高校教学用压力容器实物仿真系统

张培民(中国石油大学（华东）机电总厂,山东　东营　257000）

高校教学用压力容器实物仿真系统

张培民
(中国石油大学（华东）机电总厂,山东东营257000）

摘要：本文通过模拟油气处理有关工艺流程，并根据压力容器实际教学特点和培训需要，制定一套压力容器仿真模拟流程，即便于学生学习油田油气处理工艺流程，又可以让学生自己动手操作压力容器。能够让学员动手实现实际操作项目及处理可能发生的运行故障、事故，从而提高学员的准确判断运行故障和事故处理的实操能力，具有很高的技术性和实用性。

关键词：油气处理；压力容器；仿真；教学

0　引言

随着油田石化行业生产发展的需要，压力容器在油田行业的应用越来越广泛，从事现场作业的人员也越来越多。高校作为培养人才的摇篮，必须加大对大学生现场实际操作的培训，但从事现场操作危险性高，所以在高校中基本没有现场实际操作培训[1]。本文研制开发一套压力容器实际操作安全培训仿真系统，本系统专门针对学员培训而研制开发，重点侧重于学员的实际动手和事故应急处理能力，能够让学员动手实现实际操作项目及处理可能发生的运行故障、事故，从而提高学员的准确判断运行故障和事故处理的实操能力，具有很高的技术性和实用性。该系统的应用，将大大减轻现场操作的风险，让每个学员都有机会参与到实际操作中，使学员的操作更具规范性、标准化，同时可大大提高学员的动手能力和事故处理能力，增强其安全意识[2]。

1　设计方案

考察一些大型采油厂的工艺流程，并根据压力容器实际教学特点和培训需要，制定一套压力容器仿真模拟流程，即便于学生理解工作流程，又可以让学生自己动手操作压力容器。压力容器仿真模拟系统分为两大部分：计量站-联合站流程教学模拟沙盘、压力容器仿真。模拟沙盘的流程走向实现声光展示，并能够分阶段遥控展示，更加直观的观察工艺流程。沙盘模型建设为移动式。模拟仿真压力容器实际操作将压力容器等比例缩小，其中包含三相分离器、电脱水器、单井计量装置等。

计量站-联合站教学模拟沙盘。教学模拟沙盘由计量站和联合站流程两部分组成，系统结构框图如图1[2]所示。

图1　计量站-联合站教学模拟沙盘基本流程

教学模拟沙盘通过演示计量站与联合站工艺流程图，让学员对涉及到的油田常见压力容器进行学习认识理解，让其对压力容器的结构，原理功能有清晰的认识。沙盘模型三维图如图2、3所示。

沙盘思路：根据计量站和联合站工艺流程图，在计量站和联合站内分别设置5个流程。所以，在沙盘中各种不同流程的管线以不同颜色的透明材料制作，在管内安装电发光体（用以显示某流程流动位置）。各阀门仪表按实物比例缩小，在沙盘前方45°方向设置控制盘，控制盘上安装16个控制按钮，需要演示那口油井来由和那个计量流程，就按那个按钮，并且都是灯光显示。

计量站沙盘和联合站沙盘模型制作要点：（1）沙盘中各种不同流程的管线以不同颜色的透明材料制作；（2）管道大小尺寸按确定后技术要求精确制作；（3）电源控制按技术要求用按键控制对应颜色灯光；（4）沙盘材料：基座由钢架外包铝塑板，模型、管线为有机玻璃，附件为工程塑料，流程显示为LED灯。

2　压力容器实物仿真

图2　计量站教学模拟沙盘三维图

图3　联合站教学模拟沙盘三维图

（1）实物仿真概述。实物仿真系统由按比例缩小的压力容器实物模型及Φ20的管子和阀门组成。共有2个模型；（2）三相分离器。三相分离器为油气田生产过程中必不可少的压力容器，主要是将油气水三项进行初步分离。实物模型主体尺寸（2.2x0.53x0.53m3），其管线用直径为Φ20普通管，阀门口径Φ20，模型板厚4mm。内部图及外型图如图4、5；（3）立式计量分离器。立式计量分离器为油气田生产过程中必不可少的压力容器，主要是将气液两项进行初步分离后对气和液体进行分别计量。实物模型尺寸（1.3x0.53x2.2m3），其管线用直径为Φ20普通管，阀门口径Φ20，模型板厚4mm。外型图如图6。

3　结束语

图4　三相分离器内部图

图5　三相分离器外型图

图6　计量分离器外型图

压力容器仿真模拟系统是一套专门针对学员培训而研制开发的系统，重点侧重于学员的实际动手和事故应急处理能力[3]。通过油气处理主要流程模拟及主要压力容器模型，能够让学员直观学习到压力容器操作及流程切换，从而提高学员的实操能力，具有很高的技术性和实用性。该系统的应用，将大大减轻企业的负担和损失，降低培训费用，缩短培训时间，使学员的操作更具规范性、标准化，同时可大大提高学员的动手能力和事故处理能力，增强其安全意识。

参考文献：

[1]张华军.虚拟仿真技术在油田采油生产岗位培训中的应用[J].中国石油和化工,2009(09).

[2]张洪,何世先.如何做好压力容器操作人员的安全技术培训[J].泸天化科技,2011(02):160-161.

[3]吕国诚,戚洪彬.新形势下开放性实验的安全教育[J].教育教学论坛,2012(01):122.