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）。
OTS操作员培训仿真系统及应用技术分析培训讲学
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）。
操作员培训仿真系统(OTS)应用进展
现在的石油化工工业是以巨大的复杂的设备和高度密集的联合体为基础，即大型化、高投资、技术密集、知识密集、劳动力密集。
一方面，为了增强企业的国际竞争能力，各企业均在不断地进行着各种各样的技术革新。
当然，要想使这些技术革新成为可能，在很大程度上要依赖于数十年来惊人发展的计算机技术，通过过程控制向分散型系统(DCS)的转换。
由于计算机的大力推广和自动化程度的大幅度提高，使得产品生产的效率和质量均在提高，从前的手工操作被代替，人工操作在减少，复杂的操作变得简化了，由于长周期运行，频繁调整操作和开停车少见了。
许多引起危险事故的因素被排除，事故的发生率在降低。
这样，操作人员亲身体验非正常状态和事故的机会也在极度地减少。
另外，工厂的编制尽量精简，甚至一人多岗，安全又要保障，对操作人员的素质要求更高了。
由于不正常操作或者误操作而引起的停车次数也很多。
由此造成的损失，表现为设备损坏或产品不合格，甚至人身伤亡也很可观。
另一方面，老厂由于不断地进行技术革新，新老操作人员都存在着技术培训问题。
新建厂的大部分关键设备都很先进，自动化程度很高。
其各类操作人员，尤其是一线操作人员比较缺乏经验，又面临着比其它老厂更加复杂的和全新的系统，因此必须对他们进行很好的培训。
第三，全球进入老龄化社会而导致熟练工人大批退休，新人的大量接替，人才的社会流动和流失加快，因此知识的继承和传递，高级人才的获得，在职人才的教育和培训，则一直是企业家的关注焦点。
在这种背景下，寻找高效的培训方法则被提到日程了。
采用什么样的培训方法呢？是个关键。
传统的操作员现场培训方法存在着种种弊端，危险性大，灵活性差，占用时间多，进度慢，效果不够理想，而且培训开支很大。
在计算机技术迅速发展的今天，与传统的培训方法相比，基于计算机的模仿工厂操作实际的仿真培训系统（Operator Training Simulator，OTS）20~30年前在西方发达国家产生了，而且成为必然的发展趋势。
煤化工煤制甲醇行业操作员培训仿真系统OTS
煤化工煤制甲醇行业操作员培训仿真系统OTS OTS系统通常由一个主控计算机和多个仿真节点组成。
主控计算机用来控制和监控整个系统，而仿真节点则负责模拟设备的运行和响应各种操作指令。
通过这些仿真节点，操作员可以在虚拟环境中进行各种操作，如开启设备、调节温度和压力、控制流量等。
OTS系统模拟的是煤制甲醇的生产过程，它能够准确模拟真实的操作环境和设备响应。
通过该系统，操作员可以学习到煤制甲醇的工艺流程、设备原理和操作注意事项。
操作员可以在虚拟环境中进行各种操作，如进料、调节操作参数、检修设备等。
系统会即时给出操作的结果和反馈，以便操作员及时调整操作策略。
OTS系统还可以进行故障模拟和应急处理的培训。
在虚拟环境中，操作员可以面对各种故障情况，如设备故障、流程异常等，然后根据自己的经验和知识来应对和处理。
系统会给出相应的故障提示和解决方案，帮助操作员熟悉故障处理的流程和方法。
使用OTS系统进行操作员培训有以下几个优点：1.安全性高：由于操作在虚拟环境中进行，因此可以避免操作过程中的意外事故和设备损坏。
2.便于重复训练：通过OTS系统，操作员可以反复进行训练，以弥补传统培训方式中一次性训练的不足。
3.可控度强：OTS系统可以模拟各种操作情况和设备响应，操作员可以随时调整操作参数和策略进行培训，提高培训的针对性和有效性。
4.提高操作效率：由于OTS系统可以模拟真实的工艺流程和设备响应，操作员可以在虚拟环境中进行预演和调试，提前发现和解决潜在的问题，从而提高操作的效率和准确性。
总之，煤化工煤制甲醇行业操作员培训OTS系统是一种能够准确模拟实际生产过程的培训工具，通过该系统，操作员可以熟悉设备操作流程、掌握操作技能，提高操作水平和安全意识。
该系统具有安全性高、便于重复训练、可控度强和提高操作效率等优点，是一种有效的操作员培训工具。
操作员仿真培训系统(OTS)在化肥装置的应用
第 ２期
化 肥 设 计
Ｃｈ ｍ ｉａ ｒｉ ｚ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｅ ｃ ｌＦｅ ｔ ｉｅ ｓｇ ｌ
Ａｐ ． ２ ｒ ０１１
・
２ １ 年 ４月 ０１
４３ ・
操 作 员仿 真 培 训 系统 （ Ｓ ＯＴ ） 在 肥 装 置 的 应 用 匕
王晓 平 ， 粟 升， 皮亿 蛟
