UniSim OTS操作员仿真培训系统应用
操作员仿真培训系统(OTS)在化肥装置的应用

操作员仿真培训系统(OTS)在化肥装置的应用王晓平;粟升;皮亿蛟【摘要】@@ 操作员仿真培训系统(Operator Training System 以下简称OTS)主要用于操作员的岗前培训,同时还可用于对工艺装备设计的复核以及对DCS/ESD 组态的检查.OTS可以调用实际生产中的实时数据作为模拟工况,且对工厂操作无任何风险.通过OTS,还可以开展优化生产操作的研究,开展控制系统的分析.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2011(049)002【总页数】2页(P43-44)【作者】王晓平;粟升;皮亿蛟【作者单位】中石油塔里木油田石化分公司,新疆库尔勒841000;中石油塔里木油田石化分公司,新疆库尔勒841000;中石油塔里木油田石化分公司,新疆库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TQ113.251操作员仿真培训系统(Operator Training System以下简称OTS)主要用于操作员的岗前培训,同时还可用于对工艺装备设计的复核以及对DCS/ESD组态的检查。
OTS可以调用实际生产中的实时数据作为模拟工况,且对工厂操作无任何风险。
通过OTS,还可以开展优化生产操作的研究,开展控制系统的分析。
中石油塔里木油田石化分公司新建的45万t/a合成氨装置和80万t/a尿素装置的仿真系统(OTS)由英维思·上海福克斯波罗有限公司提供基础设计、软/硬件供货、项目管理和工程实施。
笔者以下介绍其应用情况。
该公司45万t/a合成氨装置采用丹麦托普索合成氨工艺。
采用OTS实施模拟培训的主要工艺过程如下。
(1)加氢脱硫(包括原料气压缩机和透平)。
(2)蒸汽转化单元主要设备有一段转化炉(带废热段,240根炉管和360个烧嘴,简化为8个炉管和12个烧嘴进行模拟)、二次转化炉、空气压缩机。
(3)对流段热能回收。
(4)一氧化碳变换主要设备为高温变换炉和低温变换炉。
(5)脱碳单元采用活化MDEA工艺脱除二氧化碳。
操作员培训仿真系统(OTS)解决方案——宣传文案

专业服务,创造价值操作员培训仿真系统(OTS)解决方案浙江中控技术股份有限公司1 OTS概念1.1 OTS的概念OTS:Operator Training Simulator,即操作员培训仿真系统,可逼真地模拟工厂的开车、停车、正常运行和各种事故过程的现象和操作,是生产装置操作工培训和工艺方案研究的高效手段。
图1 真实装置与OTS的对比1.2 OTS的意义1.2.1 生产培训应用OTS可模拟各种生产状况(开工、停工、操作异常、设备故障、紧急状况、正常操作、改方案操作等)对操作员进行操作培训,能够帮助您: 缩短开车、停车时间;提高安全性;减少环境不确定性影响;延长装置连续生产时间;提高操作员的知识水平和技术水平;降低产品不合格率;评估操作员的培训情况和操作能力。
图2 OTS对于操作员培训的意义1.2.2 生产中的深度应用除了生产培训的应用外,OTS还可作为公用工具,供操作员、工艺工程师、控制工程师进行报警管理、工艺、控制等方面的研究,具体应用有: 检验设计的合理性;测试、验证装置的安全性;进行控制回路整定与控制算法的验证,OTS上的控制回路整定结果与控制算法可以直接应用于实际的控制器;可以单独设置、测试、检验开工、停工、生产方案切换及紧急工况处理预案,还可以用来测试设备故障时的应变程序。
2解决方案简介2.1 特点中控的操作员培训仿真系统(OTS)解决方案有以下特点:与真实监控完全一致的操作体验:突破传统的仿DCS组态模式,基于中控成熟的DCS技术和领先的虚拟DCS技术,使用真正的DCS组态及监控软件,使现场DCS组态与OTS控制组态可互换更新,让工艺优化与先进的控制策略无缝链接,实现与现场一致的操作体验。
图3 与真实现场完全一致的操作体验先进的模型开发工具:结合国内先进的仿真模型开发软件和具有国际先进水平的流程模拟软件,使工艺模型更精确。
经验丰富的实施人员:拥有上百名行业专家、自控专家,丰富的方案优化、模型开发、现场实施经验。
霍尼韦尔UniSim OTS在炼油厂操作员仿真培训的应用

12
HCU OTS
Hydrocracker - Unit commissioned in 2000.
