新型化工實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

1、T—ee五面而西1墨互▲義氍以A’共的化rJ‘生產(chǎn)流艉為；籪奉，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臎]計(jì)剪放，雕以仿真船洲軟件，并對(duì)設(shè)備fll；ifi‘道進(jìn)行巧妙的iJt邴結(jié)構(gòu)收造，使’其訓(xùn)產(chǎn)tlfll1釘單厄操作齊令、T芝技術(shù)咒進(jìn)、體班觀代化的過徉門動(dòng)拄；t；lj刪念、尢旭險(xiǎn)、尢污染、低能牦、低成奉、投資竹、維擴(kuò)，尚單等特點(diǎn)。新型化工實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)文l郭霞飛根據(jù)教育部關(guān)于職業(yè)教育的若干意見，各類職業(yè)技術(shù)院校面臨著兩個(gè)主要的任務(wù)：第一，將學(xué)生培養(yǎng)成合格的技術(shù)工人

2、，滿足現(xiàn)代企業(yè)的需要。由于化工、石化和煉油企業(yè)多，裝置種類繁雜，學(xué)生分配的選擇也多，所以要求學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)性比較強(qiáng)。第二，和企業(yè)聯(lián)合，結(jié)合行業(yè)特色，建立中國一流的化工技術(shù)工人崗位培訓(xùn)基地，滿足企業(yè)員工崗位再培訓(xùn)的需要。為此，高職、高專、高等院校相關(guān)專業(yè)的教師們一直期待著一種理想的多功能化工系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品，這種產(chǎn)品能夠兼容多種典型的化工流程，具有工業(yè)級(jí)規(guī)模精準(zhǔn)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性，危險(xiǎn)性最低(甚至沒有危險(xiǎn))，無污染，不消耗物料，消耗最少的能源

3、，投資省、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低等。為達(dá)成以上的產(chǎn)品性能，我公司在為國內(nèi)幾十所大學(xué)和專業(yè)技術(shù)學(xué)校的大型綜合實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)中進(jìn)行了有益的探索。選擇大型現(xiàn)代化真實(shí)的化工廠生產(chǎn)流程為藍(lán)本進(jìn)行實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)剪裁大型現(xiàn)代化的真實(shí)生產(chǎn)流程具有單元操作齊全、工藝技術(shù)先進(jìn)、工藝過程復(fù)雜、能體現(xiàn)現(xiàn)代化的過程自動(dòng)控制理念等?？梢宰寣W(xué)生了解先進(jìn)的主流的工藝技術(shù)；可以幫助學(xué)生建立完整的現(xiàn)代化大型化工廠的感性認(rèn)識(shí)；可以培養(yǎng)學(xué)員對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)知能力，培養(yǎng)學(xué)員在處理復(fù)

4、雜系統(tǒng)工作中的合作精神98o中闔高軒哉#疊業(yè)201203和協(xié)調(diào)能力，掌握復(fù)雜系統(tǒng)的開停車、非正常工況的處理、尤其是在事故狀態(tài)下的緊急處理能力；可以對(duì)學(xué)員進(jìn)行各種化工單元的操作訓(xùn)練；可以讓學(xué)生掌握現(xiàn)代化工企業(yè)中普遍使用的DCS操作系統(tǒng)、EPA現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等現(xiàn)代化的系統(tǒng)操作控制技術(shù)。當(dāng)然在設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品中也不能照搬工業(yè)流程，對(duì)工業(yè)流程的一些細(xì)節(jié)有必要進(jìn)行合理的剪裁和豐富。例如，工廠中為了充分利用系統(tǒng)本身的能量，往往會(huì)使用數(shù)量很多的換熱器，而且

