化工公共實訓基地中DCS仿真操作實訓課題的開發

摘 要:化工DCS仿真操作是化工操作工技能培訓的重要手段。本文就化工DCS仿真操作實訓課題開發的必要性、課題研究內容的先進性、課題開發的主要任務進行了詳細論述。

關鍵詞:化工仿真 技能培訓 先進性

中圖分類號:G31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0231-02

1 前言

為進一步加強石油化工行業技能人才培養，增強企業競爭能力，更好地為企業職工、社會就業再就業人員的職業技能培訓和技能鑒定提供服務平臺，南京市政府決定由政府和企業共同出資在我校建立南京市化工公共實訓基地。建成后的南京化工公共實訓基地，年培訓能力到達10000人，每年完成5000人的中級、高級、技師的技能鑒定工作。它的建立，充分體現了政府對職業教育培訓高度重視，對加速我市化工高技能人才培養，提升技能人才的社會競爭力具有十分重要的意義。DCS仿真操作實訓課題是化工公共實訓基地眾多課題中的一個重要組成部分。

2 課題內容簡介

化工DCS仿真操作系統是以現有的計算機軟件為基礎，在深入了解具體化工生產過程、設備結構、工作原理、控制系統及各種工藝條件的情況下，充分研究分析過程中所發生的物理、化學現象，通過建立數學模型，對生產過程進行動態模擬。把具體的生產過程、裝置搬到計算機上，從而實現各類人員在仿真系統上對生產過程進行操作訓練。人們可以反復進行裝置的開車、停車及事故處理的練習。學員可以從屏幕上感受到工藝參數，如溫度、壓力、流量、液位等的變化情況，有一種身臨其境的感覺。仿真系統具有實際裝置無法實現的開放性、多樣性和實時交互性等功能特征。本課題主要包括:丙烯酸甲酯、乙醛氧化制醋酸、常減壓煉油、合成氨四個典型的大型化工生產裝置的仿真操作軟件和化工基本單元仿真操作軟件。這四個典型裝置，是具有代表性的化工生產工藝，是由北京東方仿真控制技術有限公司與各大石化企業聯合研究與開發的專門用于人員培訓、學生實習的仿真軟件。可以保證學員在學習過程中的真實性、先進性及實用性。并且利用它可以對化工各類操作工進行高級工及技師的技能培訓與鑒定。

3 課題設立的必要性

3.1 國內外發展趨勢及本課題技術所處的地位

為適應生產技術的發展，克服生產一線不能快速、安全地進行工人培訓的弊端，20世紀初，西方發達國家開始采用DCS仿真系統對工人進行培訓，由于其安全性以及對生產裝置的高度模擬，取得很好的效果，逐漸被世界范圍承認并推廣。1985年我國美國引入六套仿真培訓系統，1987年國內成功開發了第一套通用石化仿真系統，石化DCS仿真系統是以實際的石油化工生產過程為依據，結合計算機模擬仿真技術開發的適合石油化工生產企業培訓、石油化工專業及相關專業教學和培訓的軟件系統，為石油化工生產企業的職工培訓和石化院校學生實訓提供了便利的條件。

培養出懂技術、會管理的生產一線的高級技能型人才是化工職業教育提出的目標，更是化工技工院校始終堅持和不斷努力的方向。隨著社會發展，新老石化企業都面臨著技術、設備更新和改進，以人為本的經營理念以及激烈的市場競爭對生產過程的“安、穩、長、滿、優”要求越來越高。對石化企業的技術工人而言，通過較長時間了解、學習和參與正常生產，可以獲得一定的實踐經驗，而對生產過程的事故處理及其他應急處理能力往往在非正常生產如停工時才能獲得。目前，多數石化企業正常檢修周期一般由原來的一年延長到兩年以上，通過非正常生產獲得技能的機會相對減少。對任何企業來講，時間就是金錢，時間就是效益。原來那種完全靠時間磨煉出工人的操作技能的做法顯然不適合現代生產的要求，而在生產一線要求技術工人短時間內迅速獨立擔當某一崗位的操作任務也不太現實。石化企業用人要求畢業生或技術人員無上崗適應期，也就是說，畢業生或操作人員在迅速適應工作環境后能頂崗，能獨立操作。要使學生獲得各種操作經驗，實現真正的上崗無適應期，除了采取各種認識實習、生產實習、畢業實習、綜合實訓手段來提高學生的實踐技能水平外，無疑，DCS仿真是一個重要手段。

3.2 應用前景與市場需求

化工仿真實訓系統是現代化工生產中不可或缺的培訓手段。隨著新產品的開發，新技術在化工生產中的不斷應用，化工生產向大規模化、自動化、集成化方向發展，掌握DCS控制技術是現代化工操作人員必須掌握的一門技能，因此任何一位現代化工操作技術人員必須具備DCS操作技能。對于廣大化工專業畢業生、進入化工生產企業的準員工等都必須經過DCS培訓，才能勝任化工生產崗位，因此，此課題的設置具有廣闊的應用前景與市場需求。

4 課題研究的內容

4.1 課題內容及來源

本課題的內容，是根據化工企業培訓的需求及專業方向，共選用了典型有機化工產品、典型無機化工產品、典型的基本有機原料、典型石油化工加工系統、煤化工裝置系統以及化工基本單元操作仿真系統，此方案選擇既考慮到專業的特點，又考慮到專業基礎的共性，具有很強的代表性與實用性。

1)丙烯酸甲酯裝置生產工藝模擬操作系統;丙烯酸甲酯工藝是有機化工的典型工藝，通過對丙烯酸甲酯工廠實物設備的仿真模擬，使學生對丙烯酸甲酯工藝原理、操作環境、控制系統、故障處理有了更深的理解。