（ ）加 氢脱 硫 （ 括原 料气压 缩机 和透 平 ） １ 包 。 （ ）蒸 汽转 化单元 主 要设 备 有一 段 转 化 炉 （ ２ 带 废 热 段 ，４ ２ ０根炉 管和 ３ ０个 烧 嘴 ， ６ 简化 为 ８个 炉 管 和 １ 烧嘴进 行模 拟 ） 二次 转化 炉 、 ２个 、 空气 压 缩机 。
重 大项 目 ：中 石 油 重大 化 肥 项 目。 作 者 简介 ：王 晓平 （９ １年 一） 山东 昌 乐 人 ，９ ４年 毕 业 于 中 国石 １７ ， １９ 油大 学 化 工 工 艺 专业 ， 级 工 程 师 ， 事 化 工 生 产 技 术 管 理 及 教 育 高 从 培 训 等 工 作 。 、
（Ｏ １ ）蒸 汽 系统 （ 含快 装 锅炉 、 除氧 器 和工 艺冷
凝 液处 理 ） 。 １２ 尿 素装置 ．
该公司 ８ ０万 ｔａ大 颗 粒 尿 素装 置采 用 日本 东 ／ 洋 公 司（ Ｅ ） 艺 包 ， ＴＣ 工 由国 内设 计 院 （ 国五 环 工 中
据 作为模 拟工 况 ， 且对 工 厂操 作 无 任何 风 险 。通 过 Ｏ Ｓ 还 可 以开展优 化生 产操 作 的研 究 ， Ｔ， 开展 控 制 系
统 的分析 。
程 有 限公 司） 作配 套详 细设 计 。采 用 Ｏ Ｓ实施模 拟 Ｔ
培 训 的主要 工 艺 过 程 包 括 熔 融 尿 素 生 产 装 置 和 基
脱硫操作员仿真培训系统的开发与应用
2019年01月脱硫操作员仿真培训系统的开发与应用谷友新（首钢京唐钢铁联合有限责任公司,河北唐山063200）摘要：本文以脱硫仿真培训系统为例，简要介绍了OTS 仿真培训系统的发展与架构，脱硫的工艺流程，以及脱硫仿真培训系统的点库、建模、组态、评分等开发过程，实现的功能和应用效果。
关键词：脱硫；仿真培训系统；建模1操作员仿真培训系统简介操作员仿真培训系统（Operator Training System 简称OTS ）,以计算机软硬件技术为基础，在熟悉掌握脱硫工艺过程、主要设备、过程控制及生产操作的前提下，构建一套与生产装置和生产过程接近的模拟仿真系统。
用于脱硫操作人员模拟开停工及事故处理等过程，进行操作方法和操作技能的培训。
在模拟的仿真环境中，新老员工获得更多的实操机会以提升操作水平。
2OTS 仿真培训系统的结构仿真培训系统总体结构分为数据层、功能层和应用层。
数据层主要作用是保存功能层指定需要读写的文件数据，并且提供正确的数据给功能层，有自己的独立的文件格式和系统。
功能层依附于应用层存在，作为中间处理层。
应用层是直接面对使用者的层面，工艺模型系统和操作评价系统通过和仿DCS 系统的交互，将使用者的动作信息经过运算处理后得到各系统需要的部分。
3脱硫仿真培训系统的开发3.1脱硫工艺流程介绍经过终冷塔洗苯后的煤气从脱硫塔底部进入，煤气自下而上与喷洒的KCO3贫液接触吸收煤气的中H2S 、HCN 等酸性气体。
脱硫塔顶部煤气出口设有碱洗段进一步吸收煤气中的H2S 。
吸收了酸性气体的KCO3贫液自流入富液储槽，由富液泵送至解析塔顶部再生。
碱洗后的废碱液送往蒸氨塔分解固定氨。
3.2仿真系统开发平台简介该系统使用PISP 平台进行开发，即工业过程仿真平台(Pro⁃cess Industry Simulation Platform)。
PISP 开发平台分为算法库管理系统、图形化建模系统、仿DCS 组态系统、操作评定组态系统四部分。
操作员仿真培训系统平台的选择建议
英力特**项目操作员仿真培训OTS系统平台的选择建议英力特**项目由于生产装置控制要求高，工期紧，操作培训任务重，新招员工的专业背景等因素，对于整个生产装置一次性开车成功，以及后续生产的持续运行等安全性生产的管理提出了很大的挑战，操作员仿真系统的培训及安全操作管理方面的培训势在必行。
目前操作员仿真培训系统分为两大类别，一类是基于严格机理模型的动态仿真系统（例如康吉森、霍尼），系统具备物性数据库，可以进行严格的物性计算。
能够模拟真实的DCS/ESD/ITCC等控制，模拟精度高；同时可用于对新装置和新工艺的工艺过程和操作程序以及工艺过程参数的正确性进行检验。
一类是纯粹模拟的系统，系统简化物性，或无物性；使用简化PID算法，和实际DCS系统差别较大，模拟精度比较差，但是成本比较低。
下面就上述两类操作员仿真系统平台进行比较如下：以康吉森为代表的基于严格机理模型的动态仿真系统纯粹模拟的系统1．基于严格机理模型的仿真系统。
系统具备物性数据库，可以进行严格的物性计算。
模拟精度高，一般工艺参数误差不超过仪表量程的5％；关键工艺参数误差不超过仪表量程的2％不是基于过程机理的严格的工艺计算模型。
简化物性，或无物性。
模拟精度高比较差。
2．强大的设计验证功能●工艺设计进行验证，避免因设计问题影响装置开车与正常生产，向用户提供检查结果报告；●对过程控制方案与DCS系统组态文件进行检验，可以将实际DCS组态系统直接翻译到OTS系统，可以检验DCS系统控制与组态问题，提前发现并解决控制系统 与DCS组态问题对装置正常开工的影响；●对压缩机等机组及其控制和连锁方案、ITCC系统组态文件进行检验，提前验证重要机组的设计以及控制/ 安全连锁等系统,保证装置正常开工；●对工厂安全系统（SIS）进行检验，避免逻辑错误以及连锁与报警设定不合理影响安全生产和对正常生 简化PID算法，和实际DCS系统差别较大。
