炼油模拟仿真培训方案探讨范文

《炼油与化工》2017年第5期

摘要：模拟仿真系统以其效果逼真、危险性低和培训方式灵活等特点，在当今炼化装置的员工培训中备受关注。笔者以霍尼韦尔炼油模拟仿真培训系统为例，从基本操作技能培训、复杂工况应对能力培训、装置优化运行等几个方面对炼油模拟仿真培训方案进行探讨，并提出相应的建议。

关键词：新建炼油项目；模拟仿真；培训方案

近年来，随着计算机仿真技术的发展，国内许多炼油企业都开发了与生产装置相应的模拟仿真培训系统。尤其是新建炼油项目，模拟仿真系统可以为相关人员在装置开车前提供有效的实践机会，缩短人员适应新装置的时间[1]。霍尼韦尔公司以UNISIM模拟仿真平台为基础架构开发的炼油模拟仿真培训系统就是其中的代表。

1霍尼韦尔炼油模拟仿真培训系统简介

霍尼韦尔公司开发的炼油模拟仿真培训系统，以UNISIM模拟仿真平台为基础架构，收集所模拟生产装置的设备技术规格书、设计说明书、操作条件、物料和热量平衡数据等数据，进行组态和构建装置模型，从而保证装置模型的精准性和一致性，并可准确模拟装置的冷态开车、热态开车、正常运行、正常停车、紧急停车等工况。UNISIM模拟仿真平台由模型服务器、教员站、现场站和DCS模拟操作站四部分组成。其中，模型服务器装载了UNISIM模拟仿真平台的计算引擎，负责动态仿真工艺模型的运行。教员站的功能是控制仿真程序的运行，它可以在培训过程中调用显示画面、下载模型、增加过程干扰、故障及执行其他任务。现场站用于实现远程操作功能，包括模拟装置的现场阀门及其他手动设施，如非DCS控制或现场设备、SIS联锁控制功能等。DCS模拟操作站主要是对装置的DCS操作站进行模拟。实际生产装置与模拟仿真系统的对比如图1所示。为了满足不同人员的培训需求，模拟仿真培训系统分为标准模型系统和高端模型系统两部分，分别用于学员的基本操作技能培训和复杂工况操作技能培训。标准模型系统可供40个学员同时进行练习，包括燃气加热炉模型、高级精馏模型、酸水汽提模型等15个标准工艺模型。高端模型系统是根据炼化企业生产装置的实际情况基于UNISIM平台开发装置本身的模拟仿真系统，特别是对目前先进炼化装置所采用的“全加氢、热联合”工艺进行精确模拟。

2新建炼油项目模拟仿真培训需求

在新建炼油项目中，由于是多个装置同时开工建设，对装置管理人员和操作人员的需求量很大，人员的技术水平和工作经验存在差异，模拟仿真培训系统只有根据学员的需要设计相应的培训方案，培训效果才会事半功倍[2]。经过分析，笔者认为新建炼油项目的装置工作人员主要由两部分组成，一部分是新入职的石油院校毕业生，另一部分是从企业内部或从其他炼油企业招聘的技术人员和操作员。前一部分人员有一定的炼油理论基础，但缺乏实际的装置操控经验，包含了15个标准工艺模型的标准模拟仿真系统为他们获得炼油装置基本的操作经验提供了机会。而后一部分人员有较丰富的同类装置管理与操作经验，但是新装置由于工艺设备的更新，与老装置多少有些区别，这就需要高端模拟仿真培训系统为这部分员工快速掌握新装置的工艺流程、积累应对各种复杂工况的经验提供良好的平台。同时，院校毕业生经过标准培训系统的学习后，也可以通过高端培训系统了解先进炼化装置的复杂工况。

3模拟仿真系统培训方案

3.1依托标准培训系统提高学员的基本操作技能

根据新入职的石油院校毕业生有一定的炼油理论基础但缺乏实际的装置操控经验的实际情况，结合15个标准工艺模型的各自特点，本着先易后难、循序渐进的原则，可以把对这一部分人员的培训分为炼油装置通用设备的基本操作培训（如燃气加热炉、离心压缩机模型）、炼油装置的局部单元的基本操作培训（如胺处理模型、酸水汽提模型等）和完整的炼油装置的基本操作培训（如高级精馏模型、催化裂化模型等）三个阶段，其中高级精馏模型的操作界面如图2所示。学员通过三个阶段的学习，可以进一步深化对炼油装置的基本工艺原理和控制原理的理解，积累工艺经验和提高故障诊断能力。

