張培民(中國(guó)石油大學(xué)（華東）機(jī)電總廠,山東　東營(yíng)　257000）

高校教學(xué)用壓力容器實(shí)物仿真系統(tǒng)

張培民
(中國(guó)石油大學(xué)（華東）機(jī)電總廠,山東東營(yíng)257000）

摘要：本文通過模擬油氣處理有關(guān)工藝流程，并根據(jù)壓力容器實(shí)際教學(xué)特點(diǎn)和培訓(xùn)需要，制定一套壓力容器仿真模擬流程，即便于學(xué)生學(xué)習(xí)油田油氣處理工藝流程，又可以讓學(xué)生自己動(dòng)手操作壓力容器。能夠讓學(xué)員動(dòng)手實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作項(xiàng)目及處理可能發(fā)生的運(yùn)行故障、事故，從而提高學(xué)員的準(zhǔn)確判斷運(yùn)行故障和事故處理的實(shí)操能力，具有很高的技術(shù)性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：油氣處理；壓力容器；仿真；教學(xué)

0　引言

隨著油田石化行業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，壓力容器在油田行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，從事現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的人員也越來越多。高校作為培養(yǎng)人才的搖籃，必須加大對(duì)大學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作的培訓(xùn)，但從事現(xiàn)場(chǎng)操作危險(xiǎn)性高，所以在高校中基本沒有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作培訓(xùn)[1]。本文研制開發(fā)一套壓力容器實(shí)際操作安全培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，本系統(tǒng)專門針對(duì)學(xué)員培訓(xùn)而研制開發(fā)，重點(diǎn)側(cè)重于學(xué)員的實(shí)際動(dòng)手和事故應(yīng)急處理能力，能夠讓學(xué)員動(dòng)手實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作項(xiàng)目及處理可能發(fā)生的運(yùn)行故障、事故，從而提高學(xué)員的準(zhǔn)確判斷運(yùn)行故障和事故處理的實(shí)操能力，具有很高的技術(shù)性和實(shí)用性。該系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大減輕現(xiàn)場(chǎng)操作的風(fēng)險(xiǎn)，讓每個(gè)學(xué)員都有機(jī)會(huì)參與到實(shí)際操作中，使學(xué)員的操作更具規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)可大大提高學(xué)員的動(dòng)手能力和事故處理能力，增強(qiáng)其安全意識(shí)[2]。

1　設(shè)計(jì)方案

考察一些大型采油廠的工藝流程，并根據(jù)壓力容器實(shí)際教學(xué)特點(diǎn)和培訓(xùn)需要，制定一套壓力容器仿真模擬流程，即便于學(xué)生理解工作流程，又可以讓學(xué)生自己動(dòng)手操作壓力容器。壓力容器仿真模擬系統(tǒng)分為兩大部分：計(jì)量站-聯(lián)合站流程教學(xué)模擬沙盤、壓力容器仿真。模擬沙盤的流程走向?qū)崿F(xiàn)聲光展示，并能夠分階段遙控展示，更加直觀的觀察工藝流程。沙盤模型建設(shè)為移動(dòng)式。模擬仿真壓力容器實(shí)際操作將壓力容器等比例縮小，其中包含三相分離器、電脫水器、單井計(jì)量裝置等。

計(jì)量站-聯(lián)合站教學(xué)模擬沙盤。教學(xué)模擬沙盤由計(jì)量站和聯(lián)合站流程兩部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1[2]所示。

圖1　計(jì)量站-聯(lián)合站教學(xué)模擬沙盤基本流程

教學(xué)模擬沙盤通過演示計(jì)量站與聯(lián)合站工藝流程圖，讓學(xué)員對(duì)涉及到的油田常見壓力容器進(jìn)行學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)理解，讓其對(duì)壓力容器的結(jié)構(gòu)，原理功能有清晰的認(rèn)識(shí)。沙盤模型三維圖如圖2、3所示。

