化工实训仿真系统的开发与应用

应用技术　

Ｉ■　Ｃｈｉｎａ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｖｉｅｗ　

化工实训仿真系统的开发与应用　

何艳杰　（大庆石化公司塑料厂黑龙江大庆１６３０００）　

［摘要］化工生产装置的工艺流程较为复杂，操作繁琐，企业对技术工人的技能水平要求很高，用实际生产装置培训操作人员受到很多限制，新型化工实训　仿真系统可以提高员工在本系统的生产装置区进行阀门、设备的实际操作，可以使仿真控制与实操有机的结合起来，大大提高了员工的职业技能，达到最佳的培训　效果及目的。　［关键词］化工实训ｔ仿真系统，应用　中图分类号：Ｎ９４５．１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１５）４２－０３８４一Ｏ１　

现阶段仿真培训系统得到了很大的发展，仿真培训系统简而言之就是用计　

算机模拟ＤＣＳ控制环境，用其中运行的实时动态数学模型取代真实的生产装　置，在这样的仿真环境下进行操作技能训练。但是这种仿真系统存在一定的缺　

陷，电脑上看到的模型和现场的实物存在较大的差异，实训过程缺少“实物感”，　

并不能完全代替实物实训。而且很多现场的阀门、设备的实际操作训练得不到　

锻炼，特别是一些化工厂也不会让不懂技术人员随意的介入化工生产车间进行　

相应的训练。由于仿真操作不能完全代替实操，搭建仿真与实操有机结合的化　工实训平台是目前的发展趋势。　

１．化工实训仿真系统的组成　此系统分三个部分：生产装置区、过程监控操作室和过程仿真系统。在生产　

装置区，以大型现代化真实的化工厂生产流程为蓝本、进行合理的剪裁、尺寸按　

照一定的比例进行缩小的生产装置，该装置安装有检测仪表、现场显示仪表、执　行机构、辅助执行机构伪了演示真实流程中物料发生物理变化或是化学反应　

引起设备液位变化的辅助阀１７）、手动阀门等　过程仿真系统包括——仿真系统　

服务器、仿真系统ＩＯ机柜，过程监控操作室包括－－－ＤＣＳ控制站、工程师站、　

操作员站和打印机等设备。过程仿真系统是一个以高性能计算机为基础、具有　

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、ds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。

第６期总第２１６期　２０１２年６月　农业科技与装备　Ｎｏ．６　ＴＯｔａｌ　Ｎｏ．２１６　ｃｕＩｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣￣ａｎｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｊｕｎ．２０１２　

模拟仿真操作系统在化工厂实训中的应用　

杨宝田　

（盘锦和运实业集团新材料有限公司，辽宁盘锦１２４０００）　

摘要：仿真实训是化工技术类专业学生技能训练的重要手段。介绍模拟仿真系统的作用及特点，从多方面探讨在化工厂实训过程　

中应用模拟仿真系统并结合实践操作来培养学生岗位操作能力的措施及成效，以期为实践环节教学和工厂培训提供有益参考。　

关键词：仿真；模拟；操作；化工厂；实训　中图分类号：ＴＰ３９１．９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—１１６１￣０１２）０６－００８３—０２　

工程实践能力的培养是化工类专业学生在化工　

厂实习中的主要内容和主要任务之一，但由于经费不　

足、时间有限，盲目学习、虚假学习等现象在工厂实习　

中常见。工厂从安全和效益等方面考虑，一般不允许　

学生亲自操作．学生很少得到动手实践的机会。随着　

计算机技术的迅速发展．模拟仿真技术得到了越来越　

广泛的应用。仿真实训已经成为化工技术类专业学生　

技能训练的重要手段．但仿真实训毕竟是在虚拟的情　

境中进行的，有其自身的局限性。可将仿真教学与真　

实的工厂实习、模拟装置的实际操作和顶岗实习结合　

在一起，提高实践教学效率，培养学生较强的岗位操　

作能力。　

１　模拟仿真操作系统的特点　

模拟仿真操作系统涵盖了化工原理课程所讲述　

的主要单元操作以及化学反应工程中的重要内容．开　

设了离心泵及液位、热交换器、二元精馏、吸收操作、　

间歇反应、连续反应等操作，与传统的实验室试验和　

下厂实习具有明显的区别。　

１）为学生提供了动手的机会，使理论与实践有　

机结合，提高了教学质量。可以在计算机上反复操作．　

直到达到熟练操作的要求，这是在工厂中和实验室中　

不可能实现的。　

２）为用户提供了快门设定、工况冻结、成绩评　

离心泵习题（高永飞）

1）简述离心泵的工作原理和结构

答：工作原理：启动灌满了被输送液体的离心泵后，在电机的作用下，泵轴带动叶轮一起旋在导轮引领下沿流通截面积逐渐扩大的泵壳流向排出管，液体流速逐渐降低，而静压能增大。排出管的增压液体经管路即可送往各目的地。与此同时，叶轮中心处因液体被甩地从吸入管进入泵内，以填补被排出液体的位置。因此，只要叶轮不断旋转，液体便不断地被吸入和排出。由此可见，泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮。

结构：离心泵由吸入管、排出管和离心泵主体组成。离心泵主体部分为转动部分和固定部分。转动部分由电机带动旋转，将能量传递给被输送部分，主要包括叶轮和泵轴。

2）请举例说出除离心泵以外你所知道的其他类型的泵

答：除离心泵外，其他化工用泵有非正位移泵，正位移泵。非正位移泵分为轴流泵、旋涡泵； 正位移泵分为隔膜泵、计量泵、齿轮泵。

3）什么叫气蚀现象？气蚀现象有什么破坏作用？

答：气蚀指的是当贮槽液面上的压力一定时，如叶轮中心的压力降低到等于被输送液体当前温度下的饱和蒸气压时，叶轮进口处的液体会出现大量气泡，这些气泡随液体进入高压区后又迅速被压碎而凝结，致使气泡所在空间形成真空，周围液体质点以极大速度冲向气泡中心，造成冲击点上有瞬间局部冲击压力，从而使叶轮等部分很快损坏，同时伴有泵体震动，并发出噪音，泵的流量、扬程和效率明显下降。这种现象就叫“气蚀”。

气蚀所产生的瞬间局部冲击压力，会使叶轮遭到破坏，而且导致泵体震动，并发出噪音，泵的流量、扬程和效率明显下降，严重时甚至吸不上液体。

4）什么情况下会发生气蚀现象？如何防止气蚀现象的发生？

答：离心泵安装高度提高时，将导致泵内压力降低，泵内压力最低点通常位于叶轮叶片进口稍后的一点附近。当此处压力降至被输送液体的饱和蒸汽压时，将发生沸腾，所生成的蒸汽泡在随液体从入口向外周流动中，又因压力迅速增大而急剧冷凝。会使液体以很大的速度从周围冲向气泡中心，产生频率很高、瞬时压力很大的冲击，这种现象称为汽气蚀现象。