化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)踐

常蔓麗（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅　天水　741025）

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化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)踐

常蔓麗
（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,甘肅天水741025）

摘 要：以培養(yǎng)和提高化工類學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，推動(dòng)化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)踐為目標(biāo)，在對(duì)化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行基本概述的基礎(chǔ)上，簡要闡述了化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)的必要性，結(jié)合流程級(jí)煤制甲醇仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)例對(duì)其具體內(nèi)容進(jìn)行分析，最后提出改進(jìn)化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐的教學(xué)措施。

關(guān)鍵詞：化工專業(yè)；仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；建設(shè)

1　化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概述

化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)就是通過有機(jī)結(jié)合小型半實(shí)物流程裝置、微機(jī)控制系統(tǒng)與全數(shù)字仿真技術(shù),對(duì)工廠開車、停車、正常運(yùn)行和各種事故狀態(tài)進(jìn)行高仿真逼真的模擬,此系統(tǒng)可全工況操作、真實(shí)感強(qiáng)、無需投料、危險(xiǎn)性低，能節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)用，提高培訓(xùn)效率高等。基于此種真實(shí)的模擬場(chǎng)景，學(xué)生既能夠達(dá)到未來專業(yè)崗位對(duì)基本技能的要求，又能提高綜合素質(zhì)。在當(dāng)前的教學(xué)環(huán)境中，化學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)被應(yīng)用到很多化工技校、中專、高職院校，能夠達(dá)到相關(guān)院校鍛煉提高學(xué)生專業(yè)應(yīng)用技能、實(shí)現(xiàn)應(yīng)用性人才的培養(yǎng)的目的。

2　化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)的必要性

2.1是化工生產(chǎn)實(shí)際操作過程對(duì)培養(yǎng)在校學(xué)生能力的要求

化工生產(chǎn)過程具有流程復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、操作單元多、設(shè)備密閉不透明的特點(diǎn)，同時(shí)化工行業(yè)存在有毒、易燃、易爆、高溫、高壓等不安全因素，且化工生產(chǎn)過程具有朝連續(xù)化和大型化方向發(fā)展的趨勢(shì)。因此，為了讓在校學(xué)生走到工作崗位時(shí)，能具備更高的專業(yè)技能，適應(yīng)化工生產(chǎn)實(shí)際操作過程的要求，就必須加強(qiáng)化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)，讓學(xué)生在親自操作和實(shí)踐中掌握有關(guān)化工生產(chǎn)過程的專業(yè)技術(shù)。

2.2能滿足相關(guān)院校加強(qiáng)化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需要

在相關(guān)院校中，現(xiàn)有的綜合實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所嚴(yán)重不足、設(shè)備裝置陳舊、裝備臺(tái)套數(shù)少已成為普遍問題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的要求。雖然很多院校都開設(shè)了化工仿真(僅通過軟件運(yùn)行)實(shí)訓(xùn)，但是在結(jié)合實(shí)物與仿真實(shí)踐方面，尤其與流程級(jí)的實(shí)物與仿真技術(shù)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)非常少。仿真實(shí)訓(xùn)能夠讓培訓(xùn)人員在數(shù)周之內(nèi)獲得和在現(xiàn)場(chǎng)工作2～5年相同的經(jīng)驗(yàn)。基于此，為了滿足相關(guān)院校加強(qiáng)化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需要，應(yīng)該大力建設(shè)流程級(jí)的化工仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，以幫助學(xué)生形成有利于化工類的大工程觀。