5、這蝗換熱器往往都是同樣形式的換熱器，對(duì)此在不違反設(shè)計(jì)大原則的前提下我們會(huì)減少換熱器的總數(shù)，增加換熱器的種類，讓學(xué)生盡可能多地認(rèn)識(shí)各種換熱器并掌握它們的操作要領(lǐng)。對(duì)檢測(cè)儀表的處理方法也是類似，通過這樣的設(shè)計(jì)剪裁后，使實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的教學(xué)功能大大增強(qiáng)了，同時(shí)也不失對(duì)原工藝的學(xué)習(xí)。半實(shí)物仿真工廠和仿真軟件相結(jié)合。保證實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的安全、環(huán)保和低成本運(yùn)行化工廠都具有易燃、易爆、有毒、有害的特點(diǎn)，如果讓學(xué)員在有真實(shí)物料系統(tǒng)的化工裝置中進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，勢(shì)必會(huì)有

6、火災(zāi)、爆炸、中毒等惡性事故的擔(dān)憂，半實(shí)物仿真工廠和仿真軟件的引入使實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品從根本上解決了此類隱憂。萬方數(shù)據(jù)Technology飛雹再平A文幣以1實(shí)(10化LI生產(chǎn)!l11).J始午，進(jìn)行j芷勻的設(shè)計(jì)剪裁，內(nèi)l:以仿且J汗iJiI軟件，并對(duì)設(shè)備和|竹i且i莊村巧協(xié)的[1才~i~t8向儀邊電1史實(shí)iJill占:Ift“l(fā)1f單Jl性作齊全、工藝技術(shù)jUJl、1本f見圳代化的j立押tldJr!t，I]JI!!念、元也!:.t:、尤~l~、低能

7、花、flU點(diǎn)半i、投資r)、維護(hù)fl~J:在等特點(diǎn)新型化工實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)文|郭霞飛根據(jù)教育部關(guān)于職業(yè)教育的若干意見，和協(xié)調(diào)能力，掌握復(fù)雜系統(tǒng)的開停車、非正各類職業(yè)技術(shù)院校面臨著兩個(gè)主要的任務(wù):常工況的處理、尤其是在事故狀態(tài)下的緊急第一，將學(xué)生培養(yǎng)成合格的技術(shù)工人，滿足處理能力可以對(duì)學(xué)員進(jìn)行各種化工單元的現(xiàn)代企業(yè)的需要。由于化工、石化和煉袖企操作訓(xùn)練可以讓學(xué)生掌握現(xiàn)代化工企業(yè)中業(yè)多，裝置種類繁雜，學(xué)生分配的選擇也普遍使用的DCS操作系統(tǒng)、

8、EPA現(xiàn)場(chǎng)總線技多，所以要求學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)性比較強(qiáng)。術(shù)等現(xiàn)代化的系統(tǒng)操作控制技術(shù)。第二，和企業(yè)聯(lián)合，結(jié)合行業(yè)特色，建立中當(dāng)然在設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品中也不能照搬工業(yè)國→流的化工技術(shù)工人崗位培訓(xùn)基地，滿足流程，對(duì)工業(yè)流程的一些細(xì)節(jié)有必要進(jìn)行合企業(yè)員工崗位再培訓(xùn)的需要。為此，高職、理的剪裁和豐富。例如，工廠中為了充分利高專、高等院校相關(guān)專業(yè)的教師們一直期待用系統(tǒng)本身的能量，往往會(huì)使用數(shù)量很多的著，種理想的多功能化工系統(tǒng)賣訓(xùn)產(chǎn)品，這換熱器，而且這些換

9、熱器往往都是同樣形式種產(chǎn)品能夠兼容多種典型的化工流程，具有的換熱器，對(duì)此在不違反設(shè)計(jì)大原則的前提工業(yè)級(jí)規(guī)模精準(zhǔn)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性，危險(xiǎn)性最下我們會(huì)減少換熱器的總數(shù)，增加換熱器的低(甚至沒合危險(xiǎn))，無污染，不泊運(yùn)物料，種類，讓學(xué)生盡可能多地認(rèn)識(shí)各種換熱器并消耗最少的能源，投資省、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低掌握它們的操作要領(lǐng)。對(duì)檢測(cè)l儀表的處理方等。為達(dá)成以上的產(chǎn)品性能，我公司在為國內(nèi)幾十所大學(xué)和專業(yè)技術(shù)學(xué)校的大型綜合實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)中進(jìn)行了有益的探