Why Hydrocracker Unit OTS?
High CAPEX The most difficult unit to operate in Grupa LOTOS Refinery. The most profitable unit in Grupa LOTOS Refinery. High risk of fatal consequences in case of misoperation. OTS will be used to train existing and new panel operators to prepare them for start-up and normal operation of the new Mild Hydrocracker (MHC) unit (RFSU in October 2010).
HYDROGEN OFF GASES LPG Hydrogen Generation Hydrogen Generation II
PSA HYDROGEN
HYDROWAX
SRU III, IV ARU I, SWS I, SRU I, II ARU II, SWS II SULPHUR
10+ Program challenge – new operators New units are more complex, than old ones. Less turndowns and unplanned shutdowns as well as APC implementation result in decrease of number of practicing opportunities for operators.
应用三维虚拟现实技术的仿真培训系统

应用三维虚拟现实技术的仿真培训系统作者:董超来源:《中国新技术新产品》2016年第13期摘要:本文简要介绍了大庆炼化公司信息中心开发的应用三维虚拟现实技术的仿真培训系统的网络架构、组成及应用。
关键词:三维虚拟现实;仿真培训系统;网络架构中图分类号:TP391 文献标识码:A由于传统仿真系统缺乏对现场故障现象的模拟,无法对外操进行巡检、故障排查等项目的培训。
针对此问题,大庆炼化公司信息中心应用北京华康达股份公司的三维虚拟现实仿真平台开发了一系列装置仿真培训系统,本文以其中一套苯抽提装置仿真培训系统为例进行介绍。
该仿真培训系统同时具备精度较高的工艺模型和逼真现场感的现场模型,满足装置全员的培训需求。
苯抽提装置仿真培训系统的组成包括后台工艺模型、仿真DCS系统、2D现场站以及三维虚拟现实现场站。
开发人员将不同装置的模型分别部署在各个车间的学员基站上,学员基站通过公司网络向GPRES服务器发送运行请求。
GPRES服务器通过识别学员基站的静态IP地址发放不同的运行开发权限。
工艺模型是整套仿真培训系统的数据源,是采用北京华康达计算机应用技术有限公司开发的过程动态仿真软件GPRES开发的化工过程模拟模型。
该模型是以化工原理、化工热力学、物理化学、反应动力学等机理为基础的机理模型。
设备数据来源于装置实际数据和设计数据。
稳态以稳态计算软件ASPENPLUS计算的稳态数据为基础,同时拟合了冷态、稳态等多套装置设计数据和现场实际数据,与实际拟合度高,其稳态数据与现场数据误差不超过1%,操作动态响应趋势、连锁响应及事故现象与实际工厂一致,动态响应过程中数据误差不超过3%(主要变量误差不超过1%)。
通过对模型运行倍率进行调节可以缩短培训过程中的无效等待时间,例如,仿真系统按照实际开工方案1倍速度运行,从气密到完全开工正常需要7天时间,与装置实际生产基本一致,如果将运行倍率改为150倍,可在1小时内完成该系列操作。
仿真DCS系统是采用EmlBase软件开发的高度仿真DCS操作系统。
在线操作员培训仿真系统在大型炼化一体化项目中的应用