3.2利用高端培训系统提升学员应对复杂工况的能力

在高端仿真模型系统的培训方案设计中，可以从装置关键设备的单独开停、装置局部单元的开车、装置故障的诊断和整个装置的开停车四个方面设置相关的培训课程，以提高学员应对复杂工况的能力。

3.2.1装置关键设备的单独开停

由于装置全流程的开停时间较长，需要多人协作完成，为了降低难度，首先安排学员接受装置关键设备（如循环氢压缩机、加热炉、燃烧炉）的开停操作的培训，以帮助学员深入理解设备的连锁逻辑和工艺过程。比如在硫磺回收装置中，就安排学员接受主燃烧炉的单独开停、SIS系统的连锁与复位等的培训。

3.2.2装置局部单元的开车

由于装置全流程的开停时间较长，为了强化学员对于装置的某些工况状态的敏感性，安排学员对装置的局部单元进行开车训练。比如在加氢裂化装置中，让学员对分馏系统建立冷油循环、分馏系统点炉建立热油循环、投用循环氢脱硫系统等几个部分进行操作练习。

3.2.3整个装置的开停车

熟练掌握装置的整个开停车过程，是理解装置的工艺特点、设备组成和生产流程的最佳途径，在学员掌握了装置的关键设备和局部单元操作流程的基础上，安排学员进行整个装置的开停车操作。由于流程复杂，一个人很难独立完成，学员以组为单位，通过DCS操作站和现场站操作人员的合作，共同完成装置的开停车，提高学员在装置管理与操作中的协同配合能力。

3.2.4装置故障的诊断

模拟仿真培训系统的教员站可以对装置可能出现的设备故障或事故状态进行设置[3]。在本项培训环节中，由教员在装置模型中自行设置故障或调用模型内的预设故障，然后由学员判断故障原因，并采取相应措施加以解决，进而保证学员的应急处置能力不断提升。

3.3装置运行优化

炼油装置生产运行过程的优化对提升企业经济效益和市场竞争力有重要作用。在优化方面，具有完善的物性数据库和先进的流程模拟技术的模拟仿真培训系统可以发挥相应作用[4-5]。学员在掌握应对复杂工况的能力的基础上，可以借助系统强大的数据运算能力和模型良好的稳定性，通过修改相关的工艺参数（如原料组成、温度、压力），观察参数修改后装置运行的情况，发现装置运行的瓶颈和薄弱环节，为装置开工后的长周期优化运行提供参考，。

4需要注意的问题

4.1培训效果的检验

培训评分系统是检验学员培训效果的重要工具[6]。模拟仿真培训系统可以利用装置模型中指定的点位进行评分，教员可以根据实际情况对评分点位置、分值大小等参数进行设置和修改。在培训过程中，需要在装置模型的哪些点位设置评分点，分值设置为多少合适，需要仿真培训系统的管理人员与具有丰富经验的装置管理人员/操作人员进行充分的沟通，根据装置生产的实际情况设计评分标准。

4.2仿真模型的维护

高端模拟仿真模型虽然是对先进炼化装置的模拟，但如果实际装置进行了技措技改，装置的工艺条件、操作参数和控制逻辑等就与仿真模型存在出入，因此，培训系统的管理人员需要在熟悉工艺流程和模型建模方法的基础上，通过模型服务器定期修改模型，补充和完善相关数据。

5结语

目前我国有许多新建炼化企业或炼化装置扩能改造项目，必将有大批的装置管理人员和操作人员需要通过模拟仿真培训，在装置开车前了解新装置的工作流程，积累处置各种情况的工作经验。笔者相信，霍尼韦尔炼油模拟仿真培训系统必将在炼油人才培养方面提供有力的支持。

参考文献

[1]张志檩.操作员培训仿真系统(OTS)应用进展[J].自动化博览,2010(5):80-86.

[2]李雪.仿真培训新思路的探索与实践[J].中国科技信息,2012(12):126-128.

[3]江庆标.炼油化工装置DCS仿真培训系统的开发[J].炼油与化工,2006(1):51-53.

[4]游晓艳,段伟.炼化过程系统优化技术发展趋势[J].石油石化节能,2012(4):11-14.

[5]李欣平,郭晓宇.流程模拟在炼化企业信息化项目中的应用[J].石油规划设计,2012(6):36-39.

[6]孟晓中,祝子强.石化装置仿真培训系统的开发[J].石化技术,2005,12(9):49-52.

作者：王磊 单位：大连石化公司信息管理部