化工仿真訓(xùn)練輔助生產(chǎn)實(shí)習(xí)的實(shí)踐

汪廣恒 任秀彬 章結(jié)兵 郭曉濱 張亞婷 周安寧

摘 要:通過實(shí)習(xí)前仿真訓(xùn)練,實(shí)習(xí)過程中現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)集散控制系統(tǒng)(DCS)操作,并在實(shí)習(xí)過程中穿插仿真訓(xùn)練的方式,將化工仿真訓(xùn)練與生產(chǎn)實(shí)習(xí)有機(jī)結(jié)合,實(shí)踐了化工仿真實(shí)訓(xùn)輔助生產(chǎn)實(shí)習(xí)的新途徑。分析了化工仿真訓(xùn)練輔助生產(chǎn)實(shí)習(xí)對(duì)化工專業(yè)學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)、系統(tǒng)工程理念、操作技能和處理突發(fā)事件的能力等幾個(gè)方面的作用。

關(guān)鍵詞:化工仿真實(shí)訓(xùn)生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào):G424.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0140-01

生產(chǎn)實(shí)習(xí)是培養(yǎng)化工專業(yè)學(xué)生工程能力的重要途徑之一[1]。由于生產(chǎn)安全和效益等因素,企業(yè)一般只允許觀摩,學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操的機(jī)會(huì)很少。因此,生產(chǎn)實(shí)習(xí)往往達(dá)不到預(yù)期的訓(xùn)練目標(biāo)?；し抡婕夹g(shù)是化工過程(或單元設(shè)備)的數(shù)學(xué)仿真,它以化工過程基本規(guī)律為依據(jù),建立數(shù)學(xué)模型,在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)該化工過程的一種應(yīng)用技術(shù),可以模擬開車、停車、正常運(yùn)行和各種事故狀態(tài)的現(xiàn)象[2,3]。

基于生產(chǎn)實(shí)習(xí)的局限性和化工仿真訓(xùn)練的優(yōu)勢(shì),作者在指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中,利用仿真訓(xùn)練作為輔助手段,實(shí)現(xiàn)了兩者的有機(jī)結(jié)合,取得了良好的效果。具體的實(shí)施辦法是:(1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)之前,指導(dǎo)教師針對(duì)工藝流程中的典型單元操作和工段進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識(shí)的介紹,利用東方仿真軟件,安排不低于8學(xué)時(shí)的上機(jī)仿真訓(xùn)練;(2)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)過程中,學(xué)生跟班學(xué)習(xí)DCS操作,熟悉現(xiàn)場(chǎng)操作的技巧和處理實(shí)際問題的方法,并跟隨技術(shù)人員學(xué)習(xí)設(shè)備工作原理和操作注意事項(xiàng);(3)倒班空閑時(shí)間,學(xué)生在計(jì)算機(jī)上針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)單元設(shè)備仿真訓(xùn)練,鞏固并加深現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)的效果;(4)實(shí)習(xí)結(jié)束之后,撰寫心得體會(huì),總結(jié)仿真訓(xùn)練對(duì)輔助生產(chǎn)實(shí)習(xí)的作用。從實(shí)踐結(jié)果分析,仿真訓(xùn)練輔助生產(chǎn)實(shí)習(xí)主要有以下4個(gè)方面的作用。

1 對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的強(qiáng)化作用

化工仿真是以化學(xué)、化工專業(yè)基礎(chǔ)理論為背景,通過建立數(shù)學(xué)模型,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。涉及到化工熱力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程、分離過程、化學(xué)工藝學(xué)、化工過程控制、人工智能等跨學(xué)科的知識(shí)體系。所以,化工仿真訓(xùn)練是學(xué)生深入理解和應(yīng)用基礎(chǔ)理論的一個(gè)有效途徑。以往指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中,我們要求學(xué)生利用理論模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行計(jì)算,體會(huì)理論計(jì)算與生產(chǎn)實(shí)踐的關(guān)系。比如讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)精餾塔的工藝參數(shù)計(jì)算塔板數(shù)和板效率,比較理論計(jì)算和操作參數(shù)的區(qū)別;有了仿真訓(xùn)練的輔助,學(xué)生不僅能夠體會(huì)到計(jì)算過程就是數(shù)學(xué)模型的求解,而且理解了仿真技術(shù)可以進(jìn)行工況優(yōu)化,對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用提升了一個(gè)層次。

