仿真系統在污泥處理裝置中的應用分析

院文瑞+王銅+王征兵+王松江

摘 要 中國石油呼和浩特石化公司于2012年對污水處理場建立了仿真培訓系統，其中的污泥處理裝置與實際操作高度仿真，文章對構建該平臺的工具和原理進行簡要介紹，并評價了應用效果。

關鍵詞 仿真；培訓；污泥處理；穩態模擬；模型建立；評價

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0138-01

仿真培訓系統能夠模擬裝置在開工、停工、正常運行操作、突發事故狀態，無需投料，操作時沒有任何生產風險，可以使操作人員在數周之內得到現場工作數年的經驗，作為一種科學的培訓手段，仿真培訓現在已在中國石油多家石化企業的生產裝置中得到廣泛應用[1，2]。

污水處理單元由于其生產過程排水動態不易模擬、自動化程度較差等原因，在石化企業仿真培訓應用較少。中國石油呼和浩特石化公司于2012年委托北京東方仿真控制技術公司對污水處理場建立了仿真培訓系統，在雙方技術人員的配合下，克服難點，完成該項工作，其中的污泥處理裝置與實際操作高度仿真，在培訓中取得了很好的效果。

1 污泥處理裝置仿真系統的建立

1.1 仿真開發工具

針對性開發仿真系統所用平臺工具為“過程仿真系統平臺（PSSP）”及“分析與培訓支撐系統（SATSS）”。

PSSP平臺是基于面向對象的建模與仿真方法的先進仿真系統開發與運行環境體系，其運行環境為標準計算機，支持Microsoft Windows全系列操作系統，可在網或脫網運行。

1.2 污泥處理裝置現狀

呼和浩特石化公司污泥處理裝置主要由污泥濃縮罐、配藥系統、進料泵、加藥泵、污泥離心脫水機、轉運車輛等組成，在整個污水處理場中屬于自動化程度較高的工段。

1.2.1 污泥處理工藝流程

圖1 污泥處理工藝流程圖

1.2.2 仿真系統的模型選擇

通過對工藝流程的分析，將整個污泥處理裝置分為三個

模型：

1）加藥系統。

2）加藥泵、進料泵、刀閘閥操作面板。

3）污泥離心機的操作。

1.3 仿真系統的建立

1.3.1 穩態模擬

針對污泥處理工藝流程，建立的穩態模擬包括：泥水分離參數穩態；加藥系統螺桿輸送機參數穩態；加藥系統抽空器參數穩態；離心機油、水、泥分離參數穩態等。

1）泥水分離參數穩態。泥水分離參數穩態的建立是基于迪克理論，即重力濃縮理論：

Gu=uCi

式中：Gu為下流固體通量，kg/（m2·h）；u為下流流速，即由于底部排泥導致產生的界面下降速度，m/h；Ci為截面的污泥濃度，kg/m3。

2）加藥系統螺旋輸送機參數穩態。螺旋輸送機參數穩態基于推料時間、螺旋輸送機的輸出效率以及輸出轉速等因素：

Fo=fx（t，n，rev）

式中：Fo為螺旋輸送機出料量，kg/h；t為推料時間；n為輸出效率；rev為螺旋機的輸出轉速。

3）加藥系統抽空器參數穩態。抽空器參數穩態基于椎體內藥/水潤濕效率、椎體液位、動力水流量等因數：

Fo=fx（rsxl，HXT，fi）

式中：Fo為抽空器出口流量；rsxl為椎體內潤濕效率；HXT為椎體液位；fi為抽空器動力水流量。

4）離心機油、水、泥分離參數穩態。離心機油、水、泥分離是基于離心力，離心力作為推動力作用于固相：

C=（ωb/g）*（（r1+r2）/2）*G

式中：C為污泥顆粒在離心機內的離心力；ωb為離心機旋轉角速度，ωb=2*π*n/60；n為轉數；r1為離心機轉筒半徑；r2為液相收集池半徑；G為重力。

1.3.2 模型開發

仿真模型建立調試完成后，DCS畫面中的儀表和后臺模型變量以點對點的通訊模式進行數據傳輸，操作人員就可以在計算機上對污泥處理裝置進行相應的開車、停車、事故等模擬操作。例如，加藥系統的推料，點推料按鈕，這個動作就會傳到模型，模型中計算推料的模塊就開始計算推料量。

2 污泥脫水裝置仿真系統應用評價

2.1 與實際操作過程比對

畫面比對：仿真培訓畫面與生產現場的實際工作畫面在操作方式和人際界面、流程、控制組細目、報警畫面等方面高度相似，對生產現場模擬非常逼真，有利于員工融入仿真情景，達到較好的學習效果。

2.2 應用評價

1）全面提高員工操作素質，在日常培訓、開工前強化培訓、轉崗培訓、新入職員工培訓、技能競賽中可以廣泛應用該仿真系統，分階段提高開停車、正常運行狀態下的操作，為500萬擴能改造工程污泥處置裝置順利開工保駕護航。

2）提供準確評價員工能力的平臺，利用高仿真平臺，改變員工技能評價“理論以筆試答卷+實際以口述描述開工過程”的較為落后考試測評方式，用準確而量化的方式對員工進行了評價，能夠為公司進一步選拔人才、重用人才提供了科學的平臺。

3 結論

北京東方仿真控制技術公司為我公司污泥處理裝置設計的仿真培訓系統具有傳統培訓方法所不具備的逼真、高效、安

全[3]等優點，不僅可以提高培訓效果，而且可以大大縮短員工培訓周期，打破了原有現場培訓的地點限制，節省了培訓成本，為呼和浩特石化公司大力開展的“一崗多能”活動提供了平臺，為500萬擴能改造裝置的人才培養建立了良好的平臺。

參考文獻

[1]祈魯梁.水處理工藝與管理使用手冊[M].中國石化出版社，2002.

[2]許國虎.催化裂化裝置仿真系統設計[J].河南化工，2001.

[3]干粉華.煉化裝置仿真培訓系統的建立和評價[J].石油化工技術經濟，2008.endprint