3　化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容與步驟的實(shí)例分析

3.1案例概況

此煤化工企業(yè)位于河南，煤制甲醇的工業(yè)生產(chǎn)使本案例的背景，此套煤制甲醇的冷態(tài)模擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是由多家公司和企業(yè)共同建成的。此仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的具體背景是年產(chǎn)10萬噸甲醇生產(chǎn)，建成的這套甲醇生產(chǎn)冷模系統(tǒng)比例約1∶10；同時(shí)具備配套的仿真軟件即開發(fā)煤制甲醇(包括從造氣凈化、甲醇合成到甲醇精制)軟件；建成的中控室與工廠完全類似；實(shí)現(xiàn)從開車、生產(chǎn)、停車、故障處理等系列過程的全面真實(shí)模擬。此類系統(tǒng)在國內(nèi)較為少見，因此，為了確保實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目獲得成功，必須仔細(xì)調(diào)研甲醇工業(yè)生產(chǎn)背景，設(shè)計(jì)完善的生產(chǎn)流程；按照實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)總體要求，讓專家對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行探討，最終得到一個(gè)科學(xué)合理的方案。圖1是此工程的包括軟件開發(fā)、設(shè)備加工以及控制系統(tǒng)采購、安裝調(diào)試的建設(shè)流程。

3.2流程級(jí)煤制甲醇仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）對(duì)精密制造的不銹鋼煤制甲醇全流程設(shè)備、精致的設(shè)備框架系統(tǒng)、控制閥門、手動(dòng)閥門等進(jìn)行適當(dāng)比例的縮小，在系統(tǒng)中體現(xiàn)出了實(shí)際裝置的全部三維空間分布實(shí)體概念；（2）將與真實(shí)DCS一致的仿真DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用其中，讓模擬出的化工生產(chǎn)操作控制模式、方法與環(huán)境更加真實(shí)；（3）全面培訓(xùn)學(xué)生的各方面能力，對(duì)實(shí)際裝置的每個(gè)環(huán)節(jié)達(dá)到真實(shí)模擬；（4）可將局部可視結(jié)構(gòu)設(shè)置在填料塔、板式塔、換熱器、流體輸送等設(shè)備中。

3.3流程級(jí)煤制甲醇實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用建議

流程級(jí)煤制甲醇實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)投入較大，對(duì)高校來說是巨大的費(fèi)用，同時(shí)該系統(tǒng)系統(tǒng)流程長、設(shè)備眾多、培訓(xùn)耗時(shí)、國內(nèi)可借鑒實(shí)例少，如何更好的管理該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，更是一個(gè)難題。因此，在使用化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)時(shí)要做到：針對(duì)不同的培訓(xùn)項(xiàng)目制定實(shí)訓(xùn)計(jì)劃，讓實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)更加規(guī)范；同時(shí)可以結(jié)合相關(guān)企業(yè)，利用對(duì)企業(yè)職工進(jìn)行培訓(xùn)，可獲得相關(guān)經(jīng)濟(jì)利益為再次開發(fā)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)提供支持。

圖1　仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)流程

4　改進(jìn)化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐的教學(xué)措施

與化工專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)相關(guān)的院校，其教學(xué)質(zhì)量對(duì)學(xué)生創(chuàng)造能力和思維能力、實(shí)踐能力等有直接的影響。在實(shí)際的教學(xué)過程中，將重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)室改革上，不斷充實(shí)仿真教學(xué)內(nèi)容；堅(jiān)持“理實(shí)一體化”，厘清理論知識(shí)、單元操作實(shí)訓(xùn)、下廠實(shí)習(xí)與化工仿真實(shí)訓(xùn)間的關(guān)系，并使其成為有機(jī)的整體，讓教學(xué)獲得更大的效果；在教學(xué)手段方面，要在提高指導(dǎo)教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)手段的完善提出更高的要求；最后同樣重要的是要建立一套評(píng)價(jià)體系，科學(xué)合理的對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核。

5　結(jié)語

將化工仿真技術(shù)應(yīng)用到化工專業(yè)的教學(xué)當(dāng)中去，能使教學(xué)水平大大提高，使教學(xué)環(huán)境得到改善，使學(xué)生的專業(yè)技能得到質(zhì)的提升。探討化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)踐，是推動(dòng)相關(guān)院校化工專業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的必要步驟，在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中，要不斷尋求新的科學(xué)的教學(xué)方式，并結(jié)合具體案例，讓學(xué)生深入到化工流程級(jí)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中去，獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.030