2)醋酸裝置生產工藝模擬操作系統;乙醛氧化制醋酸裝置是乙醛裝置的配套工程，起始原料為乙烯，乙烯氧化生成乙醛，再由乙醛為原料氧化生成醋酸。本軟件是東方公司參照大慶三十萬噸乙烯一期工程——大慶醋酸裝置設計，年生產能力為成品醋酸10萬噸/年。

3)常減壓煉油裝置生產工藝模擬操作系統;常壓塔、減壓塔都是精餾設備，精餾塔內在存在內回流的條件下，氣液在塔盤上經過多次逆流接觸，進行相間傳質、傳熱，使混合物各種餾分在不同的溫度下和壓力下有效地分離。

4)合成氨裝置生產工藝模擬操作系統。本合成氨仿真軟件是針對天然氣的蒸汽轉化法制取合成氨原料氣而設計的，模擬的是某化工廠30萬噸/年合成氨裝置。工藝內容包括轉化、凈化、合成三個工段。

5)化工基本單元模擬操作系統。含有固定床反應器單元、流化床反應器單元、間歇反應釜單元、鍋爐單元、換熱器單元、管式加熱爐單元、壓縮機單元、離心泵單元、液位控制系統單元、精餾塔單元、吸收解吸單元等十五個化工操作單元。

以上五個化工仿真操作系統，是由北京東方仿真軟件公司開發的，學員可以對每個生產過程反復進行開車、停車及事故處理的練習，并能通過軟件給培訓學員進行實時現場打分，進行成績評定。

4.2 課題的技術先進性

化工行業有別于大多數工業生產行業，其生產有著高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有害、連續化的特點。隨著信息技術和自動控制技術以及新材料等的大量應用，化工行業的技術密集型和資金密集型特征更加明顯。企業對從業人員的要求已從傳統的開關閥門、觀看儀表等較為簡單的崗位技能發展到須具備工藝過程判斷、計算機操作、系統分析等方面的綜合職業能力。因此，提高從業人員的綜合技能，實現從學校到企業、從社會到企業的無縫對接，就顯得尤為重要，而承載這種培訓的主要環節就是真實或仿真企業環境中的崗位實訓。

化工仿真軟件的使用，給化工行業從業人員培訓增加了便利，采用不進料進行從業人員培訓，利用計算機動態技術讓受培訓者有在實際操作崗位上操作的真實感，能使受培訓者在操作過程中出現的問題時能找到原因和自身存在的不足，這是很多人力很難達到和解決的問題，通過采用計算機仿真培訓可以達到，讓從業人員身臨其境，不斷熟練，養成技能，最終形成技能，為化工生產服務。因此，該項目具有一定的先進性。

4.3 課題開發需要完成的任務

在化工公共實訓基地中通過DCS仿真實訓課題的開設，依據專業人員技能培養方案、企業化管理方式或運作模式，可以進行的主要實訓項目有:生產工藝流程訓練(流程、畫圖);單元仿真操作能力訓練、全流程工藝仿真操作能力訓練;DCS系統維護、控制方案的組態;全流程仿真裝置冷態開、停車，事故處理訓練;團隊協作能力訓練(多人、多專業、團隊、全流程);安全技能培訓等等。

在課題的開發過程中依據《中華人民共和國職業技能鑒定規范·化工行業特有工種考核大綱》，參考《中華人民共和國工人技術等級標準》及相關專業的實際情況，制訂專業生產實習、頂崗實習培訓方案，以工作過程為導向，編寫理論實踐一體化教材，制作培訓課件。同時，根據社會化技能培訓、考核要求，設置培訓方案，可以進行有機合成工、化工總控工、化工分析工、化工儀表維修工等工種技能培訓與考核鑒定。此課題的開發是以化工類專業的中級工、高級工、技師的基本操作技能的培訓為基礎;以化工操作各個工種的專業操作技能培訓為方向;面向所有石油、化工、能源、制藥等企業進行化工特有工種的高技能人才的培訓。

本課題建成后建成后有以下預期效果:

1)提高化工專業學生的實踐動手能力，通過培訓，激發學生學習主動性，通過計算仿真操作使學生對現場的工藝線路、開停車操作步驟、事故處理能力有極大的提高。

2)提升化工專業教師“一體化”素質，以仿真裝置為依托，構建“一體化”教師隊伍建設平臺，使相關專業教師理論和實踐能力得到全方位鍛煉，切實提高一體化素質，使其成為南京市乃至全國化工技術人員隊伍培訓基地。

3)提升公共實訓基地的科研能力，仿真實訓裝置建設及運行過程中出現的各類問題，可以為學校教師提供研究課題，通過各種改進方案的提出、實施，提升教師教科研能力。

4)提升公共實訓基地的社會服務功能，建成實訓裝置，可以為企業中高級工、技師等多層次、多工種提供技能培訓，進一步擴大學校知名度，增強學校的社會服務功能。

5)奠定學校在全國同類院校中的領先地位，實訓課題的建成，填補了我國化工職業技能培訓在流程級、規模化實訓裝置方面的空白，奠定了學校在全國同類院校中的領先地位，為學校在進一步創新人才培養模式、促進產學研結合、提高專業建設水平、彰顯特色等方面提供了有力的保障，同時為學校成為國家級示范性高級技工學校提供強有力的支撐。

5 結語

化工DCS仿真操作實訓是現代企業化工操作工人必須掌握的專業技能，也是化工操作工進行鑒定的必不可少的技能項目。所以開發化工生產裝置DCS模擬生產操作實訓模塊課題是解決化工高技能人才培訓的問題，提升化工企業操作人員的技能，為化工生產服務，為地方經濟做貢獻。