2 對(duì)化工系統(tǒng)工程理念的強(qiáng)化作用

化工過程是一個(gè)系統(tǒng)工程,必須用系統(tǒng)工程的原理和方法去研究、設(shè)計(jì)和操作?；I(yè)的學(xué)生具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的條件下,還必須構(gòu)建系統(tǒng)工程的理念。但是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中,各門課程都是獨(dú)立教學(xué),即便教師努力通過各門課程之間的理論聯(lián)系和在實(shí)際應(yīng)用過程中的相關(guān)性,反復(fù)強(qiáng)調(diào)課程體系的系統(tǒng)性,學(xué)生仍然不能直觀地建立起系統(tǒng)工程的概念。生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中,學(xué)生結(jié)合技術(shù)人員的講解,能夠理解大致的生產(chǎn)工藝過程和各單元設(shè)備的作用及其之間的關(guān)系,還不足以建立清晰的系統(tǒng)工程概念。學(xué)生仿真操作開車、停車或事故處理過程中,深切體會(huì)到化工過程各個(gè)單元設(shè)備之間的關(guān)聯(lián),各個(gè)工段之間的緊密關(guān)系,節(jié)能和副產(chǎn)回收的設(shè)計(jì)等,從而對(duì)系統(tǒng)工程的理念有更深層次的理解。

3 化工仿真對(duì)化工操作技能的培養(yǎng)

生產(chǎn)實(shí)習(xí)的目的之一,就是為了讓學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)操作儀器和設(shè)備,掌握實(shí)際操作的技能,并鍛煉解決生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的突發(fā)事件的能力。而現(xiàn)代化的大化工企業(yè)自動(dòng)化程度高,安全意識(shí)強(qiáng),學(xué)生動(dòng)手實(shí)操的機(jī)會(huì)很少,即便跟班組下車間現(xiàn)場(chǎng),也只能參觀(或觀摩DCS正常操作),部分學(xué)生會(huì)針對(duì)具體的操作問技術(shù)人員一些注意事項(xiàng)、操作經(jīng)驗(yàn)和原理,也有學(xué)生盲無目的走馬觀花,對(duì)生產(chǎn)過程中的事故處理更是無從深入分析和解決[3]。

化工仿真訓(xùn)練恰恰可以幫助解決這一問題。學(xué)生通過仿真訓(xùn)練對(duì)相近的生產(chǎn)流程、單元設(shè)備、管件、閥門、儀表的作用和調(diào)控方法等進(jìn)行反復(fù)揣摩,還可以針對(duì)設(shè)定的事故分析和判斷,拿出可行的處理方案,反復(fù)練習(xí)。學(xué)生更能深刻體會(huì)到,操作過程中各閥門的調(diào)節(jié)是互相關(guān)聯(lián)的,必需要協(xié)同控制,而不是僅僅參照操作說明中的正常值一步到位;建立儲(chǔ)罐和塔器的液位和循環(huán)的必要性等等。從而彌補(bǔ)生產(chǎn)實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操機(jī)會(huì)少的缺憾。同時(shí),有了仿真訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn),學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)不再無的放矢,可以有針對(duì)性的提出建設(shè)性的問題和建議。

4 對(duì)化工過程開發(fā)能力的培養(yǎng)作用

在我們指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中有這樣一個(gè)細(xì)節(jié),學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)看到一個(gè)應(yīng)該是四組閥的自控閥處,看到多了一組自控閥(前后手閥和一個(gè)自控閥)覺得不合理。經(jīng)過工人師傅解釋才弄清楚,原始的設(shè)計(jì)方案自控閥量程不夠,后來并聯(lián)了一組更大流量的閥門。學(xué)生認(rèn)識(shí)到過程開發(fā)和設(shè)計(jì)時(shí),即便是一個(gè)閥門都不能馬虎。另外,在仿真訓(xùn)練時(shí)流程中的一個(gè)排氣閥(蒸汽),出口經(jīng)過90°彎頭抬高了很多,原來是為了與現(xiàn)場(chǎng)熱水收集罐連接,而這個(gè)罐液位較高,可以利用這個(gè)液位輸送熱水。學(xué)生在仿真訓(xùn)練的流程和現(xiàn)場(chǎng)之間發(fā)現(xiàn)了很多類似的設(shè)計(jì)方面的細(xì)節(jié)問題,這為學(xué)生將來進(jìn)行過程開發(fā)提供了很好的借鑒和教訓(xùn)。

化工仿真訓(xùn)練輔助生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué),為提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)的質(zhì)量提供了一種很好的思路,也對(duì)化工專業(yè)的教育工作者提出了更高的要求。如何完善實(shí)習(xí)前的理論授課,合理的安排仿真訓(xùn)練,值得專業(yè)教師在教學(xué)過程中進(jìn)一步實(shí)踐和探討。

參考文獻(xiàn)

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