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国内某石化公司应用北京赛普SEPSOM 智能模拟工厂与操作受控技术  验证新建制氢和醚化装置设计与组态、制定操作卡、操作工培训考核

北京赛普泰克技术有限公司

前言


用户企业为国内大型燃料型石油加工企业,隶属于中国石油天然气股份有限公司。用户企业500万吨/年原油加工能力柴油质量升级项目1.2万立方米/小时制氢装置为该企业建设的第一套制氢装置。该装置建成之后将给北京地区提供优质国V柴油成品油。用户企业30万吨/年催化轻汽油醚化扩能改造项目是该企业2015年六项重点工程之一,该套醚化装置于20157月底一次投产成功。


以上两套装置对于该厂的操作工来说都是全新的工艺流程,用户企业应用北京赛普泰克技术有限公司(以下简称“北京赛普”)开发的SEPSOM智能模拟工厂与操作受控技术,来验证工艺设计与控制方案,调试DCS组态;并结合赛普先进操作规程管理系统SEPSOM-ASOP(以下简称“SEPSOM-ASOP”)帮助制定开停工操作卡、培训并考核操作工;确保了装置一次开车投产成功。 



业务需求


为缩短装置开工时间,节约生产成本,用户企业希望在开工前能够提前发现并解决这两套新的工艺流程装置在开工中可能遇到的各种问题,摸清装置运行规律,制定切合实际的操作规程及操作卡,并严格按照这些操作卡对操作工进行最符合操作实际的操作培训,同时要求培训系统管理简便,且带有科学的评分考核功能,保证以后用户企业的培训部门能够长期高效利用。

 

解决方案


北京赛普根据用户企业以上需求,结合动态模拟软件和ABB 800xA模拟系统,开发出整个装置的动态装置模型培训系统,并在此开发及验收过程中验证工艺流程与控制方案设计,调试校正DCS组态文件和整定PID控制参数,并结合公司的SEPSOM-ASOP帮助制定生产操作卡、培训并考核操作工。


1. 建立SEPSOM动态制氢和醚化装置模型


SEPSOM动态制氢和醚化装置模型具有完善的物性方法数据支持、精确的工艺设备模块算法及稳定的“压力-流量”动态模拟计算方法。根据实际装置流程和工艺设备数据配置出的动态工艺模型,相当于一个高保真的“虚拟工艺装置”。


2. 利用SEPSOM动态制氢和醚化装置模型进行设计验证与DCS组态预调试


SEPSOM动态装置模型系统集成完成后,能够在对应于外操人员操作的现场操作站和内操人员操作的ABB 800xA操作站上,反复进行开工操作和异常工况操作。由于装置模型的高保真度,在这样反复进行的操作和动态响应过程中,发现了工艺设计及控制方案设计方面的一些问题并帮助测试其解决方案。


3. 建立SEPSOM制氢和醚化装置先进操作规程管理系统


 SEPSOM-ASOP是北京赛普自行研发的专门针对流程装置的先进操作规程管理系统,除了能够很方便地编辑和管理操作规程、操作卡、作业票等文件外,还能监督各生产操作按照规章制度及操作要求严格实施和执行,并且给出科学合理的考核评价。


4. 操作工培训与考核


教员在SEMSOM服务器上根据不同需求选择不同培训操作方案或场景,一键启动服务器上的SEPSOM动态制氢和醚化动态装置模型系统和先进操作规程管理系统SEPSOM-ASOP服务端及评分模块,在运行界面上可以运行、暂停模型,保存、调用工况;不需教员操作指导,操作工可根据SEPSOM-ASOP客户端上的操作卡步骤在DCS操作站或现场操作站进行傻瓜式的培训操作,每操作完一步就确认一步,系统就自动记录下该步骤的执行情况;培训或考核操作完成后,教员可以在服务器教员站上自动导出该操作工的操作成绩单,除了显示分数外还会给出操作失误分析报告,便于操作工总结此次操作的经验和教训。


