炼油化工装置仿真培训系统的应用

　　【摘要】炼油化工装置具有易燃易爆、工艺系统庞大复杂、生产过程连续性强等特点，如何培训具有专业水准的操作人员，是一个值得认真探讨的问题。

　　【关键词】炼油化工装置 仿真 培训
　　
　　一、炼油化工装置仿真培训系统的产生背景
　　
　　1.新建装置操作工实操培训不易。新建装置操作工实操培训大多采用到国内同类装置实习，由于炼油化工装置的生产特点，实习人员一般不允许在装置现场和控制室动手操作，即使跟班实习三个月，也只能熟悉现场流程而少有机会动手操作。同时，炼油化工装置通常生产平稳，不会经常碰到开停车和事故处理，所以新建装置需要学习的开停车和事故处理技能在同类装置实习中很少有机会真正学到。
　　2.新进员工的技能培训困难重重。由于新进员工进入装置初期，只能“看”不能“动”，没有动手实践的机会，以师带徒师傅往往有劲使不上，学员操作技能学习往往仅限于感性认识，实际操作能力短时间难以提高。
　　3.在岗操作人员技能培训提升缓慢。炼油化工装置不允许在运行过程中进行试验性操作，因而技能提高培训通常采取授课形式，然而现场生产流程工序关联强、平衡控制难度大、DCS动态变化复杂，很多操作要领和操作技巧难以用语言表述，员工也难以领会其中的奥妙，技能的提升明显缓慢。
　　4.装置长周期运行给培训工作带来新课题。生产装置长周期运行(检修周期通常2-3年)，日常生产过程中很少出现停车。但这种“长”周期和“少”事故的好现象，对操作工操作技能的提高却不很有利，一旦出现突发事故，由于技能得不到日常操练，经验的淡忘往往危及安全生产。
　　
　　二、炼油化工装置仿真培训系统的主要特点
　　
　　炼油化工装置仿真培训系统是以计算机软硬件技术为基础，通过动态数学摸型，设计出与现实化工生产操作过程十分相似的环境，实现传统培训与实践中无法实现的各种培训功能(如图)。相对传统的培训，它具有以下主要特点：
　　
　　1.培训成本低。仿真系统通常是以软件的形式在计算机上运行，其使用的材料、能耗都很低。同时，由于计算机及软件技术的发展，国内的主要开发商已经开发出自己的仿真系统平台，在此基础上开发各类不同炼油化工装置的仿真系统投资会更小，培训投入的成本很底，一次投入，可反复使用。
　　2.培训效率高。仿真系统具有记录和追忆功能，使得培训可以在某一个中间过程或局部重复多次进行，有利于解决培训中的重点和难点问题。也可以针对高度危险或制造难度很大的事故进行仿真并用于培训，这在现实中是无法实现的。
　　3.培训工种多。仿真软件运行在普通计算机上，一个平台多个装置仿真系统可以同时运行。使不同装置的操作工可以在一个仿真机房参加培训，每一个参加培训的员工都能亲自动手进行操作，个体培训与集中培训有机结合。
　　4.培训管理易。仿真培训软件在计算机及其网络上运行使用，有依据操作规程要求的自动评分与自动记录等功能，使得培训的组织与管理更加方便容易。
　　
　　三、炼油化工装置仿真培训系统的应用
　　
　　1.通过仿真培训常态化，不断完善仿真基地建设
　　(1)仿真培训常态化。从2001年的新建延迟焦化装置操作工培训开始，我们与国内仿真技术专业公司合作，开发和应用炼油化工装置仿真系统。随后开展了一系列的培训，使培训实现了常态化。
　　(2)多渠道投入。通过新建装置项目、教育经费、职工技协等多渠道投入，目前炼化部炼油化工装置仿真培训基地已有6个仿真机房、90台仿真电脑、12套装置级、11套单元级仿真系统，已成为中石化系统具有一定规模的炼油化工装置仿真培训基地。
　　(3)仿真培训得到积极支持。炼化部每年参加仿真培训人数在600人次以上。
　　2.以新建装置上岗培训为主，不断拓展仿真培训的领域。
　　(1)新建装置开工前的上岗培训。仿真系统的特性，使其成为新建装置开工前的上岗培训主要载体。炼化部从100万吨/年延迟焦化新装置开车培训起，在70万吨/年乙烯装置、800万吨/年常减压装置、330万吨/年柴油加氢装置、120万吨/年延迟焦化新装置等历次新装置开车培训中，都引进和应用仿真培训系统，为操作人员实际操作能力的提高提供了强有力的支撑。
　　(2)一岗多能培训。仿真系统将整套装置的运行放置在一台计算机上，为技能操作人员的一岗多能培训提供了有效途径。
　　(3)转岗和新进员工培训。从2003年开始，炼化部在新进和转岗人员入厂教育和转岗初期增加为期二至三周的仿真培训，使新进和转岗人员预先熟悉DCS操作的方式方法，缩短炼油化工操作培训的适应期。
　　(4)技能鉴定的实际操作考核。仿真已成为炼油化工特有工种实际操作考核的主要手段，使用仿真系统中的操作评分系统为操作工的操作技能水平作出科学、客观的评分。目前，在催化裂化、常减压、乙烯、加氢裂化、延迟焦化、加氢精制、制氢等装置的特有工种技能操作考核中已实行仿真考核。
　　(5)技能竞赛。根据实战要求，充分利用仿真系统的联机功能，组织操作工进行全流程开车、停车和事故处理三个项目的各种竞赛，为仿真系统应用进一步融入生产进行了拓展。
　　3.优化仿真系统运行状态设置，提高操作人员精细操作意识。
　　为了提高操作工精细操作意识和加强质量控制要求，在仿真培训中组织装置技术人员对仿真系统的运行模式进行了优化。
　　(1)调整组态步骤的操作控制值范围和得分。提高压力、温度等重要参数控制精细度；提高产品质量控制步骤的分值。
　　(2)对控制物料平衡的阀门，开度操作在组态的步骤描述中增加显示“小量多次操作”的警示，对物料控制骤增骤减的“野蛮”操作设置扣分，使操作工养成精细操作的习惯，从而避免实际生产中因物料控制的大幅变化而产生工艺波动和现场设备发生故障的人为因素事故。
　　(3)通过对仿真过程的动态模拟，分析现场生产中的可能事故状态。装置专业技术人员通过对仿真系统的模拟运行，检验了70万吨/年乙烯装置加氢反应器的飞温工况，优化了操作规程。
　　
　　四、仿真培训带来效果
　　
　　1.仿真培训体现了低成本理念
　　仿真培训系统可以设计成与现场装置一致的流程、工况，逼真地模拟装置现场的开车、停车、正常运行和各种事故过程的现象和操作，而又全部在仿真机房进行，既没有危险性，又能反复培训运行，与其它的培训方法相比，既提高了培训效果，又节省了培训费用，缩短了培训时间。
　　2.仿真培训实现不同工种、不同班次人员的混合培训
　　目前炼化部共有7大生产联合装置，37套生产装置，各生产装置的工种大多数不一样，个性化很强，并且操作工作息是四班二倒，因此用常规方法集中组织技能培训班难度大、效果不理想。仿真系统的特点可以使不同工种、不同班次的人员在同一间教室培训，颠覆了传统培训模式。
　　3.仿真培训提高了操作工事故预见性能力
　　仿真系统使操作工通过定期操练、模拟事故判断练习，在不知道事故案例名称的情况下，根据仿真系统各图形界面的信息，分析生产状态，判断事故“真相”，采取处理措施，这样可以大大提高操作工的事故预见性能力。