多个滤筒安装于一个过滤器筒体内，结构紧凑，如图 3 所示。

3.2 海水淡化系统-造水机 造水机是海水淡化的关键设备，通过一系列的多级过滤，最终达到满足海上石油平台生活淡水的使用条件海水淡化流程见图 4从图 4 可以看出，海水依次经过多介质滤器-袋式滤器-一级滤器-二级滤器-膜过滤器，最终达到世界健康组 织要求的生活淡水的标准，其中的袋式滤器、一级滤器、二级滤器需要定期更换滤芯无反洗功能，而多介质滤器 和膜过滤器都是利用自动反冲洗来实现滤芯的净化，具 体原理是部分成品水通过换向阀回流另外一组膜组件，达到一组在用膜过滤器为备用膜过滤器反洗的目的同 样，如图所示膜过滤器的浓缩废水通过换向阀导通至多从图 6 可以看出注水精细滤器工作流程：通过罐内的隔板将过滤系统内部分成浊液腔和清液腔，隔板上安 装多根过滤元件，浊液由入口流入，经过滤芯自内而外过滤，清液由出口流出当含有油污的杂质颗粒在过滤元件内壁积累到一定厚度时，会使浊液腔和清液腔压差逐渐 增大当压差达到设定值时，差压变送器给出信号，启动 反冲机构开始反洗，清液腔中的清液由过滤元件外部冲102机械工程师 2013 年第 1 期反冲洗二级滤器 一级滤器 袋式滤器 膜过滤器 逆渗透渗漏装置排放系统 高压泵图 4 海水淡化流程过滤 反洗图 3 海水反冲洗滤器解决方案工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION金属带材多功能自动焊接设备设计严文杰 1， 邓宇锋 1， 沈晓 2（1.江苏信息职业技术学院，江苏 无锡 214153；2.无锡爱西匹钢芯有限公司，江苏 无锡 214152）Design of Multi-purpose Automatic Welding Equipment for Metal StripYAN Wen-jie1, DENG Yu-feng1, SHEN Xiao2（1.Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China; 2.Wuxi ACP Steel Core Co., Ltd., Wuxi 214152, China）Abstract： Welding is a low cost and high tech process which has been used widely. How to improve the welding quality and efficiency is the research point of the welding industry. The structure of the equipment is designed on the combination of its technical requirements, main technical parameters and operating principal, and the main parts of the equipment are especially introduced. Simple operation, high automation and flexibility in welding process are obtained in this equipment, and also welding quality and efficiency are improved.Key words： metal strip; multi-purpose; automatic welding; welding equipment1 引 言据 统 计 ，2009 年我国的钢产量已 达 到 5.3 亿 t，2 设计要求根 据 带 材 的 材 料 、尺寸要求以及实现 的 功能 ，结 合 生 产 实 际 ， 对多功能自动 焊 接设备提出了如下 设 计 要 求 ：（ 1） 焊 接 电 流 2～125A 连 续 可 调 ， 适用于不同材料的带 材—— 碳 钢 、不 锈 钢 、铝 材 、 铜 材 的 焊 接 ；（ 2） 焊 接 设 备 要 能够适用于宽度在 10～120mm、厚 度 在 0.2～1.5mm 的 不 同 宽 度和厚度的带材焊接 ；（ 3） 人 工 安 装 固 定 焊 接 带 材 后 ， 要求设备能够实现带 材 的自动剪切 、对 中 、压 平 ，工 人 操 作 简 单 ；（ 4） 焊 缝 平 整 美 观 ，平整后拉伸力 达 到 本体 材 料 的 拉 伸 力 ；（ 5） 良好的人机交互 环 境 ，便于调节焊接参数 ， 工 人 操 作 方 便。

3 焊接设备的总体结构图 1 所示为多功能自动带 材 焊 接 设 备 总体 示 意 图 ，其 主 要 由 旋 转 机 构 、升 降 机 构 、定 位 机 构 、焊 盒 、右 送 料 机是 全世界钢材消耗量最大的国家［1］ 钢铁产品中大约有三分之一 需要经过焊接加工才能成为有一 定 功能的产品 ， 焊 接 结 构 具 有 质 量 轻 、成 本 低 、性 能 稳 定 、生 产 周 期 短 、效 率 高 等 优 点 ，其应用日益广泛 近 年 来 ，国 内 企 业 对 焊 接 自 动 化 装 备 的 投 入 较 大 ，但 是焊接自动化的使用比例仍较低 ， 企业现有自动化焊接设 备（ 含 焊 接 机 器 人） 占 总 焊 接 设 备 的 比 列 为 10%～15% 而国外同行业的先进企业焊接自动 化设备占焊接设备的比例为 50%以上， 部分已达到 90%［2］ 本文介绍一种多功能带材 自 动焊接设备 ， 能 够 适 应 不 同 的 金 属 带 材 材 质 、不同带材宽度的焊接 ，并 且 能 够 实 现 带 材 自 动剪切压平以及焊 缝 平整后拉伸力达到本体材料的 拉 伸力 等 特 点 。

进内 部（ 当部分过滤元件反冲洗时 ，其余 的过滤元件仍处 于正常工作状 态） ，并 通过反冲洗机构排出 ，当 压 差 减 低 到设 定 值 以 下 时 ，反冲机构停止工作 为了满足过滤精度 的 要求配置了精密筒式滤芯和超声 波 清洗装置 （ 该 装 置 对于反洗过程中 细 小颗粒脱离滤芯 有 明 显 效 果） ， 通 过 PLC 程序设定可以启动超声波装置定时 清洗过滤器 4 结 论通 过上述实例足以证明自动反冲洗 技 术在海洋 石 油 工业化水处理上具 有 广泛应用前景 ， 而且将随着一些新 技术 的 引 入 ，如 微 波 反 洗 、气浮反洗等辅 助先进手段的不 断 充 实 ，使 反 洗 的 效 果 更 加 有 效 ，使这一技术又赋予了新 的 内 涵 ，并有可能在更多的新领域 发挥更大的作用 ［参考文献］王 燕 燕 ，戴 凌 汉.自 动 反 冲 洗 过 滤 器 的 改 进 与 研 究［ J］ .北 京 化 工 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版） ，2010，37（ 3） ：119-122.于 静 辉 ，李 清 德 ，邢 晓 .自 动 反 冲 洗 过 滤 器 控 制 系 统 的 改 进［ J］ .液 压 与 气 动 ，2002，12（ 8） ：44- 45.KOLODNY Y ，et al.Process and device for the treatment of water，particularly for ships：US，0026336A1［ P］ .2004-02-12. YIFTACH S，et al. Reverse flow spin -cleaning liquid filters ：［ 1］［ 2］［ 3］［ 4］（编辑 浩 然）US，6398037B1［ P］ .2002- 06-04.!!!!!!!!!!作者简介：李刚（1974－），工程师，从事海洋石油工程开发工作，机械主管。

收稿日期：2012- 06- 18103机械工程师 2013 年第 1 期摘 要：焊接是一种低成本、高科技连接材料的可靠工艺，如何提高焊接质量与效率是焊接行业的研究重点文中结合 设备的技术要求、主要参数和工作原理等，设计了其总体结构，并对各主要机构进行了阐述该设备操作简单、自动化程 度高、适应性强，有效提高了焊接质量和效率关键词：金属带材；多功能；自动焊接；焊接设备中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1002－2333（2013）01－0103－02。