10、索回選擇大型現(xiàn)代化真實(shí)的化工廠生產(chǎn)流程為藍(lán)本進(jìn)行實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)剪裁大型現(xiàn)代化的真實(shí)生產(chǎn)流程具有單元操作齊全、士藝技術(shù)先進(jìn)、工藝過程復(fù)雜、能休現(xiàn)現(xiàn)代化的過程自動(dòng)控制理念等。可以讓學(xué)生了解先進(jìn)的主流的工藝技術(shù)可以幫助學(xué)生建立完整的現(xiàn)代化大型化工廠的感性認(rèn)識(shí)，可以培養(yǎng)學(xué)員對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)知能力，培養(yǎng)學(xué)員在處理復(fù)雜系統(tǒng)工作中的合作精沖“。中唱晶街戰(zhàn)機(jī)業(yè)201203法也是類似，通過這樣的設(shè)計(jì)剪裁后，使實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的教擎功能大大增強(qiáng)了，同時(shí)也不失對(duì)原士藝

11、的學(xué)習(xí)。半實(shí)物仿童工廠和仿真軟件相結(jié)合，保證實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品的安全、環(huán)保和低成本應(yīng)行化工廠都具有易燃、易爆、手王毒、有害的特點(diǎn)，如果讓學(xué)員在有真實(shí)物料系統(tǒng)的化士裝置中進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練，勢(shì)必會(huì)有火災(zāi)、爆炸、中毒等惡性事故的擔(dān)憂，半實(shí)物仿真工廠和仿真軟件的引人使實(shí)訓(xùn)產(chǎn)品從根本上解決了此類隱憂。半實(shí)物仿真工廠的設(shè)備與真實(shí)設(shè)備在外形上是一致的，設(shè)備尺寸一般按10：1縮微，這樣既可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的幾何空間概念的把握和對(duì)操作設(shè)備和部件的操作力度、動(dòng)態(tài)

12、時(shí)機(jī)的把握，保證實(shí)訓(xùn)的教學(xué)功能，又使仿真工廠的有效占地比較經(jīng)濟(jì)合理，一次性硬件投資不會(huì)太大。半實(shí)物仿真工廠選擇水代替液體物料，用空氣代替氣體物料，用石英砂代替固體物料，這些替代物料在運(yùn)行過程中性能穩(wěn)定，水和石英砂還可以循環(huán)使用，物料安全穩(wěn)定并且低成本。仿真軟件可以模擬真實(shí)的化工過程，再現(xiàn)過程數(shù)據(jù)，可以實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)操作和中控室DCS控制，操作信號(hào)將實(shí)時(shí)進(jìn)人仿真軟件系統(tǒng)，仿真軟件經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，得出新狀態(tài)下的溫度、壓力或流量、液位等系統(tǒng)參數(shù)

13、值。仿真軟件還可以借助于復(fù)雜的附加控制系統(tǒng)和流程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種物理化學(xué)現(xiàn)象和事故現(xiàn)象的模擬再現(xiàn)?？梢栽谟邢薜慕虒W(xué)時(shí)空內(nèi)實(shí)現(xiàn)更火的教學(xué)功能。精巧的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)。極大地節(jié)約實(shí)訓(xùn)運(yùn)行成本。縮短操作響應(yīng)時(shí)間半實(shí)物仿真工廠的設(shè)備尺寸根據(jù)實(shí)際設(shè)備的尺寸按10：l的比例作縮微處理的，縮小后的設(shè)備外形能滿足規(guī)?；?、工業(yè)級(jí)的感官要求，但是在實(shí)際使用過程中縮小后的設(shè)備仍然覺得尺寸太大，操作響應(yīng)時(shí)間太長，使用的替代物料投入量也嫌過多，為了克服這些缺點(diǎn)又不影響外觀尺

