仿真系統(tǒng)在污泥處理裝置中的應(yīng)用分析

院文瑞+王銅+王征兵+王松江

摘 要 中國石油呼和浩特石化公司于2012年對污水處理場建立了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，其中的污泥處理裝置與實際操作高度仿真，文章對構(gòu)建該平臺的工具和原理進行簡要介紹，并評價了應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞 仿真；培訓(xùn)；污泥處理；穩(wěn)態(tài)模擬；模型建立；評價

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0138-01

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠模擬裝置在開工、停工、正常運行操作、突發(fā)事故狀態(tài)，無需投料，操作時沒有任何生產(chǎn)風(fēng)險，可以使操作人員在數(shù)周之內(nèi)得到現(xiàn)場工作數(shù)年的經(jīng)驗，作為一種科學(xué)的培訓(xùn)手段，仿真培訓(xùn)現(xiàn)在已在中國石油多家石化企業(yè)的生產(chǎn)裝置中得到廣泛應(yīng)用[1，2]。

污水處理單元由于其生產(chǎn)過程排水動態(tài)不易模擬、自動化程度較差等原因，在石化企業(yè)仿真培訓(xùn)應(yīng)用較少。中國石油呼和浩特石化公司于2012年委托北京東方仿真控制技術(shù)公司對污水處理場建立了仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，在雙方技術(shù)人員的配合下，克服難點，完成該項工作，其中的污泥處理裝置與實際操作高度仿真，在培訓(xùn)中取得了很好的效果。

1 污泥處理裝置仿真系統(tǒng)的建立

1.1 仿真開發(fā)工具

針對性開發(fā)仿真系統(tǒng)所用平臺工具為“過程仿真系統(tǒng)平臺（PSSP）”及“分析與培訓(xùn)支撐系統(tǒng)（SATSS）”。

PSSP平臺是基于面向?qū)ο蟮慕Ｅc仿真方法的先進仿真系統(tǒng)開發(fā)與運行環(huán)境體系，其運行環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)計算機，支持Microsoft Windows全系列操作系統(tǒng)，可在網(wǎng)或脫網(wǎng)運行。

1.2 污泥處理裝置現(xiàn)狀

呼和浩特石化公司污泥處理裝置主要由污泥濃縮罐、配藥系統(tǒng)、進料泵、加藥泵、污泥離心脫水機、轉(zhuǎn)運車輛等組成，在整個污水處理場中屬于自動化程度較高的工段。

1.2.1 污泥處理工藝流程

圖1 污泥處理工藝流程圖

1.2.2 仿真系統(tǒng)的模型選擇

通過對工藝流程的分析，將整個污泥處理裝置分為三個

模型：

1）加藥系統(tǒng)。

2）加藥泵、進料泵、刀閘閥操作面板。

3）污泥離心機的操作。

1.3 仿真系統(tǒng)的建立

1.3.1 穩(wěn)態(tài)模擬

針對污泥處理工藝流程，建立的穩(wěn)態(tài)模擬包括：泥水分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)；加藥系統(tǒng)螺桿輸送機參數(shù)穩(wěn)態(tài)；加藥系統(tǒng)抽空器參數(shù)穩(wěn)態(tài)；離心機油、水、泥分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)等。

1）泥水分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)。泥水分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)的建立是基于迪克理論，即重力濃縮理論：

Gu=uCi

式中：Gu為下流固體通量，kg/（m2·h）；u為下流流速，即由于底部排泥導(dǎo)致產(chǎn)生的界面下降速度，m/h；Ci為截面的污泥濃度，kg/m3。

2）加藥系統(tǒng)螺旋輸送機參數(shù)穩(wěn)態(tài)。螺旋輸送機參數(shù)穩(wěn)態(tài)基于推料時間、螺旋輸送機的輸出效率以及輸出轉(zhuǎn)速等因素：

Fo=fx（t，n，rev）

式中：Fo為螺旋輸送機出料量，kg/h；t為推料時間；n為輸出效率；rev為螺旋機的輸出轉(zhuǎn)速。

3）加藥系統(tǒng)抽空器參數(shù)穩(wěn)態(tài)。抽空器參數(shù)穩(wěn)態(tài)基于椎體內(nèi)藥/水潤濕效率、椎體液位、動力水流量等因數(shù)：

Fo=fx（rsxl，HXT，fi）

式中：Fo為抽空器出口流量；rsxl為椎體內(nèi)潤濕效率；HXT為椎體液位；fi為抽空器動力水流量。

4）離心機油、水、泥分離參數(shù)穩(wěn)態(tài)。離心機油、水、泥分離是基于離心力，離心力作為推動力作用于固相：

C=（ωb/g）*（（r1+r2）/2）*G

式中：C為污泥顆粒在離心機內(nèi)的離心力；ωb為離心機旋轉(zhuǎn)角速度，ωb=2*π*n/60；n為轉(zhuǎn)數(shù)；r1為離心機轉(zhuǎn)筒半徑；r2為液相收集池半徑；G為重力。

1.3.2 模型開發(fā)

仿真模型建立調(diào)試完成后，DCS畫面中的儀表和后臺模型變量以點對點的通訊模式進行數(shù)據(jù)傳輸，操作人員就可以在計算機上對污泥處理裝置進行相應(yīng)的開車、停車、事故等模擬操作。例如，加藥系統(tǒng)的推料，點推料按鈕，這個動作就會傳到模型，模型中計算推料的模塊就開始計算推料量。

2 污泥脫水裝置仿真系統(tǒng)應(yīng)用評價

2.1 與實際操作過程比對

畫面比對：仿真培訓(xùn)畫面與生產(chǎn)現(xiàn)場的實際工作畫面在操作方式和人際界面、流程、控制組細目、報警畫面等方面高度相似，對生產(chǎn)現(xiàn)場模擬非常逼真，有利于員工融入仿真情景，達到較好的學(xué)習(xí)效果。

2.2 應(yīng)用評價

1）全面提高員工操作素質(zhì)，在日常培訓(xùn)、開工前強化培訓(xùn)、轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)、新入職員工培訓(xùn)、技能競賽中可以廣泛應(yīng)用該仿真系統(tǒng)，分階段提高開停車、正常運行狀態(tài)下的操作，為500萬擴能改造工程污泥處置裝置順利開工保駕護航。

2）提供準(zhǔn)確評價員工能力的平臺，利用高仿真平臺，改變員工技能評價“理論以筆試答卷+實際以口述描述開工過程”的較為落后考試測評方式，用準(zhǔn)確而量化的方式對員工進行了評價，能夠為公司進一步選拔人才、重用人才提供了科學(xué)的平臺。

3 結(jié)論

北京東方仿真控制技術(shù)公司為我公司污泥處理裝置設(shè)計的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)具有傳統(tǒng)培訓(xùn)方法所不具備的逼真、高效、安

全[3]等優(yōu)點，不僅可以提高培訓(xùn)效果，而且可以大大縮短員工培訓(xùn)周期，打破了原有現(xiàn)場培訓(xùn)的地點限制，節(jié)省了培訓(xùn)成本，為呼和浩特石化公司大力開展的“一崗多能”活動提供了平臺，為500萬擴能改造裝置的人才培養(yǎng)建立了良好的平臺。

參考文獻

[1]祈魯梁.水處理工藝與管理使用手冊[M].中國石化出版社，2002.

[2]許國虎.催化裂化裝置仿真系統(tǒng)設(shè)計[J].河南化工，2001.

[3]干粉華.煉化裝置仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的建立和評價[J].石油化工技術(shù)經(jīng)濟，2008.endprint