仿真系統(tǒng)在污泥處理裝置中的應(yīng)用分析

院文瑞+王銅+王征兵+王松江

摘 要 中國(guó)石油呼和浩特石化公司于2012年對(duì)污水處理場(chǎng)建立了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其中的污泥處理裝置與實(shí)際操作高度仿真，文章對(duì)構(gòu)建該平臺(tái)的工具和原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，并評(píng)價(jià)了應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞 仿真；培訓(xùn)；污泥處理；穩(wěn)態(tài)模擬；模型建立；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0138-01

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠模擬裝置在開(kāi)工、停工、正常運(yùn)行操作、突發(fā)事故狀態(tài)，無(wú)需投料，操作時(shí)沒(méi)有任何生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，可以使操作人員在數(shù)周之內(nèi)得到現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)年的經(jīng)驗(yàn)，作為一種科學(xué)的培訓(xùn)手段，仿真培訓(xùn)現(xiàn)在已在中國(guó)石油多家石化企業(yè)的生產(chǎn)裝置中得到廣泛應(yīng)用[1，2]。

污水處理單元由于其生產(chǎn)過(guò)程排水動(dòng)態(tài)不易模擬、自動(dòng)化程度較差等原因，在石化企業(yè)仿真培訓(xùn)應(yīng)用較少。中國(guó)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(shù)公司對(duì)污水處理場(chǎng)建立了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，在雙方技術(shù)人員的配合下，克服難點(diǎn)，完成該項(xiàng)工作，其中的污泥處理裝置與實(shí)際操作高度仿真，在培訓(xùn)中取得了很好的效果。

1 污泥處理裝置仿真系統(tǒng)的建立

1.1 仿真開(kāi)發(fā)工具

針對(duì)性開(kāi)發(fā)仿真系統(tǒng)所用平臺(tái)工具為“過(guò)程仿真系統(tǒng)平臺(tái)（PSSP）”及“分析與培訓(xùn)支撐系統(tǒng)（SATSS）”。

PSSP平臺(tái)是基于面向?qū)ο蟮慕Ｅc仿真方法的先進(jìn)仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與運(yùn)行環(huán)境體系，其運(yùn)行環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)，支持Microsoft Windows全系列操作系統(tǒng)，可在網(wǎng)或脫網(wǎng)運(yùn)行。

1.2 污泥處理裝置現(xiàn)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(tǒng)、進(jìn)料泵、加藥泵、污泥離心脫水機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)車輛等組成，在整個(gè)污水處理場(chǎng)中屬于自動(dòng)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(tǒng)的模型選擇

通過(guò)對(duì)工藝流程的分析，將整個(gè)污泥處理裝置分為三個(gè)

模型：

1）加藥系統(tǒng)。

2）加藥泵、進(jìn)料泵、刀閘閥操作面板。

3）污泥離心機(jī)的操作。

1.3 仿真系統(tǒng)的建立

1.3.1 穩(wěn)態(tài)模擬

針對(duì)污泥處理工藝流程，建立的穩(wěn)態(tài)模擬包括：泥水分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)；加藥系統(tǒng)螺桿輸送機(jī)參數(shù)穩(wěn)態(tài)；加藥系統(tǒng)抽空器參數(shù)穩(wěn)態(tài)；離心機(jī)油、水、泥分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)等。

1）泥水分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)。泥水分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)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(dǎo)致產(chǎn)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(tǒng)螺旋輸送機(jī)參數(shù)穩(wěn)態(tài)。螺旋輸送機(jī)參數(shù)穩(wěn)態(tài)基于推料時(shí)間、螺旋輸送機(jī)的輸出效率以及輸出轉(zhuǎn)速等因素：

Fo=fx（t，n，rev）

式中：Fo為螺旋輸送機(jī)出料量，kg/h；t為推料時(shí)間；n為輸出效率；rev為螺旋機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。

3）加藥系統(tǒng)抽空器參數(shù)穩(wěn)態(tài)。抽空器參數(shù)穩(wěn)態(tài)基于椎體內(nèi)藥/水潤(rùn)濕效率、椎體液位、動(dòng)力水流量等因數(shù)：

Fo=fx（rsxl，HXT，fi）

式中：Fo為抽空器出口流量；rsxl為椎體內(nèi)潤(rùn)濕效率；HXT為椎體液位；fi為抽空器動(dòng)力水流量。

4）離心機(jī)油、水、泥分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)。離心機(jī)油、水、泥分離是基于離心力，離心力作為推動(dòng)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(jī)內(nèi)的離心力；ωb為離心機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度，ωb=2*π*n/60；n為轉(zhuǎn)數(shù)；r1為離心機(jī)轉(zhuǎn)筒半徑；r2為液相收集池半徑；G為重力。

1.3.2 模型開(kāi)發(fā)

仿真模型建立調(diào)試完成后，DCS畫面中的儀表和后臺(tái)模型變量以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，操作人員就可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)污泥處理裝置進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)車、停車、事故等模擬操作。例如，加藥系統(tǒng)的推料，點(diǎn)推料按鈕，這個(gè)動(dòng)作就會(huì)傳到模型，模型中計(jì)算推料的模塊就開(kāi)始計(jì)算推料量。

2 污泥脫水裝置仿真系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)價(jià)

2.1 與實(shí)際操作過(guò)程比對(duì)

畫面比對(duì)：仿真培訓(xùn)畫面與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作畫面在操作方式和人際界面、流程、控制組細(xì)目、報(bào)警畫面等方面高度相似，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)模擬非常逼真，有利于員工融入仿真情景，達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

2.2 應(yīng)用評(píng)價(jià)

1）全面提高員工操作素質(zhì)，在日常培訓(xùn)、開(kāi)工前強(qiáng)化培訓(xùn)、轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)、新入職員工培訓(xùn)、技能競(jìng)賽中可以廣泛應(yīng)用該仿真系統(tǒng)，分階段提高開(kāi)停車、正常運(yùn)行狀態(tài)下的操作，為500萬(wàn)擴(kuò)能改造工程污泥處置裝置順利開(kāi)工保駕護(hù)航。

2）提供準(zhǔn)確評(píng)價(jià)員工能力的平臺(tái)，利用高仿真平臺(tái)，改變員工技能評(píng)價(jià)“理論以筆試答卷+實(shí)際以口述描述開(kāi)工過(guò)程”的較為落后考試測(cè)評(píng)方式，用準(zhǔn)確而量化的方式對(duì)員工進(jìn)行了評(píng)價(jià)，能夠?yàn)楣具M(jìn)一步選拔人才、重用人才提供了科學(xué)的平臺(tái)。

3 結(jié)論

北京東方仿真控制技術(shù)公司為我公司污泥處理裝置設(shè)計(jì)的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)具有傳統(tǒng)培訓(xùn)方法所不具備的逼真、高效、安

全[3]等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以提高培訓(xùn)效果，而且可以大大縮短員工培訓(xùn)周期，打破了原有現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)的地點(diǎn)限制，節(jié)省了培訓(xùn)成本，為呼和浩特石化公司大力開(kāi)展的“一崗多能”活動(dòng)提供了平臺(tái)，為500萬(wàn)擴(kuò)能改造裝置的人才培養(yǎng)建立了良好的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

[1]祈魯梁.水處理工藝與管理使用手冊(cè)[M].中國(guó)石化出版社，2002.

[2]許國(guó)虎.催化裂化裝置仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].河南化工，2001.

[3]干粉華.煉化裝置仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立和評(píng)價(jià)[J].石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2008.endprint