s e i e , a ay et c iia e ur me to p cf d n l z e h nc lr q ie n n OTS fo v r u rj c , d s rb i r m a i sp oe t e ci e OTS i lm e t t n o mp e n a i o
一
刘 齐 忠 1林 ,
融2
( .福 建联 合 石 油化 工 有 限公 司一 体 化 项 目部 , 建 泉 州 3 2 0 ; 1 福 6 8 0
2 .中 国 石 化工 程建 设 公 司 , 京 10 0 ) 北 0 1 1
摘 要 :随着石化装置工艺技术 日益复杂 , 对工艺操作人员 的技能要求也越 来越高 。为 尽可能地提 高操作人员 的技能水
c ntnu o i ous e f r s a e r qu r d o e ol m e t un ton a r du ton s he e op i ia i n a fo t r e ie n d v op ntofis f c i t p o c i c m tm z to nd a va e o r . d nc d c t o1
仿真培训系统(OTS)在教学过程中的应用

选择、变量监测画面、回退 / 快照 / 重放、冻结 / 运行、报警 和事件记录、事件显示画面、学员表现评价、运行时间设置、 保存和重新恢复等功能。 在培训过程中,作为教员组织管理培训的专用管理工具, 教员站的功能菜单包括大厅管理、启动服务、运行管理、显 示设置、成绩统计,策略管理以及帮助七个功能模块。 培训资源包括网络课程、试题库、仿真软件等。网络课 程支持各种形式的课件,例如:流媒体课件、演讲型课件、 资料型课件、 题库型课件、 多媒体课件, 用户可以方便的上传, 查询课程。仿真软件可网络化运行,鼠标点击即可启动仿真 软件。下面就仿真软件的具体功能做一简单介绍。 4.1 网络培训与考试系统 网络培训与考试系统主要面向一般学员,由课程学习、 在线自测、仿真实训、在线考试等四个功能组成。给员工提 供一个主动学习和自我管理的平台,同时支持管理者对员工 的学习进度和知识掌握情况等进行监督和管理。 4.2 培训计划与管理 培训管理人员可以通过培训计划安排培训内容包括课 程、自测、作业、考试、仿真实训等,还可安排培训的时间 和培训的人员,并可以追踪受训者详细的学习情况、考试情 况等, 系统对培训进行追踪统计, 并可以汇总按计划、 按课程、 按人员等统计的培训信息和考试成绩报表。 4.3 综合考试功能 综合考试系统具备综合管理仿真与理论两种形式的考试 和竞赛,具备功能丰富的理论考试竞赛平台,具备将买方提 供的试题整合进入考试系统。
1 开展仿真培训系统(OTS)的必要性
根据石化项目建设经验,为实现更快更好地提高学生和 操作人员的技能水平这一目标,仿真培训已成为最佳手段。 仿真培训系统以提高操作工人与高职学生的技能素质、实际 操作经验、处理各种随时可能出现的问题为主要目的,可逼 真地模拟工厂的开车、停车、正常运行和各种事故过程的现 象和操作,而且无需投料,没有危险性。 和其它的培训方法相比,仿真培训不仅可以大大提高培 训效果,节省培训费用,缩短培训时间,而且可以降低装置 操作的不确定性,减少或避免事故发生,确保装置安全顺利 开车成功。同时仿真培训系统可以培养一人多岗、一专多能 的高素质人才,能够使操作工人和学生在数周之内取得现场 二至三年才能取得的经验,为企业的长期发展提供人才保障, 是国内外公认的煤化工、石油化工等领域最高效的现代化技 能培训与考核手段。 由于学员的状况和基础条件参差不齐,培训人员和培训 内容多,培训工作需要尽早着手,并分阶段分层次进行,尤 其是对应届的大学生和操作人员的培训需要更多的时间和较
OTS仿真培训计划

OTS仿真培训计划一、培训目标本次培训的目标是通过OTS仿真系统的使用培训,使学员能够熟练掌握OTS仿真系统的操作方法,理解其原理和应用,提升工作的效率和精度,达到以下目标:1. 理解OTS仿真系统的基本原理和操作方法;2. 掌握OTS仿真系统的模型建立和参数设置技巧;3. 能够应用OTS仿真系统进行工程仿真分析和优化设计;4. 掌握OTS仿真系统的高级功能和应用技巧;5. 提升工作效率和解决技术难题。
