OTS在环氧氯丙烷装置中的应用

2020-07-09成洪渠田毅丹

氯碱工业 2020年3期

成洪渠，田毅丹

(滨化集团股份有限公司,山东滨州 256600)

随着现代控制技术和调节设备制造技术的快速发展，装置运行日趋稳定，老员工的技术长期得不到锻炼，对安全操作的敏感性变得越来越差。而且近几年氯碱企业员工的流动性变大，技术经验得不到良好的发展和传承，导致新装置员工操作经验缺乏，在试车过程中容易出现安全事故等问题。

当前化工企业面临的安全环保形势越来越严峻，员工的绩效考核评价体系不完善，不能更好地适应企业的发展[1]。员工的操作培训水平直接关系到企业生产作业的安全高效运行，进而直接影响企业利润效益目标的实现。因此，建立高效、动态快速的响应机制，依据自己企业的实际情况开展信息化解决方案，操作员仿真培训系统(OTS)成为现代化石油化工企业的必然选择，也成为提升企业竞争力的利器和重要手段。通过仿真技术可以实现全员的开停车操作、事故演练、技能考核、动态优化等功能。环氧氯丙烷装置是滨化集团股份有限公司自引进OTS系统以来首个受益项目。

1 OTS简介

Operator Training System(OTS)和DCS一样，在国外普及率很高，属于建厂之初的标配。但国内对它的认识程度并不高，而且价格昂贵，目前还没能得到普及。随着国内OTS供应商的增多，近年来更多的大中型生产型企业逐渐认识并认可OTS。

OTS起源于计算机流程模拟技术。计算机流程模拟经历了三代衍变，形成了完善的数据库系统、复杂而精确的数学模型、设备计算、经济评价、工况分析和优化等功能。产品有艾斯本技术的Aspen-Plus，英维思的SimSci，霍尼韦尔的UniSim和横河的OmegaLand等[2]。

操作员培训系统的核心是仿真模拟技术，即在计算机上仿真模拟化工/石化/炼油等行业各流程的真实生产过程，建立对应的“虚拟工厂”，包含其生产过程及控制逻辑[3]。在此基础上，实现对工厂过程和控制逻辑的模拟、调整和培训。

2 环氧氯丙烷项目和配套的OTS组成介绍

2.1 环氧氯丙烷项目简介

环氧氯丙烷项目分甘油区块、环氧氯丙烷区块、焚烧区块和盐水区块4个部分[4]。同样，OTS也是将环氧氯丙烷项目分为相应的4部分使用。

2.2 OTS的组成

UniSim动态模拟由动态工艺流程模拟软件UniSim Design (USD) 和仿真DCS软件UniSim Operation (USO) 2个软件包组成。

USD用于工艺过程的模拟和控制方案的模拟，USO用于仿真DCS的模拟。动态模拟运行时，USD把工艺计算出来的温度、压力、流量、液位等模拟量输入信号AI和数字量输入信号DI送到USO的仿真DCS上显示。同时AO、DO等操作信号从USO仿真DCS上输出到工艺模型的阀位、泵的开关等，从而形成工艺仿真与DCS仿真的闭环操作。USD和USO的工作方式如图1所示。

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

环氧氯丙烷项目中操作员仿真培训系统中的硬件组成：离线OTS仿真培训仿真系统由12台计算机组成，包含1台PKS仿真服务器，1台工艺模型站, 1台教师站，8台PKS内操站和1台UniSim外操站。

PKS仿真服务器：PKS仿真服务器用于DCS控制方案的组态、运行和DCS人机画面的组态、运行。

工艺模型站：用于化工装置稳态工艺模型与动态工艺模型的开发、运行、维护客户化的装置模型。仿真工艺模型是动态模拟与优化系统核心。

教师站：用于仿真培训时，仿真培训系统的运行、停止、故障设置、人员考核。教员通过USO系统站进行学员培训管理、设置故障、设定培训课程、学员表现评定等。系统站同时具有远程操作功能，可兼作现场站使用，如操作非DCS控制的现场设备，模拟辅助台，现场盘。操作人员可以通过鼠标点击来操作面板开关以及联锁。

PKS内操站：用于内操作人员的培训，基于内操站，操作工可以通过HMI画面进行装置的开车、停车、故障处理。

UniSim外操站：用于外操的培训。

3 OTS的使用流程

工程师将环氧氯丙烷项目配套的仿真培训系统调试完成后交接给项目组，项目组将开停车程序和故障设置添加到系统中，并根据难易程度给定分值，作为员工考核内容。表1和表2分别为某塔器开车程序和故障设置及处理措施。

4 OTS产生的经济和社会效益

在培训过程中，员工重新梳理了各个区块的流程，加深了对项目的认识。DCS操作也达到了老员工的熟练程度，能按照项目组给定的开停车程序顺利开停车。关键是能在给定的故障下，经过合理的调整，将不稳定状态调整成稳定状态，极大地提高了员工的操作水平，避免了装置开车过程中因为突发状况而手忙脚乱不知所措的现象，增大了装置一次开车成功的概率，缩短了新员工成长时间，提高了经济效益。本装置含有国内几个首例，例如：国内首套氧化反应器、国内首套零污染排放循环装置等。本装置的成功开车将极大地推动其他装置的绿色循环改造，使自然环境得到改善，社会效益立竿见影。