壓縮機(jī)潤滑油仿真撬裝培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

張娜

(大慶油田天然氣分公司，黑龍江 大慶 163000)

某天然氣分公司擁有多套油氣初加工生產(chǎn)裝置，壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)是保障機(jī)組安全運(yùn)行的重要組成。如果該系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)異常，輕則造成機(jī)組停運(yùn)，重則導(dǎo)致設(shè)備“燒瓦損軸”事故的發(fā)生。為了提高工藝操作人員和儀表維修人員的操作技能，保證安全生產(chǎn)，每年該公司都要有計(jì)劃地舉辦培訓(xùn)班，利用PPT和圖片等形式講解該系統(tǒng)的操作和維護(hù)，但培訓(xùn)效果不是很理想。原因是培訓(xùn)過程中，沒有實(shí)際可操作的實(shí)體裝置來演練，在提升實(shí)際操作能力方面成了一個(gè)盲點(diǎn)。

針對(duì)該問題，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備，采用PLC自主開發(fā)了一套小型生產(chǎn)裝置壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)仿真工藝撬裝培訓(xùn)系統(tǒng)。 通過對(duì)裝置的工藝模擬操作，觀察調(diào)整不同測(cè)量參數(shù)下工藝變化情況，為工藝操作人員和儀表維修人員提供了一個(gè)模擬實(shí)際操作演練的平臺(tái)。該系統(tǒng)可后臺(tái)人為設(shè)定任意故障，經(jīng)培訓(xùn)后，使員工達(dá)到對(duì)該系統(tǒng)的熟練操作及對(duì)故障分析和處理的能力。

1 系統(tǒng)組成及技術(shù)指標(biāo)

1.1 系統(tǒng)組成

依據(jù)生產(chǎn)裝置深冷壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研發(fā)方案，工藝撬裝以沈陽鼓風(fēng)機(jī)有限公司壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)流程為主，以深冷離心壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)控制參數(shù)為依據(jù)。系統(tǒng)分為壓縮機(jī)潤滑油模擬撬裝和PLC控制系統(tǒng)兩部分。

1.1.1壓縮機(jī)潤滑油模擬撬裝

壓縮機(jī)潤滑油模擬撬裝由2個(gè)高位和低位油箱、過濾器、冷卻器、加熱器、主副循環(huán)油泵等主要設(shè)備構(gòu)成。高位油箱用于突然停電時(shí)依靠油箱自然重力繼續(xù)給設(shè)備提供潤滑油，低位油箱由主副循環(huán)泵循環(huán)控制，潤滑油溫度由冷卻器調(diào)節(jié)。蓄能器和高位油箱一起作為應(yīng)急供油裝置，過濾器提供過濾功能，潤滑油加熱器用于冬季低溫啟動(dòng)潤滑油時(shí)起加熱功能。

整個(gè)工藝流程的搭建由于受到空間限制，在保證員工足夠操作空間的前提下，合理地布置平臺(tái)設(shè)施擺放，在不改變工藝原理的條件下，將工藝平臺(tái)所有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行布局，部分設(shè)施無法利舊，使用其他設(shè)施代替應(yīng)用。

1.1.2PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)包括： 儀表控制柜、控制單元、顯示單元、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)單元、輔助單元等。儀表控制柜作為功能主體，將控制單元、顯示單元及輔助元器件均組裝在其中，利用模塊、控制器等實(shí)現(xiàn)撬裝儀表自控功能。編程軟件編輯壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)操作畫面及后臺(tái)組態(tài)功能，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)在線檢測(cè)、低壓報(bào)警、輔助油泵自動(dòng)啟動(dòng)，以及潤滑油壓力、液位等參數(shù)超低報(bào)警、聯(lián)鎖停主機(jī)等功能。

該系統(tǒng)為典型的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤滑油系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器等檢測(cè)潤滑油系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)，通過自控儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控及報(bào)警聯(lián)鎖控制。壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)仿真工藝撬裝培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

1.2 技術(shù)指標(biāo)

依據(jù)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)流程設(shè)計(jì)，設(shè)備、管線、閥門等布局按1∶20比例制做仿真撬裝，使其與裝置現(xiàn)場(chǎng)工藝流程達(dá)到95%的符合率，并能夠100%滿足裝置實(shí)際工況運(yùn)行。

PLC及人機(jī)界面安裝于同一操作臺(tái)上，與工藝撬裝是分體結(jié)構(gòu)。設(shè)備按照室內(nèi)使用環(huán)境設(shè)計(jì)，外觀整齊，單元儀表及輔助元器件等安裝牢固可靠，基本參照工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)工藝撬裝和控制柜都需要外接220 V供電，室內(nèi)溫度要保持在20 ℃以上，防止?jié)櫥屠淠?/p>

圖1 壓縮機(jī)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)仿真工藝撬裝培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案示意