14、寸，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采取了精巧的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)，例如，管道和儲(chǔ)槽的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)如圖l所示：叫管道內(nèi)縮結(jié)構(gòu)儲(chǔ)糟內(nèi)縮結(jié)構(gòu)圖1替代物料在管道的內(nèi)管中流動(dòng)，到儲(chǔ)槽的有效容積內(nèi)儲(chǔ)存，采用了這樣的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)后，替代物料的用量大大減少了，而且操作響應(yīng)時(shí)間也縮短了很多。有利于提高仿真操作培訓(xùn)的效率。其他類管道的設(shè)備可以采取類似管道內(nèi)縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，類儲(chǔ)槽的設(shè)備采取儲(chǔ)槽內(nèi)縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。動(dòng)設(shè)備半真運(yùn)行。降低動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)成本動(dòng)設(shè)備半真運(yùn)行概念有兩個(gè)層次：第一，動(dòng)設(shè)備電機(jī)是真

15、實(shí)運(yùn)行的，但是通過對(duì)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改造，使動(dòng)設(shè)備的始終處于零負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。第二，動(dòng)設(shè)備只是一個(gè)模型，在DCS界面上顯示其運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)配有模擬聲音，營造動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境聲音效果。由于儲(chǔ)槽、類儲(chǔ)槽、管道、類管道都采取了內(nèi)縮結(jié)構(gòu)，增壓泵的需求量大大減少了，現(xiàn)場(chǎng)的許多化工用泵可以不投用，為了取得最佳的仿真效果，最大限度地降低仿真工廠的運(yùn)行和維護(hù)成本，在設(shè)計(jì)中采取了動(dòng)設(shè)備半真運(yùn)行的設(shè)計(jì)手段，實(shí)踐結(jié)果表明能收到預(yù)期的效果。多種設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于半實(shí)物

16、仿真工廠的設(shè)計(jì)開發(fā)，使仿真工廠具有工業(yè)級(jí)的尺寸感官效果，真實(shí)的三維空間位置，真實(shí)的操作力度，實(shí)現(xiàn)了集多種教學(xué)和實(shí)訓(xùn)功能于一身、全工況可操作、無需真實(shí)物料投入、沒有產(chǎn)物和副產(chǎn)物、維修簡(jiǎn)單、節(jié)能、安全、環(huán)保投資省見效快的優(yōu)點(diǎn)。到目前為止我公司已經(jīng)成功開發(fā)了煤制合成氨、煤制甲醇、合成尿素、石油常減壓催化裂化和硅酸鹽水泥生產(chǎn)等大型的現(xiàn)代化半實(shí)物仿真工廠。0(作者供職于浙江中控科教儀器設(shè)備有限公司)參考文麓：【1J教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教

17、學(xué)質(zhì)量的若干意見【G]教高f2006]116號(hào)，2006擔(dān)]吳重光夏迎春，納永良。張衛(wèi)華莪國石油化工仿真技術(shù)20年戚就與發(fā)展[J】系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)200921【11)，lL2012030中闔高新拄術(shù)企業(yè)99萬方數(shù)據(jù)半實(shí)物仿真工廠的設(shè)備與真實(shí)設(shè)備在外形上是→致的，設(shè)備尺寸一般按10:1縮微，這樣既可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的幾何空間概念的把握和對(duì)操作設(shè)備和部件的操作力度、動(dòng)態(tài)時(shí)機(jī)的把握，保證實(shí)訓(xùn)的教學(xué)功能，又使仿真工廠的有效占地比較經(jīng)濟(jì)合理，

18、一次性硬件投資不會(huì)太大。半實(shí)物仿真工廠選擇水代替液休物料，用空氣代替氣體物料.用石英!i:t代替固體物料，這些替代物料在運(yùn)行過程中性能穩(wěn)定，水和石英砂還可以循環(huán)使用，物料安全.穩(wěn)定并且低成本。仿真軟件可以模擬真實(shí)的化工過程，再現(xiàn)過程數(shù)據(jù)，可以實(shí)訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)操作和中控室DCS控制，操作信號(hào)將實(shí)時(shí)進(jìn)入仿真軟件系統(tǒng)，仿真軟件經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，得出新狀態(tài)下的溫度、壓力或流量、液位等系統(tǒng)參數(shù)值。仿真軟件還可以借助于復(fù)雜的附加控制系統(tǒng)和流程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種

