石志敏（大港油田天然氣公司， 天津 300280）

安全仿真系統(tǒng)在天然氣處理裝置中的應(yīng)用

石志敏
（大港油田天然氣公司， 天津 300280）

大港油田天然氣公司對生產(chǎn)和技術(shù)人員的技能培訓(xùn)一直十分重視，為提高公司培訓(xùn)水平，豐富員工培訓(xùn)形式，天然氣公司將安全仿真系統(tǒng)引用到培訓(xùn)工作之中，該系統(tǒng)是以天然氣處理站進(jìn)口LPG裝置為背景，以現(xiàn)場實際操作為原型，通過三維虛擬技術(shù)將裝置的生產(chǎn)、操作、應(yīng)急故障事故處理等過程動態(tài)仿真及三維虛擬現(xiàn)實仿真，通過動態(tài)仿真軟件可用于操作員工上崗前培訓(xùn)、日常操作考核、應(yīng)急演練等操作。實踐證明，該軟件性能可靠，仿真性強(qiáng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用對于天然氣處理站實際生產(chǎn)及員工培訓(xùn)方面取得了很好的實際效果。

三維仿真 ；培訓(xùn)

大港油田天然氣處理站是大港油田唯一的一座天然氣處理站，集天然氣凈化外輸、液化氣、輕烴生產(chǎn)為一體，是天津市甲級防火防爆單位。站場安全方面要求較高，單位在對新員工進(jìn)行操作規(guī)程、故障處理、應(yīng)急預(yù)案、危險點源等培訓(xùn)時，以前多采用書面材料培訓(xùn)形式，由于內(nèi)容繁雜、文字枯燥、針對性不強(qiáng)，且培訓(xùn)者無法身臨真實現(xiàn)場操作，培訓(xùn)效果無法令人滿意。

1 安全仿真系統(tǒng)的開發(fā)研究

為不斷豐富員工培訓(xùn)形式，提高培訓(xùn)效果，全面、快速提高員工的實際操作能力，天然氣公司和北京華康達(dá)計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)有限公司共同開發(fā)了一套適合天然氣處理站工藝特點的安全仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)依托動態(tài)仿真開發(fā)平臺WinBASE PROS和三維虛擬現(xiàn)實平臺VESSA，以天然氣處理站進(jìn)口LPG回收裝置為模擬對象，以裝置實際操作規(guī)程和步驟制作的動態(tài)仿真操作系統(tǒng)，可用于操作員工上崗前培訓(xùn)、日常操作考核（含操作規(guī)程、應(yīng)急故障事故設(shè)置和處理）、應(yīng)急演練等操作。

2 安全仿真系統(tǒng)的內(nèi)容

（1）工藝的模擬 ①模擬范圍及要求.液化氣回收工藝裝置。主要包括壓縮機(jī)組（進(jìn)口壓縮機(jī)組、國產(chǎn)壓縮機(jī)組）、分子篩脫水單元、膨脹制冷系統(tǒng)、輕烴分餾系統(tǒng)、硅油爐供熱系統(tǒng)等的正常操作（含整套裝置啟停車）、應(yīng)急預(yù)案、危險點源、故障設(shè)置和處理、參數(shù)變化調(diào)整模擬顯示等。

②模擬的主要內(nèi)容。針對天然氣處理站的36單體操作規(guī)程、3個全廠操作規(guī)程、33個應(yīng)急預(yù)案、22個故障處理，以及全部危險點源進(jìn)行模擬，還有針對上述內(nèi)容設(shè)計的培訓(xùn)考核模塊。

模擬范圍以內(nèi)的所有關(guān)鍵設(shè)備，根據(jù)設(shè)備資料開展，并與實際操作情況一致。

各分離設(shè)備的工藝計算將以設(shè)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)備數(shù)據(jù)如塔體尺寸、塔板數(shù)、板間距等進(jìn)行逐板氣液平衡計算。