培训对象:本次培训对象为公司工程技术人员和研发人员。
二、培训内容1. OTS仿真系统概述- OTS仿真系统的原理和应用领域;- OTS仿真系统的基本构成和功能模块;- OTS仿真系统的优势和特点。
2. OTS仿真系统操作基础- OTS仿真系统的基本操作界面和功能布局;- OTS仿真系统的基本操作流程和常用工具;- OTS仿真系统的常用快捷键和操作技巧。
3. OTS仿真系统模型建立- OTS仿真系统的模型建立原理和步骤;- OTS仿真系统的模型建立方法和技巧;- OTS仿真系统的模型参数设置和优化。
4. OTS仿真系统仿真分析- OTS仿真系统的仿真分析方法和工程应用;- OTS仿真系统的数据处理和结果分析;- OTS仿真系统的仿真分析实例分析。
5. OTS仿真系统高级功能- OTS仿真系统的高级模块和功能介绍;- OTS仿真系统的高级应用案例分享;- OTS仿真系统的高级功能操作演示。
6. OTS仿真系统案例分析- OTS仿真系统的工程应用案例分析;- OTS仿真系统的成功案例和经验分享;- OTS仿真系统的案例解析和讨论交流。
7. OTS仿真系统实践操作- 学员自主练习和实践操作;- 学员操作示范和实时指导;- 学员实践实例分析和讨论交流。
8. OTS仿真系统考核评价- 组织学员进行OTS仿真系统的考核评价;- 对学员的操作和理论知识进行考核评价;- 对学员的考核评价进行总结和反馈。
三、培训方式本次培训采用多种方式进行:1. 理论讲解:通过专业讲师对OTS仿真系统的知识进行系统化讲解和详细介绍;2. 操作演示:安排专业技术人员进行OTS仿真系统的操作演示和实时指导;3. 案例分析:通过实际工程案例的分析和讨论,加深学员对OTS仿真系统的理解和应用;4. 实践操作:给予学员充分的实践机会,实时指导和辅导,提高学员的操作技能和应用能力;5. 考核评价:组织对学员的操作和理论知识进行考核评价,及时总结和反馈,提高培训效果。
OTS操作员培训仿真系统及应用技术分析

OTS操作员仿真培训系统介绍1、操作员培训仿真系统的需求产生作为迅速发展崛起的流程工业生产大国,中国的工业发展和产品产量已居世界前列,像是流程工业所涉及的石油、天然气、化工、钢铁、有色、建材、造纸等典型行业,在国际上具有举足轻重的地位。
化工、石化类型的生产企业,常常具有连续操作、设备密集、高温易蚀、易燃易爆、有毒有害等特点,而往往由于企业对安全方面的重视程度问题,容易引发各类化工企业安全事故。
何为OTS?OTS:Operator Training System, 即操作员培训系统,其核心是仿真模拟技术,即在计算机上仿真模拟化工/石化/炼油等行业各流程的真实生产过程,建立对应的“虚拟工厂”,包含其生产过程及其控制逻辑。
在此基础上,实现对工厂过程和控制逻辑的模拟、调整和培训。
这种仿真模拟技术可逼真地模拟工厂的开车、停车、正常运行和各种事故过程的现象和操作,是生产装置操作工培训和工艺方案研究的高效手段。
为何需要OTS?流程工业面临着几大问题:人员安全:全球每年因化工事故造成的损失约4000亿元;生产安全:全球每年因化工事故造成的损失约4000亿元;操作安全:造成事故的原因,有75%是由于人员的误操作引起。
如果能够提高工厂内的操作员的安全意识,并且在开车、停车、故障、装置事故应急等各种情景下,能够迅速做出正确处理反应,则可以大大减少安全事故的发生概率,并减少事故带来的经济损失和人员伤亡。
2、操作员培训系统发展历程操作员培训系统(OTS,Operator Training System)起源于计算机流程模拟技术的发展。
计算机流程模拟的第一代系统始于1958年,研发者为美国凯洛格公司、休斯顿大学和普渡大学,第一代系统尝试采用数学建模方法对特定流程进行模拟。
