化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實踐

常蔓麗

摘 要：以培養(yǎng)和提高化工類學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，推動化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實踐為目標，在對化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)進行基本概述的基礎(chǔ)上，簡要闡述了化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)的必要性，結(jié)合流程級煤制甲醇仿真實訓(xùn)系統(tǒng)實例對其具體內(nèi)容進行分析，最后提出改進化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)與實踐的教學(xué)措施。

關(guān)鍵詞：化工專業(yè)；仿真實訓(xùn)系統(tǒng)；建設(shè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.030

1 化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)概述

化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)就是通過有機結(jié)合小型半實物流程裝置、微機控制系統(tǒng)與全數(shù)字仿真技術(shù)，對工廠開車、停車、正常運行和各種事故狀態(tài)進行高仿真逼真的模擬，此系統(tǒng)可全工況操作、真實感強、無需投料、危險性低，能節(jié)省培訓(xùn)費用，提高培訓(xùn)效率高等。基于此種真實的模擬場景，學(xué)生既能夠達到未來專業(yè)崗位對基本技能的要求，又能提高綜合素質(zhì)。在當前的教學(xué)環(huán)境中，化學(xué)仿真實訓(xùn)系統(tǒng)被應(yīng)用到很多化工技校、中專、高職院校，能夠達到相關(guān)院校鍛煉提高學(xué)生專業(yè)應(yīng)用技能、實現(xiàn)應(yīng)用性人才的培養(yǎng)的目的。

2 化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)的必要性

2.1 是化工生產(chǎn)實際操作過程對培養(yǎng)在校學(xué)生能力的要求

化工生產(chǎn)過程具有流程復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、操作單元多、設(shè)備密閉不透明的特點，同時化工行業(yè)存在有毒、易燃、易爆、高溫、高壓等不安全因素，且化工生產(chǎn)過程具有朝連續(xù)化和大型化方向發(fā)展的趨勢。因此，為了讓在校學(xué)生走到工作崗位時，能具備更高的專業(yè)技能，適應(yīng)化工生產(chǎn)實際操作過程的要求，就必須加強化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)，讓學(xué)生在親自操作和實踐中掌握有關(guān)化工生產(chǎn)過程的專業(yè)技術(shù)。

2.2 能滿足相關(guān)院校加強化工專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需要

在相關(guān)院校中，現(xiàn)有的綜合實訓(xùn)場所嚴重不足、設(shè)備裝置陳舊、裝備臺套數(shù)少已成為普遍問題，遠遠不能適應(yīng)化工專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的要求。雖然很多院校都開設(shè)了化工仿真（僅通過軟件運行）實訓(xùn)，但是在結(jié)合實物與仿真實踐方面，尤其與流程級的實物與仿真技術(shù)相關(guān)的實訓(xùn)非常少。仿真實訓(xùn)能夠讓培訓(xùn)人員在數(shù)周之內(nèi)獲得和在現(xiàn)場工作2～5年相同的經(jīng)驗?；诖?，為了滿足相關(guān)院校加強化工專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需要，應(yīng)該大力建設(shè)流程級的化工仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，以幫助學(xué)生形成有利于化工類的大工程觀。

3 化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容與步驟的實例分析

3.1 案例概況

此煤化工企業(yè)位于河南，煤制甲醇的工業(yè)生產(chǎn)使本案例的背景，此套煤制甲醇的冷態(tài)模擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)是由多家公司和企業(yè)共同建成的。此仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的具體背景是年產(chǎn)10萬噸甲醇生產(chǎn)，建成的這套甲醇生產(chǎn)冷模系統(tǒng)比例約1∶10；同時具備配套的仿真軟件即開發(fā)煤制甲醇（包括從造氣凈化、甲醇合成到甲醇精制）軟件；建成的中控室與工廠完全類似；實現(xiàn)從開車、生產(chǎn)、停車、故障處理等系列過程的全面真實模擬。此類系統(tǒng)在國內(nèi)較為少見，因此，為了確保實訓(xùn)項目獲得成功，必須仔細調(diào)研甲醇工業(yè)生產(chǎn)背景，設(shè)計完善的生產(chǎn)流程；按照實訓(xùn)系統(tǒng)總體要求，讓專家對建設(shè)方案進行探討，最終得到一個科學(xué)合理的方案。圖1是此工程的包括軟件開發(fā)、設(shè)備加工以及控制系統(tǒng)采購、安裝調(diào)試的建設(shè)流程。

