煉油模擬仿真培訓方案探討范文

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《煉油與化工》2017年第5期

摘要：模擬仿真系統(tǒng)以其效果逼真、危險性低和培訓方式靈活等特點，在當今煉化裝置的員工培訓中備受關(guān)注。筆者以霍尼韋爾煉油模擬仿真培訓系統(tǒng)為例，從基本操作技能培訓、復雜工況應對能力培訓、裝置優(yōu)化運行等幾個方面對煉油模擬仿真培訓方案進行探討，并提出相應的建議。

關(guān)鍵詞：新建煉油項目；模擬仿真；培訓方案

近年來，隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)許多煉油企業(yè)都開發(fā)了與生產(chǎn)裝置相應的模擬仿真培訓系統(tǒng)。尤其是新建煉油項目，模擬仿真系統(tǒng)可以為相關(guān)人員在裝置開車前提供有效的實踐機會，縮短人員適應新裝置的時間[1]。霍尼韋爾公司以UNISIM模擬仿真平臺為基礎架構(gòu)開發(fā)的煉油模擬仿真培訓系統(tǒng)就是其中的代表。

1霍尼韋爾煉油模擬仿真培訓系統(tǒng)簡介

霍尼韋爾公司開發(fā)的煉油模擬仿真培訓系統(tǒng)，以UNISIM模擬仿真平臺為基礎架構(gòu)，收集所模擬生產(chǎn)裝置的設備技術(shù)規(guī)格書、設計說明書、操作條件、物料和熱量平衡數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，進行組態(tài)和構(gòu)建裝置模型，從而保證裝置模型的精準性和一致性，并可準確模擬裝置的冷態(tài)開車、熱態(tài)開車、正常運行、正常停車、緊急停車等工況。UNISIM模擬仿真平臺由模型服務器、教員站、現(xiàn)場站和DCS模擬操作站四部分組成。其中，模型服務器裝載了UNISIM模擬仿真平臺的計算引擎，負責動態(tài)仿真工藝模型的運行。教員站的功能是控制仿真程序的運行，它可以在培訓過程中調(diào)用顯示畫面、下載模型、增加過程干擾、故障及執(zhí)行其他任務。現(xiàn)場站用于實現(xiàn)遠程操作功能，包括模擬裝置的現(xiàn)場閥門及其他手動設施，如非DCS控制或現(xiàn)場設備、SIS聯(lián)鎖控制功能等。DCS模擬操作站主要是對裝置的DCS操作站進行模擬。實際生產(chǎn)裝置與模擬仿真系統(tǒng)的對比如圖1所示。為了滿足不同人員的培訓需求，模擬仿真培訓系統(tǒng)分為標準模型系統(tǒng)和高端模型系統(tǒng)兩部分，分別用于學員的基本操作技能培訓和復雜工況操作技能培訓。標準模型系統(tǒng)可供40個學員同時進行練習，包括燃氣加熱爐模型、高級精餾模型、酸水汽提模型等15個標準工藝模型。高端模型系統(tǒng)是根據(jù)煉化企業(yè)生產(chǎn)裝置的實際情況基于UNISIM平臺開發(fā)裝置本身的模擬仿真系統(tǒng)，特別是對目前先進煉化裝置所采用的“全加氫、熱聯(lián)合”工藝進行精確模擬。

2新建煉油項目模擬仿真培訓需求

在新建煉油項目中，由于是多個裝置同時開工建設，對裝置管理人員和操作人員的需求量很大，人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗存在差異，模擬仿真培訓系統(tǒng)只有根據(jù)學員的需要設計相應的培訓方案，培訓效果才會事半功倍[2]。經(jīng)過分析，筆者認為新建煉油項目的裝置工作人員主要由兩部分組成，一部分是新入職的石油院校畢業(yè)生，另一部分是從企業(yè)內(nèi)部或從其他煉油企業(yè)招聘的技術(shù)人員和操作員。前一部分人員有一定的煉油理論基礎，但缺乏實際的裝置操控經(jīng)驗，包含了15個標準工藝模型的標準模擬仿真系統(tǒng)為他們獲得煉油裝置基本的操作經(jīng)驗提供了機會。而后一部分人員有較豐富的同類裝置管理與操作經(jīng)驗，但是新裝置由于工藝設備的更新，與老裝置多少有些區(qū)別，這就需要高端模擬仿真培訓系統(tǒng)為這部分員工快速掌握新裝置的工藝流程、積累應對各種復雜工況的經(jīng)驗提供良好的平臺。同時，院校畢業(yè)生經(jīng)過標準培訓系統(tǒng)的學習后，也可以通過高端培訓系統(tǒng)了解先進煉化裝置的復雜工況。

3模擬仿真系統(tǒng)培訓方案

3.1依托標準培訓系統(tǒng)提高學員的基本操作技能

根據(jù)新入職的石油院校畢業(yè)生有一定的煉油理論基礎但缺乏實際的裝置操控經(jīng)驗的實際情況，結(jié)合15個標準工藝模型的各自特點，本著先易后難、循序漸進的原則，可以把對這一部分人員的培訓分為煉油裝置通用設備的基本操作培訓（如燃氣加熱爐、離心壓縮機模型）、煉油裝置的局部單元的基本操作培訓（如胺處理模型、酸水汽提模型等）和完整的煉油裝置的基本操作培訓（如高級精餾模型、催化裂化模型等）三個階段，其中高級精餾模型的操作界面如圖2所示。學員通過三個階段的學習，可以進一步深化對煉油裝置的基本工藝原理和控制原理的理解，積累工藝經(jīng)驗和提高故障診斷能力。