③模擬技術(shù)要求。以逼真的虛擬現(xiàn)實的方式模擬裝置內(nèi)的已確定工藝范圍中的主要裝置及與操作過程密切相關(guān)的輔助裝置的指定操作步驟。模擬生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)一致。在培訓(xùn)階段，仿真系統(tǒng)計算的主要變量值與設(shè)計值的誤差應(yīng)在±3%的誤差范圍內(nèi)。

（2）故障設(shè)置的模擬 該部分的模擬內(nèi)容主要是針對整套裝置或特定的設(shè)備設(shè)施所對應(yīng)的特定故障進(jìn)行的模擬。主要有以下幾個類型：①影響全裝置的故障；②局部關(guān)鍵設(shè)備故障；③局部轉(zhuǎn)動設(shè)備故障；④變送器漂移；⑤靜止設(shè)備故障；⑥生產(chǎn)參數(shù)變化故障模擬。

（3）培訓(xùn)考核評分系統(tǒng) WinBase PROS評分系統(tǒng)是該系統(tǒng)的特色之一，它為教員對學(xué)員的操作水平的考核提供了一個量化的手段。

系統(tǒng)的模擬功能將分五種：參數(shù)監(jiān)控，正常操作語音提示，工藝、設(shè)備操作步驟圖文提示，教學(xué)模擬演示，培訓(xùn)考核測試等。

WinBase PROS評分系統(tǒng)支持試題庫和試卷的定義，考評人員可以根據(jù)工藝流程的具體情況在試題庫中定義試題或試題組。該評分系統(tǒng)提供運行管理功能，用于管理啟動、暫停、繼續(xù)和停止評分過程，生成評分報表和得分成績單，評分報表詳細(xì)列出了學(xué)員考試的綜合信息。

3 安全仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

該系統(tǒng)主要應(yīng)用于員工培訓(xùn)和員工考核，從操作模式上分為單人模式和多人協(xié)同模式，從操作目的來分又可分為訓(xùn)練模式和考核模式，由于該系統(tǒng)具有極好的可重復(fù)性操作的特點，該系統(tǒng)較常規(guī)培訓(xùn)模式具有較大的優(yōu)勢。

（1）員工培訓(xùn) 不同崗位的員工，可以依據(jù)自己的級別或崗位類型，自由選擇題目，在培訓(xùn)模式中，如有需要可以有正常操作語音提示，工藝、設(shè)備操作步驟圖文提示等方式伴隨，以引導(dǎo)員工進(jìn)行正確操作，當(dāng)熟練后可進(jìn)行考評模式自己獨立進(jìn)行操作，每次操作后可獲得相應(yīng)的得分。對于復(fù)雜的操作，可通過聯(lián)機(jī)模式由幾人合作完成。

（2）員工考評 通過考評系統(tǒng)，針對不同崗位的員工，在考評系統(tǒng)可選擇對應(yīng)的崗位，隨機(jī)得到相應(yīng)的考題，考試完成后，系統(tǒng)依據(jù)員工操作質(zhì)量、報警情況、操作步驟等進(jìn)行自動打分，保證了每名員工的得分的客觀公正。

（3）裝置運行模擬、檢驗 由于該系統(tǒng)對各種壓力、溫度、流量等工藝參數(shù)的變化提供瞬時動態(tài)響應(yīng)，還可模擬反映正常、瞬間、事故、事故后的參數(shù)及后果。

檢驗控制設(shè)計方案：應(yīng)用仿真系統(tǒng)檢驗控制方案，提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)、聯(lián)鎖回路以及控制回路中的問題并及時加以解決，降低裝置正式投運時的風(fēng)險。

4 安全仿真系統(tǒng)的效果評價

員工通過該仿真系統(tǒng)一段時間的培訓(xùn)后，可嚴(yán)格按照操作規(guī)程安全、高效地完成裝置、設(shè)備開車，并在提高操作關(guān)聯(lián)性影響及后果認(rèn)識方面有顯著的進(jìn)步。

作為培訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)有效解決了常規(guī)培訓(xùn)時間受限的問題，降低了裝置、設(shè)備操作培訓(xùn)成本，規(guī)避了培訓(xùn)過程的安全問題，極大的提高了培訓(xùn)效率。