3.2 流程級煤制甲醇仿真實訓(xùn)系統(tǒng)特點

（1）對精密制造的不銹鋼煤制甲醇全流程設(shè)備、精致的設(shè)備框架系統(tǒng)、控制閥門、手動閥門等進行適當比例的縮小，在系統(tǒng)中體現(xiàn)出了實際裝置的全部三維空間分布實體概念；（2）將與真實DCS一致的仿真DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用其中，讓模擬出的化工生產(chǎn)操作控制模式、方法與環(huán)境更加真實；（3）全面培訓(xùn)學(xué)生的各方面能力，對實際裝置的每個環(huán)節(jié)達到真實模擬；（4）可將局部可視結(jié)構(gòu)設(shè)置在填料塔、板式塔、換熱器、流體輸送等設(shè)備中。

3.3 流程級煤制甲醇實訓(xùn)系統(tǒng)使用建議

流程級煤制甲醇實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)投入較大，對高校來說是巨大的費用，同時該系統(tǒng)系統(tǒng)流程長、設(shè)備眾多、培訓(xùn)耗時、國內(nèi)可借鑒實例少，如何更好的管理該實訓(xùn)系統(tǒng)，更是一個難題。因此，在使用化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)時要做到：針對不同的培訓(xùn)項目制定實訓(xùn)計劃，讓實訓(xùn)系統(tǒng)更加規(guī)范；同時可以結(jié)合相關(guān)企業(yè)，利用對企業(yè)職工進行培訓(xùn)，可獲得相關(guān)經(jīng)濟利益為再次開發(fā)實訓(xùn)系統(tǒng)提供支持。

4 改進化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)與實踐的教學(xué)措施

與化工專業(yè)仿真實訓(xùn)系統(tǒng)相關(guān)的院校，其教學(xué)質(zhì)量對學(xué)生創(chuàng)造能力和思維能力、實踐能力等有直接的影響。在實際的教學(xué)過程中，將重點放在實驗室改革上，不斷充實仿真教學(xué)內(nèi)容；堅持“理實一體化”，厘清理論知識、單元操作實訓(xùn)、下廠實習(xí)與化工仿真實訓(xùn)間的關(guān)系，并使其成為有機的整體，讓教學(xué)獲得更大的效果；在教學(xué)手段方面，要在提高指導(dǎo)教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的基礎(chǔ)上，對教學(xué)手段的完善提出更高的要求；最后同樣重要的是要建立一套評價體系，科學(xué)合理的對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行考核。

5 結(jié)語

將化工仿真技術(shù)應(yīng)用到化工專業(yè)的教學(xué)當中去，能使教學(xué)水平大大提高，使教學(xué)環(huán)境得到改善，使學(xué)生的專業(yè)技能得到質(zhì)的提升。探討化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實踐，是推動相關(guān)院?；I(yè)進一步發(fā)展的必要步驟，在實際的教學(xué)實踐中，要不斷尋求新的科學(xué)的教學(xué)方式，并結(jié)合具體案例，讓學(xué)生深入到化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)中去，獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻：

[1]王訓(xùn)遒，董賀新，陳衛(wèi)航等.化工流程級仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)與實踐[J].實驗室科學(xué)，2011（10）.

[2]田軼，曹榆.化學(xué)工程與工藝虛擬仿真綜合實訓(xùn)中心建設(shè)與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2015（07）.

[3]黃斌，倉理，胡虹.現(xiàn)代化工虛擬教學(xué)工廠建設(shè)的實踐探索[J]. 中國職業(yè)技術(shù)教育，2010（04）.