OTS在環氧氯丙烷裝置中的應用

成洪渠，田毅丹

(濱化集團股份有限公司,山東 濱州 256600)

隨著現代控制技術和調節設備制造技術的快速發展，裝置運行日趨穩定，老員工的技術長期得不到鍛煉，對安全操作的敏感性變得越來越差。而且近幾年氯堿企業員工的流動性變大，技術經驗得不到良好的發展和傳承，導致新裝置員工操作經驗缺乏，在試車過程中容易出現安全事故等問題。

當前化工企業面臨的安全環保形勢越來越嚴峻，員工的績效考核評價體系不完善，不能更好地適應企業的發展[1]。員工的操作培訓水平直接關系到企業生產作業的安全高效運行，進而直接影響企業利潤效益目標的實現。因此，建立高效、動態快速的響應機制，依據自己企業的實際情況開展信息化解決方案，操作員仿真培訓系統(OTS)成為現代化石油化工企業的必然選擇，也成為提升企業競爭力的利器和重要手段。通過仿真技術可以實現全員的開停車操作、事故演練、技能考核、動態優化等功能。環氧氯丙烷裝置是濱化集團股份有限公司自引進OTS系統以來首個受益項目。

1 OTS簡介

Operator Training System(OTS)和DCS一樣，在國外普及率很高，屬于建廠之初的標配。但國內對它的認識程度并不高，而且價格昂貴，目前還沒能得到普及。隨著國內OTS供應商的增多，近年來更多的大中型生產型企業逐漸認識并認可OTS。

OTS起源于計算機流程模擬技術。計算機流程模擬經歷了三代衍變，形成了完善的數據庫系統、復雜而精確的數學模型、設備計算、經濟評價、工況分析和優化等功能。產品有艾斯本技術的Aspen-Plus，英維思的SimSci，霍尼韋爾的UniSim和橫河的OmegaLand等[2]。

操作員培訓系統的核心是仿真模擬技術，即在計算機上仿真模擬化工/石化/煉油等行業各流程的真實生產過程，建立對應的“虛擬工廠”，包含其生產過程及控制邏輯[3]。在此基礎上，實現對工廠過程和控制邏輯的模擬、調整和培訓。

2 環氧氯丙烷項目和配套的OTS組成介紹

2.1 環氧氯丙烷項目簡介

環氧氯丙烷項目分甘油區塊、環氧氯丙烷區塊、焚燒區塊和鹽水區塊4個部分[4]。同樣，OTS也是將環氧氯丙烷項目分為相應的4部分使用。

2.2 OTS的組成

UniSim動態模擬由動態工藝流程模擬軟件UniSim Design (USD) 和仿真DCS軟件UniSim Operation (USO) 2個軟件包組成。

USD用于工藝過程的模擬和控制方案的模擬，USO用于仿真DCS的模擬。動態模擬運行時，USD把工藝計算出來的溫度、壓力、流量、液位等模擬量輸入信號AI和數字量輸入信號DI送到USO的仿真DCS上顯示。同時AO、DO等操作信號從USO仿真DCS上輸出到工藝模型的閥位、泵的開關等，從而形成工藝仿真與DCS仿真的閉環操作。USD和USO的工作方式如圖1所示。

圖1 USD和USO的工作方式Fig. 1 Work mode of USD and USO

環氧氯丙烷項目中操作員仿真培訓系統中的硬件組成：離線OTS仿真培訓仿真系統由12臺計算機組成，包含1臺PKS仿真服務器，1臺工藝模型站, 1臺教師站，8臺PKS內操站和1臺UniSim外操站。

PKS仿真服務器：PKS仿真服務器用于DCS控制方案的組態、運行和DCS人機畫面的組態、運行。

工藝模型站：用于化工裝置穩態工藝模型與動態工藝模型的開發、運行、維護客戶化的裝置模型。仿真工藝模型是動態模擬與優化系統核心。

教師站：用于仿真培訓時，仿真培訓系統的運行、停止、故障設置、人員考核。教員通過USO系統站進行學員培訓管理、設置故障、設定培訓課程、學員表現評定等。系統站同時具有遠程操作功能，可兼作現場站使用，如操作非DCS控制的現場設備，模擬輔助臺，現場盤。操作人員可以通過鼠標點擊來操作面板開關以及聯鎖。

PKS內操站：用于內操作人員的培訓，基于內操站，操作工可以通過HMI畫面進行裝置的開車、停車、故障處理。

UniSim外操站：用于外操的培訓。

3 OTS的使用流程

工程師將環氧氯丙烷項目配套的仿真培訓系統調試完成后交接給項目組，項目組將開停車程序和故障設置添加到系統中，并根據難易程度給定分值，作為員工考核內容。表1和表2分別為某塔器開車程序和故障設置及處理措施。

4 OTS產生的經濟和社會效益

在培訓過程中，員工重新梳理了各個區塊的流程，加深了對項目的認識。DCS操作也達到了老員工的熟練程度，能按照項目組給定的開停車程序順利開停車。關鍵是能在給定的故障下，經過合理的調整，將不穩定狀態調整成穩定狀態，極大地提高了員工的操作水平，避免了裝置開車過程中因為突發狀況而手忙腳亂不知所措的現象，增大了裝置一次開車成功的概率，縮短了新員工成長時間，提高了經濟效益。本裝置含有國內幾個首例，例如：國內首套氧化反應器、國內首套零污染排放循環裝置等。本裝置的成功開車將極大地推動其他裝置的綠色循環改造，使自然環境得到改善，社會效益立竿見影。

表1 某塔器的開車程序Table 1 Start-up procedure of a tower

表2 故障設置及處理措施Table 2 Troubleshooting and solutions

5 結語

濱化集團股份有限公司項目組成員偏向年輕化，且大部分是應屆畢業生，沒有實戰經驗，缺乏理論聯系實際的基礎。但通過仿真培訓系統的使用，員工具備了開停車、處理故障的能力，無形中提高了項目組中各個成員對順利開車的信心，為實際生產奠定了良好的基礎。