19、物理化學(xué)現(xiàn)象和事故現(xiàn)象的模擬再現(xiàn)?？梢栽谟邢薜慕虒W(xué)時(shí)空內(nèi)實(shí)現(xiàn)更大的教學(xué)功能。精巧的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)，極大地節(jié)約實(shí)JlI運(yùn)行成本，縮短操作晌應(yīng)時(shí)間半實(shí)物仿真工廠的設(shè)備尺寸根據(jù)實(shí)際設(shè)備的尺寸按10:1的比例作縮微處理的，縮小后的設(shè)備外形能滿足規(guī)?；⒐I(yè)級(jí)的感官要求，但是在實(shí)際使用過程中縮小后的設(shè)備仍然覺得尺寸太大，操作響應(yīng)時(shí)間太長，使用的替代物料投入量也嫌過多，為了克服這些缺點(diǎn)又不影響外觀尺寸，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采取了精巧的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)，例如，管道和儲(chǔ)槽的

20、內(nèi)縮結(jié)構(gòu)在日?qǐng)Dl所示:內(nèi)外管道內(nèi)結(jié)結(jié)掏圖才替代物料在管道的內(nèi)管中流動(dòng)，到儲(chǔ)槽的有效容積內(nèi)儲(chǔ)存，采用了這樣的內(nèi)縮結(jié)構(gòu)后，替代物料的用量大大減少了，而且操作響應(yīng)時(shí)間也縮短了很多。有利于提高仿真操作培訓(xùn)iI的效率。其他類管道的設(shè)備可以采取類似管道內(nèi)縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，類儲(chǔ)槽的設(shè)備采取儲(chǔ)槽內(nèi)縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。動(dòng)設(shè)備半真運(yùn)行，降低動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)成本動(dòng)設(shè)備半真運(yùn)行概念有兩個(gè)層次:第一，動(dòng)設(shè)備電機(jī)是真實(shí)運(yùn)行的，B.是通過對(duì)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)改造，~變動(dòng)設(shè)備的始終處

21、于零負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行。第二，動(dòng)設(shè)備只是→個(gè)模型，在DCS界面上顯示其運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)自己有模擬聲音，營造動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境聲音效果。由于儲(chǔ)槽、類儲(chǔ)槽‘管道、類管道都采取了內(nèi)縮結(jié)構(gòu)，增壓泵的需求量大大減少了，現(xiàn)場(chǎng)的許多化工用泵可以不投用，為了取得最佳的仿真效果，最大限度地降低仿真工廠的運(yùn)行和維護(hù)成本，在設(shè)計(jì)中采取了動(dòng)設(shè)備半真運(yùn)行的設(shè)計(jì)手段，實(shí)踐結(jié)果表明能收到預(yù)期的效果。多種設(shè)計(jì)方證應(yīng)用于半實(shí)物仿真工廠的設(shè)計(jì)開發(fā)，使仿真工廠具有工業(yè)級(jí)的尺寸感官效果

22、，真實(shí)的三維空間位置，真賣的操作力度，實(shí)現(xiàn)了集多種教學(xué)和實(shí)訓(xùn)功能于一身、全工況可操作、無需真實(shí)物料投入、沒有產(chǎn)物和副產(chǎn)物、維修簡(jiǎn)單、節(jié)能.安全、環(huán)保.投資省、見效快的優(yōu)點(diǎn)。到目前為止我公司已經(jīng)成功開發(fā)了煤制合成氨、煤制甲醇、合成尿素、石抽常減壓催化裂化和硅酸鹽水泥生產(chǎn)等大理的現(xiàn)代化半實(shí)物仿真工ro“(作者供職于浙江中控科教儀器設(shè)備有限公司)參考支醺z川教商部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見[G]教高[2嘆陌]116號(hào)，2臼J6