3.2利用高端培訓系統(tǒng)提升學員應對復雜工況的能力

在高端仿真模型系統(tǒng)的培訓方案設計中，可以從裝置關(guān)鍵設備的單獨開停、裝置局部單元的開車、裝置故障的診斷和整個裝置的開停車四個方面設置相關(guān)的培訓課程，以提高學員應對復雜工況的能力。

3.2.1裝置關(guān)鍵設備的單獨開停

由于裝置全流程的開停時間較長，需要多人協(xié)作完成，為了降低難度，首先安排學員接受裝置關(guān)鍵設備（如循環(huán)氫壓縮機、加熱爐、燃燒爐）的開停操作的培訓，以幫助學員深入理解設備的連鎖邏輯和工藝過程。比如在硫磺回收裝置中，就安排學員接受主燃燒爐的單獨開停、SIS系統(tǒng)的連鎖與復位等的培訓。

3.2.2裝置局部單元的開車

由于裝置全流程的開停時間較長，為了強化學員對于裝置的某些工況狀態(tài)的敏感性，安排學員對裝置的局部單元進行開車訓練。比如在加氫裂化裝置中，讓學員對分餾系統(tǒng)建立冷油循環(huán)、分餾系統(tǒng)點爐建立熱油循環(huán)、投用循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)等幾個部分進行操作練習。

3.2.3整個裝置的開停車

熟練掌握裝置的整個開停車過程，是理解裝置的工藝特點、設備組成和生產(chǎn)流程的最佳途徑，在學員掌握了裝置的關(guān)鍵設備和局部單元操作流程的基礎上，安排學員進行整個裝置的開停車操作。由于流程復雜，一個人很難獨立完成，學員以組為單位，通過DCS操作站和現(xiàn)場站操作人員的合作，共同完成裝置的開停車，提高學員在裝置管理與操作中的協(xié)同配合能力。

3.2.4裝置故障的診斷

模擬仿真培訓系統(tǒng)的教員站可以對裝置可能出現(xiàn)的設備故障或事故狀態(tài)進行設置[3]。在本項培訓環(huán)節(jié)中，由教員在裝置模型中自行設置故障或調(diào)用模型內(nèi)的預設故障，然后由學員判斷故障原因，并采取相應措施加以解決，進而保證學員的應急處置能力不斷提升。

3.3裝置運行優(yōu)化

煉油裝置生產(chǎn)運行過程的優(yōu)化對提升企業(yè)經(jīng)濟效益和市場競爭力有重要作用。在優(yōu)化方面，具有完善的物性數(shù)據(jù)庫和先進的流程模擬技術(shù)的模擬仿真培訓系統(tǒng)可以發(fā)揮相應作用[4-5]。學員在掌握應對復雜工況的能力的基礎上，可以借助系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)運算能力和模型良好的穩(wěn)定性，通過修改相關(guān)的工藝參數(shù)（如原料組成、溫度、壓力），觀察參數(shù)修改后裝置運行的情況，發(fā)現(xiàn)裝置運行的瓶頸和薄弱環(huán)節(jié)，為裝置開工后的長周期優(yōu)化運行提供參考，。

4需要注意的問題

4.1培訓效果的檢驗

培訓評分系統(tǒng)是檢驗學員培訓效果的重要工具[6]。模擬仿真培訓系統(tǒng)可以利用裝置模型中指定的點位進行評分，教員可以根據(jù)實際情況對評分點位置、分值大小等參數(shù)進行設置和修改。在培訓過程中，需要在裝置模型的哪些點位設置評分點，分值設置為多少合適，需要仿真培訓系統(tǒng)的管理人員與具有豐富經(jīng)驗的裝置管理人員/操作人員進行充分的溝通，根據(jù)裝置生產(chǎn)的實際情況設計評分標準。

4.2仿真模型的維護

高端模擬仿真模型雖然是對先進煉化裝置的模擬，但如果實際裝置進行了技措技改，裝置的工藝條件、操作參數(shù)和控制邏輯等就與仿真模型存在出入，因此，培訓系統(tǒng)的管理人員需要在熟悉工藝流程和模型建模方法的基礎上，通過模型服務器定期修改模型，補充和完善相關(guān)數(shù)據(jù)。

5結(jié)語

目前我國有許多新建煉化企業(yè)或煉化裝置擴能改造項目，必將有大批的裝置管理人員和操作人員需要通過模擬仿真培訓，在裝置開車前了解新裝置的工作流程，積累處置各種情況的工作經(jīng)驗。筆者相信，霍尼韋爾煉油模擬仿真培訓系統(tǒng)必將在煉油人才培養(yǎng)方面提供有力的支持。

參考文獻

[1]張志檁.操作員培訓仿真系統(tǒng)(OTS)應用進展[J].自動化博覽,2010(5):80-86.

[2]李雪.仿真培訓新思路的探索與實踐[J].中國科技信息,2012(12):126-128.

[3]江慶標.煉油化工裝置DCS仿真培訓系統(tǒng)的開發(fā)[J].煉油與化工,2006(1):51-53.

[4]游曉艷,段偉.煉化過程系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)發(fā)展趨勢[J].石油石化節(jié)能,2012(4):11-14.

[5]李欣平,郭曉宇.流程模擬在煉化企業(yè)信息化項目中的應用[J].石油規(guī)劃設計,2012(6):36-39.

[6]孟曉中,祝子強.石化裝置仿真培訓系統(tǒng)的開發(fā)[J].石化技術(shù),2005,12(9):49-52.

作者：王磊 單位：大連石化公司信息管理部