安全仿真系統(tǒng)在天然氣處理裝置中的應用

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)和技術人員的技能培訓一直十分重視，為提高公司培訓水平，豐富員工培訓形式，天然氣公司將安全仿真系統(tǒng)引用到培訓工作之中，該系統(tǒng)是以天然氣處理站進口LPG裝置為背景，以現(xiàn)場實際操作為原型，通過三維虛擬技術將裝置的生產(chǎn)、操作、應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、日常操作考核、應急演練等操作。實踐證明，該軟件性能可靠，仿真性強，該系統(tǒng)的應用對于天然氣處理站實際生產(chǎn)及員工培訓方面取得了很好的實際效果。

三維仿真 ；培訓

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，單位在對新員工進行操作規(guī)程、故障處理、應急預案、危險點源等培訓時，以前多采用書面材料培訓形式，由于內(nèi)容繁雜、文字枯燥、針對性不強，且培訓者無法身臨真實現(xiàn)場操作，培訓效果無法令人滿意。

1 安全仿真系統(tǒng)的開發(fā)研究

為不斷豐富員工培訓形式，提高培訓效果，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計算機應用技術有限公司共同開發(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、日常操作考核（含操作規(guī)程、應急故障事故設置和處理）、應急演練等操作。

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。主要包括壓縮機組（進口壓縮機組、國產(chǎn)壓縮機組）、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）、應急預案、危險點源、故障設置和處理、參數(shù)變化調整模擬顯示等。

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個應急預案、22個故障處理，以及全部危險點源進行模擬，還有針對上述內(nèi)容設計的培訓考核模塊。

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

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

③模擬技術要求。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的輔助裝置的指定操作步驟。模擬生產(chǎn)數(shù)據(jù)應與實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)一致。在培訓階段，仿真系統(tǒng)計算的主要變量值與設計值的誤差應在±3%的誤差范圍內(nèi)。

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

（3）培訓考核評分系統(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、設備操作步驟圖文提示，教學模擬演示，培訓考核測試等。

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，評分報表詳細列出了學員考試的綜合信息。

3 安全仿真系統(tǒng)的應用

該系統(tǒng)主要應用于員工培訓和員工考核，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練模式和考核模式，由于該系統(tǒng)具有極好的可重復性操作的特點，該系統(tǒng)較常規(guī)培訓模式具有較大的優(yōu)勢。

（1）員工培訓 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，在培訓模式中，如有需要可以有正常操作語音提示，工藝、設備操作步驟圖文提示等方式伴隨，以引導員工進行正確操作，當熟練后可進行考評模式自己獨立進行操作，每次操作后可獲得相應的得分。對于復雜的操作，可通過聯(lián)機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)可選擇對應的崗位，隨機得到相應的考題，考試完成后，系統(tǒng)依據(jù)員工操作質量、報警情況、操作步驟等進行自動打分，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，還可模擬反映正常、瞬間、事故、事故后的參數(shù)及后果。

檢驗控制設計方案：應用仿真系統(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)一段時間的培訓后，可嚴格按照操作規(guī)程安全、高效地完成裝置、設備開車，并在提高操作關聯(lián)性影響及后果認識方面有顯著的進步。

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