不具备工艺过程和及工艺过程参数的正确性检验功能产产生干扰；．系统可用于对新装置和新工艺的工艺过程和操作程序以及工艺过程参数的正确性进行检验。
第2章 UniSim软件的使用介绍
帮助
• 帮助专题
–内容- 适用于浏览整个文档。 用户指南和参考 手册均包含在帮助中。
• 在用户指南中的所有信息在Unisim用户手册下均可以 找到。
–索引 -使用索引项来寻找关于某个专题的帮助 –寻找 -用于查找关于含有任何字或词的专题的 帮助
• “这是什么?” 帮助
–从帮助菜单中选择 “目前表格的帮助?”然后 在任何区域上单击得到这一项目的帮助
类型
单元操作
预设的塔模型 · 三侧线常压蒸馏塔（3 Stripper Crude） （ Prebuilt · 四侧线常压蒸馏塔（4 Stripper Crude） Columns） · 常规吸收塔（Absorber） · 常规精馏塔（Distillation） · FCCU 主分馏塔（FCCU Main Fractionator） · 液-液萃取塔（Liquid-Liquid Extractor） · 再沸吸收塔（Reboiled Absorber） · 回流吸收塔（Refluxed Absorber） · 三相精馏塔（Three Phase Distillation） · 减压塔（Vacuum Resid Tower）
· 连续搅拌釜反应器（Continuous-Stirred Tank Reactor） 标准反应器 （Reactors） · 转化反应器（Conversion Reactor） · 平衡反应器（Equilibrium Reactor） · Gibbs 反应器（Gibbs Reactor） · 平推流反应器（Plug Flow Reactor） · 产率变换反应器（Yield Shift Reactor） · SULSIM Extension
算。
• 假如你要对子流程D做修改，决方案，
动态仿真系统(OTS)的应用
动态仿真系统(OTS)的应用摘要：操作员动态仿真（OTS）培训系统用于在装置开工前、后培训操作员，目的在于全面地提高操作人员的综合操作技能水平、过程知识和经验，使他们熟练操作DCS 、SIS 等控制系统，熟悉调节控制的方法，全面掌握和了解工艺过程本身的原理以及其动态特性，提高操作员素质，减少和避免由于人为因素导致的事故、损失，确保装置安全、顺利开停工及平稳、安全生产。
关键词：动态仿真提高操作水平平稳生产安全生产引言现在的石油化工工业是以巨大的复杂的设备和高度密集的联合体为基础，新建装置的大部分关键设备都很先进，自动化程度很高。
其各类操作人员，尤其是一线操作人员比较缺乏经验，又面临着更加复杂的和全新的工艺流程，因此必须对操作人员进行很好的培训。
在这种背景下，一种新颖的培训方式脱颖而出——基于计算机的模拟工厂操作实际的仿真培训系统（OTS）。
与传统的操作现场讲解培训的培训方式不同，动态仿真系统更加切合生产实际，无任何危险性，灵活性高，占用时间少，进度快，效果突出，而且培训开支很少。
一、OTS概述1、开发软件介绍OTS培训系统使用国外先进的ISIM动态模型软件开发，它用C++编译而成，是真正的模块化、面向对象设计、图形化建模界面的仿真模型开发平台。
在该软件环境下可以模拟实际装置所有的工艺过程和控制系统，制氢装置模型开发都基于此平台完成。
仿真模型开发软件以动态模拟技术为基础，具有精确地工艺设备算法库、完善的物性数据库以及与各DCS厂家控制器相一致的控制算法库，保证了开发出的模型具有较高仿真精度及较好的动态响应效果，该OTS培训系统在外面数据链接上，支持带有OPC接口的软件，可以实现与DCS、APC、MES等系统的无缝连接。
因此在项目执行过程中，通过对模型的测试可以起到良好的工艺及控制过程的验证作用。
2、功能介绍OTS培训系统中的仿真模型开发是根据实际装置情况开发的，该OTS系统是对制氢装置生产过程的模拟，包括必要的设备、仪表、联锁及控制回路等。
《操作员培训仿真系统(OTS)解决方案》产品配置标准
选配，型号供参考 选配，型号供参考
选配，型号供参考 选配
选配，型号供参考 选配，型号供参考 选配，型号供参考
备注 与服务器、操作站计算机配套
可选，报表使用 可选
包含运行平台、数据库、教练员站软件、 仿真DCS操作站软件等功能 定制开发，含现场培训服务
备注
一、硬件 序号
名称
1
主机服务器（系统管理站/教员站）
2
数据服务器
《OTS解决方案》产品配置清单
型号
数量 X
单位 台
X
台
3
虚拟DPU服务器/接口站
4
学员站/DCS操作站/工程师站
5