第二代系统始于1980年代的孟山都、布朗、洛克格、埃克森、模拟科学等公司的研究,第二代系统在数据库、数学模型以及解算策略等方面都有较大的提高。
第三代系统始于1990年代,除了具有完善的数据库系统、复杂而精确的数学模型外,还具有设备计算、经济评价、工况分析、优化等功能,它的研发者就是目前国内所熟悉的艾斯本技术(产品Aspen Plus)、英维思(产品SimSci)、霍尼韦尔(产品UniSim)和横河(产品OmegaLand)。
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25 Honeywell Proprietary
/ps
UniSim Design煤气化模型与应用
• 煤的分析数据
– 输入工业分析、元素分析、灰分性质 – 计算煤的高/低热值、密度、比热等性质
• 气化炉
– 计算煤的热解、气化、激冷过程 – 采用动力学反应,内置反应动力学参数,可以通过现场数据校正 – 输出结果
换热网络夹点 分析与 能量优化软件
工艺/控制 设备
公用工程与能耗
UniSim Flare 火炬系统设计软件
安全
16 Honeywell Proprietary
/ps
UniSim Design 流程行业解决方案
油气开采/集输 天然气处理 炼油石化
化工
UniSim Design Suite
UniSim DCS Interface Experion Server
UniSim Safety Manager UniSim / Experion Control Environment Control Environment
7 Honeywell Proprietary
/ps
• 神华宁煤煤制烯烃OTS • 大唐电力煤制烯烃OTS • 航天煤化工煤制甲醇OTS • 神华集团煤制油壳牌煤气化OTS • 中石化岳阳/湖北大化/安庆油改煤项目煤气化OTS • 中海油富岛合成氨/甲醇OTS
• 广东/上海/大连 LNG OTS • BP珠海PTA OTS
新建大型石油化工装置进行操作工仿真培训在国外已成标配, 在国内也已成为大势所趋。
工艺仿真
工艺单元 外操
模型服务器
现场站 现场操作员
5 Honeywell Proprietary
OTS系统架构
DCS 操作员站(内操)
DCS 工程师站 Experion Server
SIM C300 控制器模拟站
/ps
教师站
现场操作员站 /ESD模拟站
(外操)
模型服务器站
• 合成气出口组成、温度 • 气化炉的温度/压力剖面 • 物料平衡,热量平衡,冷煤气效率等
• 应用范围
– 干煤粉/水煤浆进料 – 气流床/移动床 – 激冷流程/废锅流程 – 可模拟壳牌、德士古、GSP、航天炉、鲁奇炉等多种气化炉
• 应用
– 气化炉的稳态工艺模拟,动态变负荷研究 – 煤种变更以及相应操作条件,如:氧煤比、汽气比的变更研究 – 与上下游装置集成,进行全厂优化 – 与APC先进控制器集成,进行多变量优化
/ps
国内新建石油化工装置OTS概览
• 中石化/BP合资上海赛科90万吨/年乙烯OTS • 中海油/壳牌合资广东惠州80万吨/年乙烯OTS • 中石油抚顺乙烯OTS
• 中石油大连1000万吨/年炼油OTS • 中石油庆阳500万吨/年炼油OTS • 中石油哈尔滨炼油OTS • 华锦集团500万吨/年炼油OTS
• 90年代初伴随着大型石化装置的引进而进入国内
• 化工部组织会战,消化、吸收并取得一些成果,同 时开始 商业化
• 中石化--燕山仿真培训中心 • 中石油--大庆仿真培训中心 • 2000年后,随着技术进步,以流程模拟软件为平台的
OTS开始成为主流,代表公司有Honeywell、Aspentech
3 Honeywell Proprietary
• 效益方面 缩短开车时间,减少原料放空 高效装置运营,减少工艺波动,改善产品质量 减少意外和事故
/ps
20 Honeywell Proprietary
展望您的装置的未来,今天!