沙盤思路：根據(jù)計(jì)量站和聯(lián)合站工藝流程圖，在計(jì)量站和聯(lián)合站內(nèi)分別設(shè)置5個(gè)流程。所以，在沙盤中各種不同流程的管線以不同顏色的透明材料制作，在管內(nèi)安裝電發(fā)光體（用以顯示某流程流動(dòng)位置）。各閥門儀表按實(shí)物比例縮小，在沙盤前方45°方向設(shè)置控制盤，控制盤上安裝16個(gè)控制按鈕，需要演示那口油井來由和那個(gè)計(jì)量流程，就按那個(gè)按鈕，并且都是燈光顯示。

計(jì)量站沙盤和聯(lián)合站沙盤模型制作要點(diǎn)：（1）沙盤中各種不同流程的管線以不同顏色的透明材料制作；（2）管道大小尺寸按確定后技術(shù)要求精確制作；（3）電源控制按技術(shù)要求用按鍵控制對(duì)應(yīng)顏色燈光；（4）沙盤材料：基座由鋼架外包鋁塑板，模型、管線為有機(jī)玻璃，附件為工程塑料，流程顯示為L(zhǎng)ED燈。

2　壓力容器實(shí)物仿真

圖2　計(jì)量站教學(xué)模擬沙盤三維圖

圖3　聯(lián)合站教學(xué)模擬沙盤三維圖

（1）實(shí)物仿真概述。實(shí)物仿真系統(tǒng)由按比例縮小的壓力容器實(shí)物模型及Φ20的管子和閥門組成。共有2個(gè)模型；（2）三相分離器。三相分離器為油氣田生產(chǎn)過程中必不可少的壓力容器，主要是將油氣水三項(xiàng)進(jìn)行初步分離。實(shí)物模型主體尺寸（2.2x0.53x0.53m3），其管線用直徑為Φ20普通管，閥門口徑Φ20，模型板厚4mm。內(nèi)部圖及外型圖如圖4、5；（3）立式計(jì)量分離器。立式計(jì)量分離器為油氣田生產(chǎn)過程中必不可少的壓力容器，主要是將氣液兩項(xiàng)進(jìn)行初步分離后對(duì)氣和液體進(jìn)行分別計(jì)量。實(shí)物模型尺寸（1.3x0.53x2.2m3），其管線用直徑為Φ20普通管，閥門口徑Φ20，模型板厚4mm。外型圖如圖6。

3　結(jié)束語(yǔ)

圖4　三相分離器內(nèi)部圖

圖5　三相分離器外型圖

圖6　計(jì)量分離器外型圖

壓力容器仿真模擬系統(tǒng)是一套專門針對(duì)學(xué)員培訓(xùn)而研制開發(fā)的系統(tǒng)，重點(diǎn)側(cè)重于學(xué)員的實(shí)際動(dòng)手和事故應(yīng)急處理能力[3]。通過油氣處理主要流程模擬及主要壓力容器模型，能夠讓學(xué)員直觀學(xué)習(xí)到壓力容器操作及流程切換，從而提高學(xué)員的實(shí)操能力，具有很高的技術(shù)性和實(shí)用性。該系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大減輕企業(yè)的負(fù)擔(dān)和損失，降低培訓(xùn)費(fèi)用，縮短培訓(xùn)時(shí)間，使學(xué)員的操作更具規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)可大大提高學(xué)員的動(dòng)手能力和事故處理能力，增強(qiáng)其安全意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張華軍.虛擬仿真技術(shù)在油田采油生產(chǎn)崗位培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工,2009(09).

[2]張洪,何世先.如何做好壓力容器操作人員的安全技術(shù)培訓(xùn)[J].瀘天化科技,2011(02):160-161.

[3]呂國(guó)誠(chéng),戚洪彬.新形勢(shì)下開放性實(shí)驗(yàn)的安全教育[J].教育教學(xué)論壇,2012(01):122.