高校教學用壓力容器實物仿真系統

張培民(中國石油大學（華東）機電總廠,山東　東營　257000）

高校教學用壓力容器實物仿真系統

張培民
(中國石油大學（華東）機電總廠,山東東營257000）

摘要：本文通過模擬油氣處理有關工藝流程，并根據壓力容器實際教學特點和培訓需要，制定一套壓力容器仿真模擬流程，即便于學生學習油田油氣處理工藝流程，又可以讓學生自己動手操作壓力容器。能夠讓學員動手實現實際操作項目及處理可能發生的運行故障、事故，從而提高學員的準確判斷運行故障和事故處理的實操能力，具有很高的技術性和實用性。

關鍵詞：油氣處理；壓力容器；仿真；教學

0　引言

隨著油田石化行業生產發展的需要，壓力容器在油田行業的應用越來越廣泛，從事現場作業的人員也越來越多。高校作為培養人才的搖籃，必須加大對大學生現場實際操作的培訓，但從事現場操作危險性高，所以在高校中基本沒有現場實際操作培訓[1]。本文研制開發一套壓力容器實際操作安全培訓仿真系統，本系統專門針對學員培訓而研制開發，重點側重于學員的實際動手和事故應急處理能力，能夠讓學員動手實現實際操作項目及處理可能發生的運行故障、事故，從而提高學員的準確判斷運行故障和事故處理的實操能力，具有很高的技術性和實用性。該系統的應用，將大大減輕現場操作的風險，讓每個學員都有機會參與到實際操作中，使學員的操作更具規范性、標準化，同時可大大提高學員的動手能力和事故處理能力，增強其安全意識[2]。

1　設計方案

考察一些大型采油廠的工藝流程，并根據壓力容器實際教學特點和培訓需要，制定一套壓力容器仿真模擬流程，即便于學生理解工作流程，又可以讓學生自己動手操作壓力容器。壓力容器仿真模擬系統分為兩大部分：計量站-聯合站流程教學模擬沙盤、壓力容器仿真。模擬沙盤的流程走向實現聲光展示，并能夠分階段遙控展示，更加直觀的觀察工藝流程。沙盤模型建設為移動式。模擬仿真壓力容器實際操作將壓力容器等比例縮小，其中包含三相分離器、電脫水器、單井計量裝置等。

計量站-聯合站教學模擬沙盤。教學模擬沙盤由計量站和聯合站流程兩部分組成，系統結構框圖如圖1[2]所示。

圖1　計量站-聯合站教學模擬沙盤基本流程

教學模擬沙盤通過演示計量站與聯合站工藝流程圖，讓學員對涉及到的油田常見壓力容器進行學習認識理解，讓其對壓力容器的結構，原理功能有清晰的認識。沙盤模型三維圖如圖2、3所示。

沙盤思路：根據計量站和聯合站工藝流程圖，在計量站和聯合站內分別設置5個流程。所以，在沙盤中各種不同流程的管線以不同顏色的透明材料制作，在管內安裝電發光體（用以顯示某流程流動位置）。各閥門儀表按實物比例縮小，在沙盤前方45°方向設置控制盤，控制盤上安裝16個控制按鈕，需要演示那口油井來由和那個計量流程，就按那個按鈕，并且都是燈光顯示。

計量站沙盤和聯合站沙盤模型制作要點：（1）沙盤中各種不同流程的管線以不同顏色的透明材料制作；（2）管道大小尺寸按確定后技術要求精確制作；（3）電源控制按技術要求用按鍵控制對應顏色燈光；（4）沙盤材料：基座由鋼架外包鋁塑板，模型、管線為有機玻璃，附件為工程塑料，流程顯示為LED燈。

2　壓力容器實物仿真

圖2　計量站教學模擬沙盤三維圖

圖3　聯合站教學模擬沙盤三維圖

（1）實物仿真概述。實物仿真系統由按比例縮小的壓力容器實物模型及Φ20的管子和閥門組成。共有2個模型；（2）三相分離器。三相分離器為油氣田生產過程中必不可少的壓力容器，主要是將油氣水三項進行初步分離。實物模型主體尺寸（2.2x0.53x0.53m3），其管線用直徑為Φ20普通管，閥門口徑Φ20，模型板厚4mm。內部圖及外型圖如圖4、5；（3）立式計量分離器。立式計量分離器為油氣田生產過程中必不可少的壓力容器，主要是將氣液兩項進行初步分離后對氣和液體進行分別計量。實物模型尺寸（1.3x0.53x2.2m3），其管線用直徑為Φ20普通管，閥門口徑Φ20，模型板厚4mm。外型圖如圖6。

3　結束語

圖4　三相分離器內部圖

圖5　三相分離器外型圖

圖6　計量分離器外型圖

壓力容器仿真模擬系統是一套專門針對學員培訓而研制開發的系統，重點側重于學員的實際動手和事故應急處理能力[3]。通過油氣處理主要流程模擬及主要壓力容器模型，能夠讓學員直觀學習到壓力容器操作及流程切換，從而提高學員的實操能力，具有很高的技術性和實用性。該系統的應用，將大大減輕企業的負擔和損失，降低培訓費用，縮短培訓時間，使學員的操作更具規范性、標準化，同時可大大提高學員的動手能力和事故處理能力，增強其安全意識。

參考文獻：

[1]張華軍.虛擬仿真技術在油田采油生產崗位培訓中的應用[J].中國石油和化工,2009(09).

[2]張洪,何世先.如何做好壓力容器操作人員的安全技術培訓[J].瀘天化科技,2011(02):160-161.

[3]呂國誠,戚洪彬.新形勢下開放性實驗的安全教育[J].教育教學論壇,2012(01):122.