现场仿真操作站
6
操作台
7
操作员键盘
8
交换机
9
10 11 12 13 14 15 16 二、软件 A、通用软件 序号
1
2 3
可选，报表使用 可选
5
DCS工程师站软件
VFCES
6
虚拟控制器软件
VFCon-S00
7
仿真软件运行版
OTS-DP/OTS-KP
8
XX装置仿真软件包
9
OTS仿真培训系统接口软件（标准 OTSLink(D)/OTSLin
版）
k(K）
三、服务
序号
名称
型号
1
特殊工程服务
X 1 1 X
X
数量 X
套 套 套 套
3
图形化建模软件（电力版） OTS-HM
4
常规电站仿真模块库
5
OPC通信软件
6
XX装置仿真软件包（电力行业）
霍尼韦尔UniSim OTS在炼油厂操作员仿真培训的应用
Rostock Schwedt
Gdańsk
Leuna
Płock
Adamowo Mozyr
Warszawa
Kraków Czechowice Jasło
The ”Friendship” pipeline
6
Grupa LOTOS S.A.
With a crude processing capacity of 6 Mt/y [120,000 bbl/day] the Gdansk refinery is the second largest in Poland. In Gdansk refinery we currently employ 1301 people and in the whole company 4910 people is employed. 1975: Start up -The Gdansk Refinery was originally designed to process 3 Mt/y [60,000 bbl/day]. 1995-99: an upgrade increased the capacity to 4.5 Mt/y [90,000 bbl/day] (HCU / SR-Reformer / HGU / ISOM Penex / off-sites). 2005: revamp of CDU / VDU / NHTU which increased the production capacity to current throughput. 2007-2012: „10+ Program” the final refinery capacity will increase to 10,5 Mt/y (MHC / CDU / VDU / IGCC / ROSE / HDS / HGU / Claus and off-sites).
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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
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• 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
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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
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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
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28 Honeywell Proprietary
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Cold Gas Efficiency Analysis
26 Honeywell Proprietary
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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
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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
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• 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