主要成果


 设计验证成果举例


1.   制氢装置开工初期,需对两条路线分别进行气密置换,一条是脱硫反应器路线,另一条是转换炉至PSA前路线,这两条路线都使用原料气压缩机K101A/B提供高压氮气。为节省开工时间,开工方案计划同时启动K101AK101B,分别作为这两条路线的高压氮气来源,同时进行气密置换。在SEPSOM动态装置模型系统上模拟操作时发现,现有管线不能直接共用一条防喘阀管线,需新增一条连接管线和现场阀。


2.   制氢装置某些分程控制方案不合理,如:末级分离罐D105出口压力控制器PIC3002,如果只用一个控制器分程控制阀PV3002APV3002B,开工操作氮气大循环时的控制方案与装置投用PSA正常运行后的控制目的相互矛盾,最后修改为2个控制器PIC3002APIC3002B分别控制对应阀门的控制方案。


3.   制氢装置汽包D107液位三冲量控制方案在开工阶段难以投用,为此增加一般的液位控制器LIC5010串级流量控制器FIC5011的控制方案选项,汽包大量产汽前使用后者,大量稳定产汽后投用前者


4.   醚化轻汽油产品罐V104压力控制器量程上限初始设计为0.16MPa,在操作时发现正常压力需控制在0.3MPa左右,立即从仪表硬件至DCS组态进行一系列的相应修改。


5.   醚化蒸馏塔T103A塔顶回流33t/h、塔底全用冷凝水热量情况下,T103B塔底所耗蒸汽在9t/h左右,小于设计数据中的11.8t/hT103A塔底流向T103B塔顶的液量小于设计值。


 DCS预调试成果


1.   制氢装置发现并校正了44个控制回路中7个控制器作用方向、若干分程控制配置错误、控制器量程配置错误、模块连接错误等不计;整定了所有控制器PID参数。

 


2.   制氢装置发现汽包D107液位三冲量控制方案和串级控制方案的组态逻辑和计算公式错误,并帮助进行了组态文件的修改。


3.   制氢装置发现PSA部分由于数据类型不同,致使顺控程序中的所需测量值不能与DCS控制系统进行通信,并协助进行了组态文件的修改。


4.   醚化装置发现并校正了49个控制回路中15个控制器作用方向、若干分程控制配置错误、控制器量程配置错误、模块连接错误等不计;整定了所有控制器PID参数,实际开工证实大部分直接可用,剩余大多在现有基础上稍加调整即可,典型如进料缓冲罐LIC2201

 

 操作卡制定和开工方案测试


1.   通过在SEPSOM动态装置模型系统上进行操作,反复测试和验证了各种开工方案,细化了各阶段操作步骤,初步建立完整的开工操作卡,作为实际开车的依据。


2.   制氢装置的SEPSOM动态装置模型系统在开工测试中发现,在氮气蒸汽大循环阶段,如果压力PIC3302A控制较低,大量蒸汽会集中在末级分离罐D105上冷凝,引起满罐现象,需将蒸汽投入量由10t降至3t左右,或改变方案将压力PIC3302A提高控制在正常操作值。最后将这两种方案都制定出详细的操作卡以供实际开车选择。


 


 培训与考核


通过使操作工在SEPSOM动态装置模型系统进行开工操作培训,不但每个操作工熟悉工艺流程及DCS操作站操作界面,而且对装置每个阶段的操作及响应规律了然于胸。


相对较长时间的开工过程,根据操作卡拆分成对应各主要开工阶段的合适培训考核时间的多个题组方案,教员只需根据需要选择不同方案,一键启动,组织培训和考核,使得组织培训考核简单易行,提高了SEPSOM动态装置模型系统使用率。考核报告方便导出,不但为操作工提供自身的操作经验总结,还可作为技能鉴定的重要依据。


脚注信息

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