/ps
• 工程解决方案
– 工艺工程
• 工艺开发与工程设计的集成
– 上下游装置一体化的过程集成 – 物性数据、反应、分离、换热网络的集成 – 工艺、仪表、设备、自控的集成 – 稳态工艺设计与动态仿真的集成
Energy Balance
Coal in 100%
2% steam from reactor wall
12.8% steam from syngas cooler
0.5% unconverted carbon 2.7% low level heat
霍尼韦尔流程模拟技术的发展
/ps
Honeywell 推出 Shadow Plant 动态仿真培训器
2000
Honeywell 推出 UniSim R350 2005
Honeywell 全资收购UOP
2005
UniSim Design R400 锅炉、汽机模型
2010
2004
13 Honeywell Proprietary
/ps
Unisim Design 集成工程装置模型
UHX F.R.I Extension Reactor UniSim Design UniSim Dynamic HX-Net
14 Honeywell Proprietary
PIPESIM PIPESYS
OLGA BlackOil
Amine胺包 TEG脱水
SWHE
原油分析调合 UOP MSM
煤气化模型 合成气净化 尿素模型 电解质模型 聚合物模型Biblioteka 电力锅炉模型 汽机模型
17 Honeywell Proprietary
/ps
霍尼韦尔仿真培训系统的特点
开车后 • 新员工培训 • 操作员轮岗培训 • 工艺脱瓶颈优化 • 不同进料与工况的操作方案 • 先进控制APC、工艺系统调优
19 Honeywell Proprietary
OTS对化工项目的好处
• 技术层面 发现工艺瓶颈 验证控制策略 完善操作规程
• 人员层面 帮助操作工熟悉工艺流程 帮助操作工熟悉控制系统 帮助操作工熟悉操作规程 提搞技术人员对装置工艺与控制的认识水平
• 采用严格的化学工程基本原理方程,模块化基本操作单元。 • 基于专利商或者多年动态模拟经验积累的反应器模型。 • 采用综合工业物性数据包 • 采用真实工厂设备数据建模,计算机真实模拟实际工厂。 • DCS 模拟机采用真实DCS控制组态和画面
• 工艺模型的仿真精确度高 • 模块化的模型,易于维护和修改,以及将来对模型进行的扩
/ps
UniSim Design Suite 介绍
UniSim Design
工艺设计软件
– 稳态工艺设计 – 动态工况研究
UniSim Heat Exchanger
换热设备设计软件
– 管壳式换热器 – 冷凝器、再沸器 – 空冷器 – 板翅式换热器 – 加热炉
UniSim ExchangerNet
Coal Gasifier Simulation Technology in Honeywell
27 Honeywell Proprietary
德士古煤气化OTS
/ps
28 Honeywell Proprietary
/ps
Cold Gas Efficiency Analysis
26 Honeywell Proprietary
/ps
霍尼韦尔煤气化OTS技术的发展
GE-Texaco Gasifier OTS
1998
Siemens GSP OTS
Shell CGP OTS
2008
2003
2009
KBR Gasifier OTS 2009
2010
UniSim Gasifier Model
展开发
18 Honeywell Proprietary
/ps
OTS 应用贯穿于装置的全生命周期中
开车前 • 操作规程编写与完善 • 操作员培训 • 操作员上岗资质认证 • 控制方案开发、优化与验证
开车过程中 • 缩短开车时间,减少原料、燃料浪费 • 提高操作工对事故的判断与处理能力 • 最大限度减少人为操作事故发生(录像)
OTS学员站界面(培训内操,同真实DCS)
8 Honeywell Proprietary
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DCS工程师站界面(同真实DCS)
9 Honeywell Proprietary
OTS 用于顺控逻辑验证
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10 Honeywell Proprietary
24 Honeywell Proprietary
神华宁煤煤基烯烃OTS项目概况
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基于UniSim Design的动态模型覆盖全部煤基烯烃工艺装置 • GSP煤气化 • 法液空空分 • 鲁奇5合1
(变换+低温甲醇洗+硫回收+大甲醇+MTP) • 道化学 Unipol PP • 电站
滨化集团股份有限公司
UniSim OTS 操作员仿真培训系统
日程
/ps
• OTS系统架构与功能介绍 • OTS应用与案例分析 • OTS系统的项目执行与预算报价要求
2 Honeywell Proprietary
OTS的发展
/ps
• 80年代起源于国外,伴随着 DCS、计算机技术和石油化 工工艺设计的方法而兴起
什么是OTS
• OTS(Operator Training Simulator) • 操作员仿真培训模拟器
/ps
• 工艺仿真 基于流程模拟软件,建立基于严格热力学、 真实设备参数、能够表现装置动态特性的工艺动态模型
• DCS仿真 基于真实DCS软件和真实DCS组态数据库, 仿真控制器执行算法环境的离线(off line) DCS系统
具有OTS系统
这部分等于损失的产量
较快的开车
无OTS系统
天
较快的满负荷生产
22 Honeywell Proprietary
日程
/ps
• OTS系统架构与功能介绍 • 化工OTS应用与案例分析 • OTS系统的项目执行与预算报价要求