仿真工藝撬裝潤滑油控制回路包括了模擬量和開關(guān)量，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖等功能，可針對(duì)各單元回路的連接、回路查驗(yàn)、系統(tǒng)編程等內(nèi)容進(jìn)行培訓(xùn)。系統(tǒng)工藝參數(shù)模擬控制與實(shí)際潤滑油系統(tǒng)參數(shù)一致，符合率100%；可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自主控制，聲光報(bào)警、聯(lián)鎖控制正確率100%。通過PLC后臺(tái)控制，任意調(diào)整檢測(cè)參數(shù)來模擬生產(chǎn)裝置實(shí)際發(fā)生過的故障現(xiàn)象，提升培訓(xùn)人員對(duì)工藝變化的應(yīng)對(duì)能力，以及維修人員分析、判斷、處理故障的綜合能力。

1.3 培訓(xùn)課程的設(shè)置

根據(jù)該系統(tǒng)自控功能的要求，利用PLC編制程序軟件，在操作盤面和系統(tǒng)中設(shè)定就地/遠(yuǎn)程控制，工藝流程運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)及盤柜的指示燈亮，顯示工藝介質(zhì)走向及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)變化，同時(shí)可觀測(cè)壓力變送器、控制閥、流量計(jì)等的示值變化[2]。作為培訓(xùn)教具應(yīng)用時(shí)可分為工藝操作和儀表控制兩部分?？刂瞥绦?qū)⑴袛嗖僮鞯恼_性，對(duì)可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤操作方法編制錯(cuò)誤報(bào)警程序，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警和聯(lián)鎖停機(jī)。

2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

培訓(xùn)系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分。硬件部分采用PLC，軟件采用STEP7 V5.5 SP2 CN，實(shí)現(xiàn)潤滑油油箱液位控制、系統(tǒng)壓力控制、油溫控制等，同時(shí)又可滿足壓力低報(bào)警時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)輔助油泵，壓力超低時(shí)聯(lián)鎖停機(jī)的保護(hù)控制功能。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新

1)培訓(xùn)教具的創(chuàng)新。在工藝原理不改變的前提下，按比例縮小工藝流程，管線、閥門、容器，立體展示該系統(tǒng)的工藝流程，提升學(xué)習(xí)效率。

2)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地及運(yùn)行操作的創(chuàng)新。通過在該工藝撬裝、平臺(tái)和PLC操作盤面進(jìn)行實(shí)際操作，反復(fù)訓(xùn)練，提高操作技能的培訓(xùn)效果，同時(shí)通過觀察儀表各參數(shù)的變化，提升對(duì)裝置工藝動(dòng)態(tài)的分析能力。對(duì)于錯(cuò)誤操作，具有聲光報(bào)警提示，使員工的錯(cuò)誤操作習(xí)慣得到及時(shí)更正，正確掌握操作規(guī)程。

3)軟件的自主開發(fā)。儀表維修人員可以在PLC后臺(tái)任意變動(dòng)參數(shù)，設(shè)定故障，提高操作人員判斷問題的能力，提升維修人員的技能水平。

2.3 應(yīng)用效果

目前，該系統(tǒng)工藝仿真撬裝培訓(xùn)系統(tǒng)已開發(fā)了技能培訓(xùn)項(xiàng)目36項(xiàng)，能夠滿足操作人員工藝流程運(yùn)行調(diào)控、故障分析判斷等實(shí)際技能操作。該項(xiàng)成果的應(yīng)用推廣，在提高了工藝操作人員和儀表維修人員的綜合技術(shù)的同時(shí)，節(jié)約了培訓(xùn)費(fèi)用。通過“修舊利廢”自主研發(fā)組建工藝撬裝，改進(jìn)了教學(xué)方法，提高了培訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)員學(xué)習(xí)效率。實(shí)現(xiàn)了實(shí)操教學(xué)訓(xùn)練，使學(xué)員能夠更加扎實(shí)的掌握該項(xiàng)技能。

通過利用舊的PLC進(jìn)行組柜、程序編譯、畫面繪制、組態(tài)等，在組建的過程中可以充分地鍛煉技術(shù)人員和維修工的技能水平。同時(shí)，在后期運(yùn)行的過程中可以在后臺(tái)任意變動(dòng)參數(shù)，設(shè)定故障，提高操作人員判斷問題、解決問題的動(dòng)手能力。應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行員工操作類和維修類培訓(xùn)，并應(yīng)用到日常培訓(xùn)及職業(yè)技能鑒定工作中，應(yīng)用前景非常的廣闊。

3 結(jié)束語

組建實(shí)體可操作培訓(xùn)裝置，增強(qiáng)了培訓(xùn)的實(shí)用性。不僅可廣泛應(yīng)用于工藝操作人員對(duì)裝置工藝流程、操作方法、巡檢及故障處理等的知識(shí)培訓(xùn)，還可應(yīng)用于儀表維修人員對(duì)PLC控制系統(tǒng)編程、故障排查等方面的技能培訓(xùn)。應(yīng)用看得見摸得著的實(shí)體培訓(xùn)，采用講解和實(shí)際操作相結(jié)合的方式進(jìn)行培訓(xùn)，使員工親自動(dòng)手，同時(shí)通過故障處理加深操作人員印象，使員工的操作更加規(guī)范，對(duì)故障現(xiàn)象的分析判斷更加準(zhǔn)確，提升了培訓(xùn)效果。